薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器技术

本发明专利技术公开了一种薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器。该薄膜晶体管的制造方法包括制备第一薄膜晶体管和第二薄膜晶体管的流程，其中同时制备第一和第二有源层的流程包括：形成非晶硅有源层薄膜，并通过构图工艺形成包括第一和第二有源层的图案；涂覆光刻胶，并通过曝光显影工艺在第二有源层的部分区域上方形成接触过孔；在形成上述图案的光刻胶上形成诱导金属薄膜，进行热处理，以使第二有源层在接触过孔处诱导金属薄膜的诱导下发生横向金属诱导结晶，从非晶硅材质结晶成为低温多晶硅材质；剥离光刻胶及其上的诱导金属薄膜。本发明专利技术通过横向金属诱导结晶工艺，能够同时且同层制备非晶硅TFT和低温多晶硅TFT的有源层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及有机发光二极管显示技术，尤其涉及一种薄膜晶体管、有源矩阵背板及其制造方法和显示器。
技术介绍
有源矩阵有机发光二极管(ActiveMatrix Organic Light Emitting Diode，简称 AMOLED)显示器具有主动发光、发光效率高、对比度高、分辨率高、功耗低、色域宽、轻、薄、无视角限制，并且发光材料丰富，易实现彩色显示；响应速度快，动态画面质量极高；使用温度范围广、抗震能力强；可实现柔性显示；成本降低空间巨大等诸多优势。因此AMOLED在目前世界平板显示产业中具有巨大潜力。AMOLED显示技术在过去的十多年里发展迅猛，取得了重大的突破性进展。实现大尺寸AMOLED显示器的途径之一是使用有源矩阵薄膜晶体管 (Thin Film Transistor，简称 TFT)背板。AMOLED采用TFT的有源矩阵背板通常包括由横纵交叉的数据线和栅线围设定义出的矩阵形式排列的多个像素单元。每个像素单元中都包括有OLED以及有源器件构成的像素驱动电路。OLED —般是通过电流驱动而不是电压驱动的，所以像素驱动电路通常包括有一个或多个开关TFTjga TFT和存储电容，如图1所示为现有技术中一种像素驱动电路的电路原理图。图1中连接OLED 80的像素驱动电路包括数据线5、栅线2、选择信号线10、 开关TFT 30、充电TFT 50 JgaTFT 40、隔断TFT 70、电源线12和存储电容60。由开关TFT 30在栅线2的控制下实现选通，从而将数据信号电压通过开关TFT 30传输给存储电容60， 由存储电容60持续放电给驱动TFT 40，驱动TFT 40向OLED 80提供驱动电流。现有技术中，有源矩阵背板上的所有TFT结构相同，都包括源电极、漏电极、栅电极和半导体有源层，源电极和漏电极分别搭接在半导体有源层，其间形成TFT沟道，半导体有源层与栅电极之间通过栅绝缘层隔离。半导体有源层的材质可以为非晶硅，也可以为低温多晶硅。但是这两种材质的TFT均存在缺陷。对于驱动TFT而言，非晶硅有源层的工作电压在长时间内是大于零的，使得占空比接近100%。长时间电压驱动非晶硅TFT，产生了晶体管应力效应。特别是栅电极和源电极之间的偏压使得电荷被捕集在非晶硅半导体和栅绝缘层的界面处；或者使得电荷被捕集在栅绝缘层里面；或者破坏非晶硅半导体薄膜里面或非晶硅半导体和栅绝缘薄膜界面处的分子键，而制造新的缺陷态。从而使得非晶硅TFT的阈值电压发生漂移，流过的非晶硅TFT 电流也随之改变。另外，不像多晶硅或晶体硅具有互补式金属氧化物半导体(CM0Q器件， 非晶硅只有一种N型场效应晶体管。一般而言交流电压信号施加在非晶硅TFT电极上面时， 可以降低电荷陷阱的发生率和提高非晶硅TFT的寿命。由于通常OLED的制造方法使得显示器所有像素具有公共阴极，较难使用N型场效应晶体管作为OLED的电流驱动晶体管。一些制造商使用非晶硅制造OLED的有源矩阵TFT背板，因为非晶硅TFT是有源矩阵液晶显示的驱动电路，具有制造成本低、设备和工艺技术成熟、供应链完善等优势。AMOLED使用多晶硅TFT作为像素驱动电路的TFT时，存在的缺陷是激光退火的制造成本高昂；多晶硅晶粒大小不一导致迁移率均勻性差；生产良率较低。