專利名稱：一種柔性薄膜晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜晶體管的制造，特別是涉及一種柔性薄膜晶體管制造方法。
背景技術(shù)：
有機發(fā)光器件，即有機發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode，縮略詞 為0LED)，又稱為有機電致發(fā)光顯示(Organic Electroluminesence Display, 縮略詞為 0ELD)具有全固態(tài)特性，機械性能好，抗震動性強，使用塑料、聚酯薄膜或膠片作為基板， OLED屏可以做到更薄，甚至可以折疊或卷起來，實現(xiàn)柔性軟屏顯示。將OLED制作在柔性薄 膜晶體管(Thin film Transistor，縮略詞為TFT)基板上就形成了柔性有源矩陣有機發(fā)光 二極體面板(Active Matrix Organic Light Emitting Diode,縮略詞為 AMOLED)。TFT 的 制作溫度通常為300 450°C，該溫度遠遠超過了大部分透明的柔性基板的玻璃化溫度，這 對塑料基板極為有害。例如，常用的聚對苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, 縮略詞為PET)襯底，其玻璃化溫度僅僅只有78°C。另外，聚合物材料的熱膨脹系數(shù)大，與玻 璃及許多薄膜材料性能不匹配。因此柔性TFT的制造方式通常有兩種一是直接將TFT通 過低溫工藝制作在柔性基板上；另一種是先將TFT制作在硅片、石英或玻璃基板上，再將制 備好的TFT轉(zhuǎn)移至柔性基板上。后者可以采用傳統(tǒng)的成熟TFT制造技術(shù)，工藝難度相對較 低。一種現(xiàn)有的采用基板刻蝕轉(zhuǎn)移法制備TFT的工藝過程是在玻璃基板1上形成保 護層2和TFT陣列3 (如圖1所示)，并粘接轉(zhuǎn)移基板4 (如圖2所示)；玻璃基板1用含氟 化氫的刻蝕液去掉，刻蝕終止于保護層2 (如圖3所示)，在刻蝕后的保護層2的下表面永久 粘接柔性基板5 (如圖4所示)，最后去掉轉(zhuǎn)移基板4 (如圖5所示)，完成最終的柔性TFT基 板。這種TFT的轉(zhuǎn)移制造方法需要對玻璃基板1進行長時間的刻蝕，從而導(dǎo)致制造時 間長，制造效率低；且保護層2需要對TFT進行長時間的保護以免破壞TFT的性能，因此保 護層的材料特性要求比較高，增加了器件成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是彌補現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種柔性薄膜晶體管的 制造方法，節(jié)省了制造成本，縮短了制造時間。本發(fā)明的技術(shù)問題是通過以下技術(shù)方案予以解決的 所述柔性薄膜晶體管的制造方法，包括如下步驟
1)、在臨時基板上形成犧牲層；
2)、將薄膜晶體管制作在所述犧牲層上；
3)、去掉所述犧牲層；
4)、將薄膜晶體管轉(zhuǎn)移到柔性基板上得到柔性薄膜晶體管。所述犧牲層的作用與臨時基板類似，在最終形成柔性TFT時都會去掉，在制造柔
3性薄膜晶體管過程中形成在所述臨時基板和薄膜晶體管之間，但犧牲層比臨時基板更容易 去掉，通過去掉該犧牲層從而去掉臨時基板，可使得柔性TFT的制造時間和成本均降低。優(yōu)選的，采用具有納米孔結(jié)構(gòu)的薄膜作為犧牲層，所述納米孔孔徑為20 200nm， 以利于去掉犧牲層。優(yōu)選的，所述犧牲層為具有納米孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁薄膜。所述步驟1)包括如下分步驟
1. 1)、在所述臨時基板上沉積一層鋁膜，所述鋁膜是純鋁膜或鋁合金膜； 1. 2)、將所述鋁膜氧化成具有納米孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁。所述臨時基板是金屬基板、石英基板、硅片和玻璃基板中的一種。綜合考慮抗腐蝕性、平整性、價廉、大面積等因素，優(yōu)選玻璃基板。所述步驟1. 1)中的沉積方法是熱蒸發(fā)、磁控濺射和電子束蒸發(fā)中的一種，所述步 驟1. 中采用陽極氧化法得到陽極氧化鋁。因為要形成連續(xù)牢靠的氧化鋁薄膜，作為陽極氧化的鋁膜不能太薄，IOOnm以上的 鋁膜能保證氧化成功，其次，如果鋁膜太厚，則成膜時間、刻蝕時間加長，所以優(yōu)選鋁膜的厚 度為 100-2000nm。所述步驟1. 2)包括以所述鋁膜為陽極、Pt電極為陰極，酸性溶液為陽極氧化的 電解液，所述酸性溶液摩爾濃度為0. 1-1. Omol/L,電解電壓為20-100V的直流電壓，氧化 1-3小時，兩極間的距離為20-80mm，電解液溫度為5_25°C，監(jiān)控反應(yīng)電流，完成氧化后用去 離子水水洗、風(fēng)干得到陽極氧化鋁薄膜。上述的酸性電解液是硫酸、磷酸、鉻酸、草酸中的至少一種。優(yōu)選摩爾濃度為0. 1-1. Omol/L的草酸溶液作為電解液，以獲得更均勻的陽極氧
