低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法技术

本发明专利技术公开了一种低温多晶硅薄膜晶体管，包括基底、设于基底上方的多晶硅层以及设于多晶硅层上方的第一绝缘层、源/漏极，源/漏极位于第一绝缘层上方、穿过第一绝缘层并延伸至多晶硅层；第一绝缘层包括层叠设置的第一子绝缘层和第二子绝缘层，第一子绝缘层相对于第二子绝缘层更靠近多晶硅层，且第一子绝缘层内的氢原子含量高于第二子绝缘层。本发明专利技术还公开了一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法。在高温退火时，氢原子含量更高的第一子绝缘层内的氢原子向下扩散至多晶硅层而与悬空键结合，氢原子向下扩散效果更明显，可以明显提高低温多晶硅的电子迁移率，进而提高LTPS器件的开态电流和响应速度。

Low Temperature Polycrystalline Silicon Thin Film Transistor and Its Fabrication Method

The invention discloses a low temperature polycrystalline silicon thin film transistor, which comprises a substrate, a polycrystalline silicon layer above the substrate and a first insulating layer, a source/drain pole above the polycrystalline silicon layer. The source/drain pole is located above the first insulating layer, passes through the first insulating layer and extends to the polycrystalline silicon layer. The edge layer is closer to the polysilicon layer than the second insulating layer, and the hydrogen atom content in the first insulating layer is higher than that in the second insulating layer. The invention also discloses a method for manufacturing a low temperature polycrystalline silicon thin film transistor. When annealed at high temperature, the hydrogen atoms in the first insulator layer with higher hydrogen atom content diffuse downward to the polycrystalline silicon layer and bond with the suspended bond. The downward diffusion effect of hydrogen atom is more obvious, which can obviously improve the electronic mobility of low temperature polycrystalline silicon, and then improve the open current and response speed of LTPS devices.

