一種薄膜晶體管及其制備方法和應用
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體技術領域，具體涉及一種薄膜晶體管及其制備方法和應用。
【背景技術】
[0002]有源矩陣有機發(fā)光器件(英文全稱Active Matrix organic lighting emittingdisplay,簡稱AMOLED),利用薄膜晶體管(英文全稱Thin Film Transistor,簡稱TFT),搭配電容存儲信號，來控制OLED的亮度和灰階表現。薄膜晶體管陣列形成電路，決定像素的發(fā)光情況，進而決定圖像的構成。AMOLED可大尺寸化，較省電，解析度高，面板壽命較長，因此在顯示技術領域得到了高度的重視。
[0003]如圖1所示，AMOLED中為了達到固定電流驅動的目的，每個像素至少需要兩個TFT(T1和T2)和一個存儲電容(Cs)來構成。當掃描線SI被驅動時，開關TFT(Tl)被開啟，而信號則由數據線Dl輸入電容Cs ;當Cs蓄電后，電源根據控制TFT (T2)的1-V特性與Cs的電位供給電流以驅動0LED。當Tl關閉時，驅動電路中的漏電流會導致Cs的電容值改變，使得導通電流降低，易造成像素的明亮或灰度調整產生誤差?，F有技術中，一般通過在TFT中設置LDD(英文全稱為:lightly doped drain,譯為:輕摻雜漏極)區(qū)域，即在溝道中靠近漏極附件設置一個低摻雜的漏區(qū)，讓其承受部分電壓，來降低開關TFT關閉后的漏電流。另夕卜，設置LDD區(qū)還可以解決由TFT收縮而引起的熱載流子效應。
[0004]中國專利CN103050410A公開了一種含LDD區(qū)的TFT的制備方法，具體為:1、在基板上依次生產緩沖層和圖案化多晶硅層；2、在圖形化多晶硅層上生產柵極絕緣層；3、在柵極絕緣層上生成第一離子注入阻擋層且預留用于形成源極區(qū)域和漏極的區(qū)域；4、經柵極絕緣層對圖形化多晶硅層進行第一次離子注入，形成源極區(qū)域和漏極區(qū)域；5、在柵極絕緣層上形成柵極；6、在柵極絕緣層和柵極表面上形成第二離子注入阻擋層，在溝道區(qū)域兩側進行第二次離子注入，形成LDD區(qū)；7、剝離第二離子注入阻擋層，再在柵極絕緣層上形成覆蓋柵極的介電層，并進行圖案化，形成暴露源極區(qū)域和漏極區(qū)域；8、在介電層上形成分別覆蓋源極區(qū)域的源極電極和覆蓋漏極區(qū)域的漏極電極。
[0005]上述TFT的制備方法工藝復雜，僅形成LDD區(qū)就需要兩道掩膜、兩次離子注入摻雜過程，工藝成本高和工藝難度大，而且工藝的穩(wěn)定性較差。
[0006]OLED器件制作工藝復雜，在陣列基板的制作過程中不但涉及TFT的制備的工藝，還涉及電容、引線互聯等問題，光刻、離子注入等工藝步驟次數越多，OLED器件的制備成本越高、產品良率越低，因此研究如何簡化TFT制備工藝具有重大的實際意義。
【發(fā)明內容】
[0007]為此，本發(fā)明所要解決的是現有技術中薄膜晶體管制備方法復雜的問題，提供一種制備工藝簡單的薄膜晶體管的制備方法，以及該方法制得的薄膜晶體管與所述薄膜晶體管在有機發(fā)光顯示裝置中的應用。
[0008]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的技術方案如下:
[0009]本發(fā)明所述的一種薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟:
[0010]S1、在基板上依次形成半導體層和柵極絕緣層；
[0011]S2、在柵極絕緣層遠離基板一側的上方施加雜質對半導體層進行第一次摻雜；
[0012]S3、在柵極絕緣層上形成柵極；
[0013]S4、以柵極為第一道掩膜，在柵極遠離基板一側的上方施加雜質對半導體層進行第二次摻雜，在半導體層長度方向的兩端形成雜質濃度較高的第二摻雜區(qū)域，而半導體層中僅進行第一次摻雜的區(qū)域形成第一摻雜區(qū)域；
[0014]S5、在基板上形成直接覆蓋柵極絕緣層和柵極的層間絕緣層并圖案化，形成暴露半導體層長度方向兩端部分第二摻雜區(qū)域的通孔，暴露區(qū)域與第一摻雜區(qū)域不相鄰；
[0015]S6、以層間絕緣層圖案為第二道掩膜，在層間絕緣層遠離基板一側的上方施加雜質對半導體層進行第三次摻雜，在第二摻雜區(qū)域暴露區(qū)域形成雜質濃度較高的第三摻雜區(qū)域。
[0016]所述第一次摻雜、所述第二次摻雜、所述第三次摻雜的劑量比為I?25:50?250:2500?5000，加速離子能量比為I?3:2?7:4?12。
[0017]所述摻雜步驟的摻雜劑均為P型離子。
[0018]且形成在所述第一摻雜區(qū)域兩側的所述第二摻雜區(qū)域面積不相等
[0019]步驟SI中還包括直接在所述基板上形成緩沖層的步驟。
[0020]所述半導體層為非晶硅層。