化鋁薄膜。所述步驟2)和步驟3)之間還包括步驟2. 5)形成通孔，所述通孔終止于所述犧 牲層與所述薄膜晶體管接觸的表面，作為去掉所述犧牲層的通道，用于去掉所述犧牲層。所述通孔至少一個，且終止于所述犧牲層與所述薄膜晶體管接觸的表面。步驟2. 5)中所述形成通孔采用等離子刻蝕。所述步驟3)包括通過刻蝕去掉所述犧牲層，刻蝕液為酸性刻蝕液或堿性刻蝕 液，所述刻蝕液溫度是50-150°C。優(yōu)選的是，所述刻蝕液是體積比為1-10%的磷酸溶液。由于陽極氧化鋁薄膜在TFT和臨時基板之間，通孔是刻蝕氧化鋁時，刻蝕液的進 入通道，通孔設(shè)置的越多，氧化鋁腐蝕越快，臨時基板分離得就越快，效率越高，但是通孔的 設(shè)置不能在TFT的有效區(qū)和以后制作的OLED區(qū)域，所以，可以在TFT的有效區(qū)外一次形成， 即從TFT的有效區(qū)外的上表面開始，形成終止于犧牲層的上表面的通孔；也可以從臨時基 板開始，形成終止于犧牲層的下表面的通孔。所述柔性薄膜晶體管是柔性低溫多晶硅薄膜晶體管和柔性非晶硅薄膜晶體管中 的一種。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)對比的有益效果是由于在玻璃基板和TFT之間形成了一層犧 牲層，在去掉臨時基板時只需要去掉犧牲層，不需要用含劇毒的氟化氫的刻蝕液，且刻蝕時 間縮短，既節(jié)省了制造成本，又縮短了制造時間。此外，在進一步的優(yōu)選方案中，采用具有納米孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁薄膜作為犧牲層時，犧牲層的去掉更容易。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中轉(zhuǎn)移法制備柔性TFT的將TFT制備在玻璃基板上的示意圖； 圖2是在圖1所示的基礎(chǔ)上粘接轉(zhuǎn)移基板示意圖3是在圖2所示的基礎(chǔ)上去掉玻璃基板示意圖； 圖4是在圖3所示的基礎(chǔ)上粘接柔性基板示意圖； 圖5是在圖4所示的基礎(chǔ)上去掉轉(zhuǎn)移基板示意圖6-10是本發(fā)明實施例中在玻璃基板上制備低溫多晶硅TFT的流程剖面示意圖； 圖11是本發(fā)明實施例中在圖10的基礎(chǔ)上形成通孔的剖面示意圖； 圖12是本發(fā)明實施例中制備得到的柔性低溫多晶硅TFT的剖面示意圖。主要元件符號說明1 玻璃基板；2 保護層；3 =TFT陣列；4 轉(zhuǎn)移基板；5 柔性 基板；10 陽極氧化鋁薄膜；20 表面覆蓋層；30 柵絕緣層；40 柵極導(dǎo)電層；50 層間絕緣 層；60a 源極，60b 漏極；IOOa 源極接觸窗口，IOOb 漏極接觸窗口 ；200a和200b:通孔； 300 多晶硅層；400a 源極導(dǎo)電層，400b 漏極導(dǎo)電層。
具體實施例方式下面對照附圖和結(jié)合優(yōu)選的實施例對本發(fā)明作進一步說明。參考圖6至圖12，以柔性低溫多晶硅TFT的制造方法為例進行說明，包括下列步 驟
1)、在臨時基板上形成犧牲層；
2)、將薄膜晶體管制作在所述犧牲層上；
3)、去掉所述犧牲層；
4)、將薄膜晶體管轉(zhuǎn)移到柔性基板上得到柔性薄膜晶體管。所述犧牲層的作用與臨時基板類似，在最終形成柔性TFT時都會去掉，在制造柔 性薄膜晶體管過程中形成在所述臨時基板和薄膜晶體管之間，但犧牲層比臨時基板更容易 去掉，通過去掉該犧牲層從而去掉臨時基板，使得柔性TFT的制造時間和成本均降低。在優(yōu)選的實施例中
參考圖6，步驟1)包括如下的分步驟
1.1)采用熱蒸發(fā)、磁控濺射或電子束蒸發(fā)的方式在玻璃基板1上沉積鋁膜，鋁膜可以 是純鋁膜或鋁合金膜，鋁膜厚度為100-2000nm，優(yōu)選200nm ；