在多晶硅TFT构成的像素驱动电路中，因为多晶硅晶粒大小不均勻造成的阈值电压和迁移率变化，会使源漏电流变得不均勻。特别是使用准分子激光退火方法制作的多晶硅薄膜，由于准分子激光脉冲之间的重复性和稳定性对于非晶硅结晶而言不是很好，而且在工艺过程中都需要采取扫描式的方法使得整个基板的非晶硅结晶，从而使得多晶硅晶粒大小非常不均勻。有时其阈值电压和迁移率的差异可以达到4 5倍，导致多晶硅TFT的电流电压曲线差异非常大。 因为OLED的驱动TFT —般工作在电流饱和区，流过驱动TFT的电流(I)与栅源电压(Vgs) 和阈值电压差值(Vt)的平方以及迁移率成比例，即I ~ μ (Vgs-Vt)20由于OLED发光亮度与电流有一定的比例关系，驱动TFT电流的改变使得OLED显示亮度发生不可控制的变化， 导致显示画面品质变坏。人眼可以观察到小至的亮度变化，而显示器5%的亮度改变就是不可接受的。所以驱动AMOLED的多晶硅TFT —般需要采用补偿电路，调节晶粒大小不均勻所造成的阈值电压和迁移率漂移。通过检测驱动TFT或者像素驱动电路其他晶体管的阈值电压，加载到存储在存储电容的信号电压之上，补偿阈值电压的漂移，或者不均勻的阈值电压和迁移率。当Vgs等于写入的信号电压(Vdata)与阈值电压之和时，I ~ (Vgs-Vt)2 = (Vdata+Vt-Vt)2 = ￥叔切2，驱动OLED的电流与阈值电压无关。或者还可以把数据电流直接写入驱动TFT，在驱动TFT建立的栅极电压保存于存储电容，使得OLED的工作电流不受多晶硅不均勻的阈值电压和迁移率影响。综上分析可知，无论采用非晶硅还是低温多晶硅来制备TFT的有源层，都会存在缺陷，并且制备工艺复杂，通常需要八次至九次掩膜构图工艺才能制备完成有源矩阵背板， 显著影响了产品成本和质量。例如，图1所示的像素驱动电路多使用低温多晶硅TFT，可以为底栅结构或顶栅结构。对于底栅结构的有源矩阵背板，第一次构图工艺需要形成栅电极和栅线等图案；第二次构图工艺需要形成有源层图案，具体是沉积非晶硅薄膜，配以高温环境下的去氢工艺，通过激光退火结晶的方式将非晶硅转换成低温多晶硅材料；第三次构图工艺以栅电极作为掩模版，搭配背面曝光形成沟道保护层；为了降低低温多晶硅漏电流，需要第四次构图工艺，用低剂量的离子诸如形成高阻值区，利用额外氧化层作为轻掺杂漏极(LDD)与本征多晶硅沟道阻挡层，第三次和第四次构图定义N型与P型低温多晶硅区域，再在高温环境下激活注入离子，形成轻掺杂区和对应于多晶硅TFT漏极接触区和源极接触区的重掺杂区。此种结构无法使用栅自对准掺杂技术，使得TFT本身的寄生电容比较大；第五次构图工艺形成透明导电的像素电极；第六次和第七次构图工艺分别定义接触孔与数据线、源电极和漏电极等图案，形成各TFT;第八次构图工艺定义氮化硅保护层的透明像素电极开口，形成钝化层。对于顶栅结构，第一次构图工艺是形成有源层图案，在有源层中形成沟道掺杂层； 第二次构图工艺定义出有源区域；第三次构图工艺定义栅线和栅电极层图案；利用第一层金属作为掩模版，以低剂量的离子注入形成高阻值的轻掺杂漏极，以第四次与第五次构图工艺定义N型与P型低温多晶硅区域，再以高温环境将注入离子活化，形成轻掺杂区和重掺杂区；第六次和第七次构图工艺分别定义出接触孔与数据线、源电极和漏电极的图案，形成各TFT ；第八次构图工艺定义钝化层过孔；第九次构图工艺形成透明导电的像素电极。上述AMOLED像素驱动电路在电源和OLED的工作线路上，使用了两个串联的TFT， 两个TFT的工作电压增加了电源负载，使得功耗增大。此像素驱动电路使用额外的选择信号线控制隔断TFT，增加了像素驱动电路设计和阵列设计的复杂性，有可能降低良率。使用激光退火晶化制作的低温多晶硅TFT，其阈值电压和迁移率均勻性比较差，必须使用4T1C 的像素驱动电路，对于底部发光的AMOLED显示器而言，也不利于高解析度显本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：龙春平，马占杰，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：