【技术实现步骤摘要】
低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法
本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法。
技术介绍
LTPS-TFTLCD(LowTemperaturePoly-siliconThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器)具有高分辨率、反应速度快、高亮度、高开口率等优点，加上由于LTPS-TFTLCD的硅结晶排列较a-Si有次序，使得电子移动率相对高100倍以上，可以将外围驱动电路同时制作在玻璃基板上，达到系统整合的目标、节省空间及驱动IC的成本。LTPS-TFTLCD的最大优势在于超薄、重量轻、低耗电，可以提供更艳丽的色彩和更清晰的影像，其生产工艺是先用等离子体增强化学气相沉积的方法形成非晶硅(简称A-Si)，A-Si经过高温去氢后用激光退火形成P-Si(Poly-Si，即多晶硅)。A-Si高温下去氢会形成大量的Si-悬空键，在LTPS工艺中，一般是通过沉积高含氢的SiNx作为Source(源)/Drain(漏)电极的层间绝缘层(InterLayerDielectric，简称ILD-SIN)，然后通过高温退火让ILD-SIN中的Si-H键断裂，H向下扩散到P-Si，与P-Si中的Si-H悬空键结合，可以提高LTPS的电子迁移率，进而提高LTPS器件的开态电流和响应速度。ILD-SIN一般是采用PECVD(PlasmaEnhancedChemicalVaporDeposition，等离子体增强化学气相沉积法)方式进行沉积，由于plasma(等离子体)的均匀性比较差，会造成ILD-SIN的H含量均匀性比较差，在实际生产中发现LTPS的电子迁移的均匀性较差，LTPSCMOSP-TFT的阈值电压Vth分布图中，LTPSCMOSP-TFT中心区域Vth约为-2.5V，而四角区域约为-0.8V，差异较大，在形成成品后，中心区域和边缘区的成品驱动电压会有差异，导致部分产品会出现闪屏的现象。
技术实现思路
鉴于现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种低温多晶硅薄膜晶体管及其制作方法，既能保证LTPS的电子迁移率，又能提高电子迁移的均匀性，避免闪屏现象。为了实现上述的目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种低温多晶硅薄膜晶体管，包括基底、设于所述基底上方的多晶硅层以及设于所述多晶硅层上方的第一绝缘层、源/漏极，所述源/漏极位于所述第一绝缘层上方、穿过所述第一绝缘层并延伸至所述多晶硅层；所述第一绝缘层包括层叠设置的第一子绝缘层和第二子绝缘层，所述第一子绝缘层相对于所述第二子绝缘层更靠近所述多晶硅层，且所述第一子绝缘层内的氢原子含量高于所述第二子绝缘层。作为其中一种实施方式，所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括栅极，所述栅极设于所述多晶硅层与所述第二子绝缘层之间。作为其中一种实施方式，所述栅极设于所述多晶硅层与所述第一子绝缘层之间；所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括第二绝缘层，所述第二绝缘层设于所述栅极与所述多晶硅层之间。或者，所述栅极设于所述第一子绝缘层与所述第二子绝缘层之间。作为其中一种实施方式，所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括设于所述基底与所述多晶硅层之间的缓冲层。作为其中一种实施方式，所述第一子绝缘层和/或所述第二子绝缘层为SiNx：H薄膜层。作为其中一种实施方式，所述第一绝缘层还包括至少一层子绝缘层，所述至少一层子绝缘层、第二子绝缘层、所述第一子绝缘层到所述多晶硅层的距离递减，且所述至少一层子绝缘层、第二子绝缘层、所述第一子绝缘层的氢原子含量与各自到所述多晶硅层的距离呈反比。作为其中一种实施方式，所述第一子绝缘层、所述第二子绝缘层均通过PECVD(等离子体增强化学气相沉积)在包括SiH4、H2的反应气体环境下沉积而成，所述第一子绝缘层的成膜压力小于所述第二子绝缘层，且所述第二子绝缘层的反应气体中的SiH4、H2的流量低于所述第一子绝缘层。本专利技术的另一目的在于提供一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法，包括：提供一基底；在所述基底上沉积一层非晶硅层，并依次对所述非晶硅层去氢和退火处理，形成具有悬空键的多晶硅层；在所述多晶硅层上方沉积第一绝缘层，包括自下而上依次沉积第一子绝缘层、第二子绝缘层，其中，所述第一子绝缘层内的氢原子含量高于所述第二子绝缘层；对所述第一子绝缘层、所述第二子绝缘层退火处理，所述第一子绝缘层、所述第二子绝缘层中的氢原子扩散至与下方的所述多晶硅层的悬空键结合；在所述第一绝缘层上形成源/漏极，并使所述源/漏极穿过所述第一绝缘层且延伸至所述多晶硅层。作为其中一种实施方式，所述在所述多晶硅层上方沉积第一绝缘层，具体包括：在包括SiH4、H2的反应气体环境中，采用第一压力在所述多晶硅层上方通过PECVD沉积第一子绝缘层，使等离子体均匀外扩；在第二压力下，降低SiH4的流量并停止H2的供应，在所述第一子绝缘层表面沉积第二子绝缘层，所述第二压力大于所述第一压力。本专利技术的第一绝缘层分至少两层进行沉积，使得靠近多晶硅层的第一子绝缘层的氢原子含量高于其上方的其他子绝缘层，远离多晶硅层的子绝缘层内的氢原子更少，可以防止第一绝缘层中的氢原子在退火过程中向上扩散，在高温退火时，氢原子含量更高的第一子绝缘层内的氢原子向下扩散至多晶硅层而与悬空键结合，氢原子向下扩散效果更明显，可以明显提高低温多晶硅的电子迁移率，进而提高LTPS器件的开态电流和响应速度。附图说明图1为本专利技术实施例1的低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图；图2为本专利技术实施例1的低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法的结构示意图；图3为本专利技术实施例2的低温多晶硅薄膜晶体管的结构示意图。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术的低温多晶硅薄膜晶体管主要包括基底、多晶硅层、源/漏极、栅极，多晶硅层形成在基底上方，多晶硅层上还设置有第一绝缘层，源/漏极位于第一绝缘层上方、穿过第一绝缘层并延伸至与多晶硅层连接。第一绝缘层包括层叠设置的第一子绝缘层和第二子绝缘层，第一子绝缘层相对于第二子绝缘层更靠近多晶硅层，且第一子绝缘层内的氢原子含量高于第二子绝缘层。在制作LTPSTFT时，首先要在基底上方通过等离子体增强化学气相沉积的方法形成非晶硅，非晶硅层沉积后，经去氢和退火处理，在其表面形成具有Si-悬空键的多晶硅层，第一绝缘层沉积在多晶硅层上方，然后经退火处理，使得第一绝缘层内的氢原子向下扩散至多晶硅层，从而与多晶硅层表面的悬空键结合，因此可以提高LTPS的电子迁移率，进而提高LTPS器件的开态电流和响应速度。而由于高含氢的第一子绝缘层上方为低含氢的第二子绝缘层，可以起到防止氢原子向上部扩散的作用，氢原子主要朝下方的多晶硅层扩散。与此同时，通过在沉积过程中，控制第一子绝缘层成膜时采用低压力，使得等离子体缓慢外扩，以减少膜层中心与边缘的等离子体密度的差异，使得整个膜层的氢含量均匀化，其中心区域和边缘区的驱动电压基本一致，从而避免产品出现闪屏的现象。而第二子绝缘层的成膜采用高压力、低气体流量、低H2流量甚至断供H2，使得第二子绝缘层内的氢含量将至最低，可以最大限度地避免退火过程中氢原本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，包括基底(11)、设于所述基底(11)上方的多晶硅层(1)以及设于所述多晶硅层(1)上方的第一绝缘层(I1)、源/漏极(2a、2b)，所述源/漏极(2a、2b)位于所述第一绝缘层(I1)上方、穿过所述第一绝缘层(I1)并延伸至所述多晶硅层(1)；所述第一绝缘层(I1)包括层叠设置的第一子绝缘层(I11)和第二子绝缘层(I12)，所述第一子绝缘层(I11)相对于所述第二子绝缘层(I12)更靠近所述多晶硅层(1)，且所述第一子绝缘层(I11)内的氢原子含量高于所述第二子绝缘层(I12)。