1.2)以鋁膜為陽極、Pt電極為陰極，以0. 1-lmol/L草酸溶液作為陽極氧化的電解液， 優(yōu)選摩爾濃度為0. 4mol/L的草酸溶液，電解電壓為20-100V的直流電壓，優(yōu)選為40V，進行 陽極氧化，氧化時間控制在1到3個小時之間，兩極間的距離為20-80mm，優(yōu)選40mm，電解 液溫度為5-25°C，用計算機監(jiān)控反應(yīng)電流。反應(yīng)電流逐漸降低，最后完成陽極氧化，取出用 去離子水水洗、風(fēng)干就得到了用一次陽極氧化法獲得的具有納米孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁薄膜 10，納米孔的孔徑為20 200nm。步驟2)包括如下分步驟
2.1)參考圖7，通過等離子體增強化學(xué)氣相沉積法(Chemical Vapour D印osition，縮略詞為PECVD)連續(xù)沉積表面覆蓋層20和本征非晶硅層，其中表面覆蓋層20為單層氮化 硅(SiNx)或單層氧化硅(SiO2),或具有氮化硅(SiNx)和氧化硅(SiO2)的雙層結(jié)構(gòu)，表面 覆蓋層20厚度為1000-5000A，優(yōu)選采用3000A厚的氧化硅，表面覆蓋層20可以防止雜質(zhì) 如金屬離子擴散并滲透到硅有源層(包括本征非晶硅層以及后續(xù)由本征非晶硅層低溫晶 化形成的多晶硅層300)，也起到平整陽極氧化鋁薄膜10的作用，本征非晶硅層的厚度是 100-1000A，優(yōu)選厚度為500A。采用準(zhǔn)分子激光退火(Excimer laser annealing，縮略詞 為ELA)、連續(xù)橫向晶化(Sequential Lateral Solidification，縮略詞為SLS)或金屬誘 導(dǎo)晶化(metal induced crystallization，縮略詞為MIC)等工藝技術(shù)，本征非晶硅層去氫 并在低溫下晶化形成多晶硅層300，形成的多晶硅層300的厚度也是在100-1000A，優(yōu)選厚 度為500A。2. 2)參考圖8，在多晶硅層300上連續(xù)形成柵絕緣層30和柵極導(dǎo)電層40，柵絕緣 層30覆蓋在多晶硅層300上，柵極絕緣層30采用PECVD制得，可由氮化硅(S^O、氧化硅 (SiO2)或氮氧化硅制成，厚度為100-3000 A，優(yōu)選采用3000 A厚的氧化硅，在柵極絕緣層 30上采用濺射法沉積柵極導(dǎo)電層40，柵極導(dǎo)電層40可以是鉻、鉬、鉭或鎢等構(gòu)成的單層結(jié) 構(gòu)或者以這些金屬構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)，優(yōu)選以鉬為柵極導(dǎo)電層40的材料，柵極導(dǎo)電層40厚度 為1000-8000A，優(yōu)選厚度為2000A。2. 3)參考圖9，直接以柵極導(dǎo)電層40為掩膜，采用自對準(zhǔn)一次離子注入η型摻 雜劑，形成重摻雜源極60a和重摻雜漏極60b，η型摻雜劑是磷，磷離子的摻雜劑量介于 IX IO14-I X IOnVcm2，優(yōu)選 6 X 1015/cm2，離子注入能量介于 10_300KeV，優(yōu)選 150KeV。2. 4)參考圖10，在柵絕緣層30上通過旋涂平坦化材料的方法形成層間絕緣層50， 并在層間絕緣層50與柵絕緣層30中通過等離子刻蝕形成源極接觸窗口 100a與漏極接觸 窗口 100b，以露出重摻雜源極60a和重摻雜漏極60b區(qū)域。之后，在層間絕緣層50上通過 磁控濺射法形成源極導(dǎo)電層400a和漏極導(dǎo)電層400b，源極導(dǎo)電層400a和漏極導(dǎo)電層400b 的材料是Al或AlNd等合金，且源極導(dǎo)電層400a和漏極導(dǎo)電層400b分別通過源極接觸窗 口 100a與漏極接觸窗口 100b與源漏極區(qū)電氣連接；
2. 5)參考圖11，在層間絕緣層50與表面覆蓋層20中采用等離子刻蝕形成通孔200a、 200b，通孔大小以不影響有效區(qū)為宜，通孔200a、200b終止于陽極氧化鋁薄膜10的上表面， 通孔200a、200b作為刻蝕陽極氧化鋁薄膜10時刻蝕液的通道。層間絕緣層50的材料是苯 并環(huán)丁烯(benzo-cyclo-butene，縮略詞為BCB)或光敏性聚酰亞胺(Polyimide，縮略詞為 PI),厚度為10-100 μ m,優(yōu)選20 μ m,其在去掉玻璃基板1后對TFT起支撐作用。步驟3)具體為以1-10% (體積比)的磷酸溶液刻蝕陽極氧化鋁薄膜10，優(yōu)選5% 磷酸溶液，刻蝕液溫度是50-150°C，優(yōu)選溫度為120°C。由于陽極氧化鋁的多孔性，刻蝕氧 化鋁比較容易，從而很容易去掉原來的玻璃基板1，提高了制造效率。步驟4)具體為將去掉玻璃基板1的TFT粘接在柔性基板5上，完成柔性TFT的 制作，如圖12所示，由于有層間絕緣層50的支撐作用，轉(zhuǎn)移過程中也無需轉(zhuǎn)移基板。