[0021]步驟SI中形成所述半導體層之后，還包括將非晶硅轉化為多晶硅的步驟。
[0022]步驟S6之后還包括在層間絕緣層上形成覆蓋所述第三摻雜區(qū)域的源極電極與漏極電極的步驟，所述源極電極與所述漏極電極分別與第三摻雜區(qū)域中的源極區(qū)和漏極區(qū)成電性接觸；
[0023]所述源極電極與所述第一摻雜區(qū)域之間的所述第二摻雜區(qū)域的面積小于所述漏極電極與所述第一摻雜區(qū)域之間的所述第二摻雜區(qū)域的面積。
[0024]本發(fā)明所述的薄膜晶體管的制備方法制備的薄膜晶體管。
[0025]本發(fā)明所述的薄膜晶體管在OLED顯示裝置中的應用。
[0026]本發(fā)明的上述技術方案相比現有技術具有以下優(yōu)點:
[0027]1、本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制備方法，以薄膜晶體管中的柵極和層間絕緣層為掩膜，通過3次離子摻雜工藝實現溝道區(qū)域、源極區(qū)、漏極區(qū)、LDD區(qū)等不同功能區(qū)的摻雜，制備步驟少、工藝簡單；對半導體層溝道區(qū)域也進行一次摻雜工藝，形成TFT之后，增加了 TFT溝道區(qū)域的載流子遷移率，賦予閾值電壓(Vth)較小的漂移值，成功補償了 TFT的空間不均性和不穩(wěn)定性，使得可以通過控制通入每個像素單元的電流大小準確控制像素的明暗程度(灰階)。
[0028]2、本發(fā)明提供一種薄膜晶體管的制備方法，通過層間絕緣層圖案控制LDD區(qū)面積，使得靠近漏極電極的LDD區(qū)面積大于靠近源極電極的LDD區(qū)面積，能夠有效減少了漏極區(qū)的熱載流子效應，從而降低漏電流，保證導通電流，進而改善所述薄膜晶體管的性能。
[0029]3、本發(fā)明提供一種薄膜晶體管，TFT溝道區(qū)域的載流子遷移率高，閾值電壓(Vth)的漂移值較小，成功補償了 TFT的空間不均性和不穩(wěn)定性，而且，漏電流小，導通電流穩(wěn)定，應用于OLED顯示裝置中時，可通過控制通入每個像素單元的電流大小準確控制像素的明暗程度(灰階)。
【附圖說明】
[0030]為了使本發(fā)明的內容更容易被清楚的理解，下面根據本發(fā)明的具體實施例并結合附圖，對本發(fā)明作進一步詳細的說明，其中
[0031]圖1現有技術中AMOLED顯示器件中像素結構的等效電路圖；
[0032]圖2是本發(fā)明提供的一種薄膜晶體管的制備方法流程圖；
[0033]圖3至圖6順序示出實施例所提供的薄膜晶體管制備方法各步驟中器件的剖視圖。
[0034]圖中附圖標記表示為:1_基板、2-緩沖層、3-半導體層、31-第一摻雜區(qū)域、321，322-第二摻雜區(qū)域、331-源極區(qū)、332-漏極區(qū)、4-柵極絕緣層、5-柵極、6-層間絕緣層、71-源極電極、72-漏極電極。
【具體實施方式】
[0035]為了使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結合附圖對本發(fā)明的實施方式作進一步地詳細描述。
[0036]本發(fā)明可以以許多不同的形式實施，而不應該被理解為限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例，使得本公開將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明的構思充分傳達給本領域技術人員，本發(fā)明將僅由權利要求來限定。在附圖中，為了清晰起見，會夸大層和區(qū)域的尺寸和相對尺寸。
[0037]本實施例提供一種薄膜晶體管的制備方法，流程圖如附圖2所示；對應制備所述薄膜晶體管各步驟中器件的剖視圖如順序的圖3至圖6所示。
[0038]本實施例提供的一種薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟:
[0039]S1、在基板I上依次形成半導體層3和柵極絕緣層4。
[0040]所述基板I選自但不限于玻璃基板、聚合物基板或金屬基板中的一種，均可以達到本發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明的保護范圍，在本實施例中優(yōu)選玻璃基板。緩沖層2是通過化學氣相沉積工藝制備的S1x、SiNx, S1Nx中的一種或多種材料所形成的單層或多層材料結構，本實施例優(yōu)選依次層疊的S12層和SiN層；在所述基板I上設置緩沖層2，不但可以平坦所述基板I，還可以防止雜質離子滲透到所述基板I中，以保證薄膜晶體管性能的穩(wěn)定性。
[0041]所述半導體層3為非晶硅層或多晶硅層，均可以實現本發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明的保護范圍。本實施例優(yōu)選非晶硅，