【技术特征摘要】
1.一种低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，包括基底(11)、设于所述基底(11)上方的多晶硅层(1)以及设于所述多晶硅层(1)上方的第一绝缘层(I1)、源/漏极(2a、2b)，所述源/漏极(2a、2b)位于所述第一绝缘层(I1)上方、穿过所述第一绝缘层(I1)并延伸至所述多晶硅层(1)；所述第一绝缘层(I1)包括层叠设置的第一子绝缘层(I11)和第二子绝缘层(I12)，所述第一子绝缘层(I11)相对于所述第二子绝缘层(I12)更靠近所述多晶硅层(1)，且所述第一子绝缘层(I11)内的氢原子含量高于所述第二子绝缘层(I12)。2.根据权利要求1所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，还包括栅极(3)，所述栅极(3)设于所述多晶硅层(1)与所述第二子绝缘层(I12)之间。3.根据权利要求2所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述栅极(3)设于所述多晶硅层(1)与所述第一子绝缘层(I11)之间；所述低温多晶硅薄膜晶体管还包括第二绝缘层(I2)，所述第二绝缘层(I2)设于所述栅极(3)与所述多晶硅层(1)之间。4.根据权利要求2所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述栅极(3)设于所述第一子绝缘层(I11)与所述第二子绝缘层(I12)之间。5.根据权利要求1所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，还包括设于所述基底(11)与所述多晶硅层(1)之间的缓冲层(4)。6.根据权利要求1-5任一所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述第一子绝缘层(I11)和/或所述第二子绝缘层(I12)为SiNx：H薄膜层。7.根据权利要求6所述的低温多晶硅薄膜晶体管，其特征在于，所述第一绝缘层(I1)还包括至少一层子绝缘层，所述至少一层子绝缘层、第二子绝缘层(I12)、所述第一子绝缘层(I11)到所述多晶硅层(1)的距离递减，且所述至少一层子绝缘层、第二子绝缘...

【专利技术属性】
技术研发人员：张佳纯，
申请(专利权)人：武汉华星光电半导体显示技术有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42