以上，雖然以柔性低溫多晶硅TFT的制作方法為實例進行描述，但是應(yīng)當(dāng)理解，其 它如LCD等平板顯示器也可以使用相同的技術(shù)形成，且依照所披露的內(nèi)容也可以制造其它 柔性TFT裝置如非晶硅TFT。以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實施方式對本發(fā)明所作的進一步詳細說明，不能認定本發(fā)明的具體實施只局限于這些說明。對于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，在不脫 離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明的保護 范圍。
權(quán)利要求
1.一種柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于包括如下步驟1)、在臨時基板上形成犧牲層；2)、將薄膜晶體管制作在所述犧牲層上；3)、去掉所述犧牲層；4)、將薄膜晶體管轉(zhuǎn)移到柔性基板上得到柔性薄膜晶體管。
2.如權(quán)利要求1所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述犧牲層包括具 有納米孔結(jié)構(gòu)的薄膜，所述納米孔孔徑為20 200nm。
3.如權(quán)利要求2所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述犧牲層為陽極 氧化鋁薄膜，所述步驟1)包括如下分步驟1.1)、在所述臨時基板上沉積一層鋁膜，所述鋁膜是純鋁膜或鋁合金膜；1. 2)、將所述鋁膜氧化成具有納米孔結(jié)構(gòu)的陽極氧化鋁。
4.如權(quán)利要求3所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述步驟1.1)中的 沉積方法是熱蒸發(fā)、磁控濺射和電子束蒸發(fā)中的一種，所述步驟1. 2)中采用陽極氧化法得 到陽極氧化鋁。
5.如權(quán)利要求3所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述步驟1.1)中鋁 膜厚度為100-2000nm ；所述步驟1. 2)包括以所述鋁膜為陽極、Pt電極為陰極，酸性溶液為陽極氧化的電解 液，所述酸性溶液摩爾濃度為0. 1-1. Omol/L,電解電壓為20-100V的直流電壓，氧化1_3小 時，兩極間的距離為20-80mm，電解液溫度為5_25°C，監(jiān)控反應(yīng)電流，完成氧化后用去離子 水水洗、風(fēng)干得到陽極氧化鋁薄膜。
6.如權(quán)利要求1所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述步驟2)和步驟 3)之間還包括步驟2. 5)形成通孔，所述通孔終止于所述犧牲層與所述薄膜晶體管接觸的 表面，作為去掉所述犧牲層的通道。
7.7、如權(quán)利要求6所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于步驟2. 5)中所述 形成通孔采用等離子刻蝕。
8.如權(quán)利要求6所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述步驟3)包 括通過刻蝕去掉所述犧牲層，刻蝕液為酸性刻蝕液或堿性刻蝕液，所述刻蝕液溫度是 50-150°C。
9.如權(quán)利要求8所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述刻蝕液是體積 比為1-10%的磷酸溶液。
10.如權(quán)利要求1-9任一所述的柔性薄膜晶體管的制造方法，其特征在于所述柔性薄 膜晶體管是柔性低溫多晶硅薄膜晶體管和柔性非晶硅薄膜晶體管中的一種。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種柔性薄膜晶體管制造方法，其包括如下步驟1)在臨時基板上形成犧牲層；2)將薄膜晶體管制作在所述犧牲層上；3)去掉所述犧牲層；4)將薄膜晶體管轉(zhuǎn)移到柔性基板上制得柔性薄膜晶體管。采用本發(fā)明的方法制備柔性薄膜晶體管可以節(jié)省制造成本，縮短制造時間。
文檔編號H01L21/336GK102074482SQ20101055327
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月22日
發(fā)明者劉萍 申請人:深圳丹邦投資集團有限公司