低溫多晶硅基板及其制造方法及AMOLED顯示器與流程

本發明涉及半導體器件，特別是涉及一種低溫多晶硅基板及其制造方法，還涉及一種AMOLED顯示器。

背景技術：

在三層金屬連線層結構的有源矩陣有機發光二極體顯示器(3Metal AMOLED)中，電容結構是由金屬鉬作為上下電極板(分別稱為M1和M2)，氮化硅(SiN_x)作為電容的電介質(CI)，下極板(M1)同時也作為驅動TFT(薄膜晶體管)的柵極。

在進行M2圖形制作時，易對M2下層的CI(SiN_x)造成過刻，結果導致CI下的M1被刻蝕，在柵極搭接開孔處易造成不同層間短路(作為數據線Vdata和電源線Vdd等的電位的走線的金屬層M3會與柵極M1、多晶硅導電溝道短路)。根據短路位置不同會產生亮點和暗點，其中若短路點位于多晶硅導電溝道的一端，驅動TFT的柵極和漏極短路，驅動TFT始終為導通的二極管，OLED表現為亮點；若短路點在多晶硅導電溝道內部，驅動TFT會被分成兩個方向相反的二極管，OLED無法點亮，表現為暗點。

技術實現要素：

基于此，有必要提供一種防止上述亮點和暗點問題的低溫多晶硅基板的制造方法。

一種低溫多晶硅基板的制造方法，包括：形成第一金屬層；在第一金屬層上形成電介質層；在所述電介質層上形成第二金屬層，并對所述第二金屬層進行刻蝕；在所述第二金屬層上形成第三金屬層；所述第一金屬層、電介質層及第二金屬層形成電容器，所述第一金屬層作為所述電容器的下極板、所述第二金屬層作為所述電容器的上極板，所述第一金屬層同時作為柵極，所述在第一金屬層上形成電介質層的步驟包括形成兩層結構，具體包括形成電介質主體層和電介質主體層下的刻蝕阻擋層，所述刻蝕步驟為兩步刻蝕，所述刻蝕阻擋層作為第二步刻蝕的阻擋層。

在其中一個實施例中，所述兩步刻蝕中的第一步刻蝕的刻蝕氣體為六氟化硫和氧氣的混合氣體，第二步刻蝕的刻蝕氣體為氯氣和氧氣的混合氣體，所述刻蝕阻擋層的材質為氧化硅，所述電介質主體層的材質為氮化硅。

在其中一個實施例中，所述對所述第二金屬層進行刻蝕的步驟之后、所述在所述第二金屬層上形成第三金屬層的步驟之前，還包括形成層間介質層的步驟，所述第三金屬層是形成于所述層間介質層上。

在其中一個實施例中，所述形成第一金屬層的步驟之前，還包括：提供基板；在基板上形成緩沖層；在所述緩沖層上形成多晶硅層；在所述多晶硅層上形成絕緣層；所述第一金屬層形成于所述絕緣層上。

在其中一個實施例中，所述絕緣層為氧化硅層。

在其中一個實施例中，所述第一金屬層和第二金屬層的材質為鉬。

在其中一個實施例中，所述形成下層的刻蝕阻擋層的步驟中形成的氧化硅層厚度為10納米～30納米。

還有必要提供一種低溫多晶硅基板。

一種低溫多晶硅基板，包括：第一金屬層，作為柵極和電容器的下極板；電介質層，設于所述第一金屬層上，作為所述電容器的介質，包括兩層結構，具體是電介質主體層和電介質主體層下的刻蝕阻擋層，所述電介質主體層是氮化硅層，所述刻蝕阻擋層是氧化硅層；第二金屬層，設于所述電介質層上，作為所述電容器的上極板。

在其中一個實施例中，還包括：基板；緩沖層，設于所述基板上；多晶硅層，設于所述緩沖層上；絕緣層，設于所述多晶硅層上，所述第一金屬層設于所述絕緣層上；層間介質層，設于所述第二金屬層和電介質層上；第三金屬層，設于所述層間介質層上。

還有必要提供一種AMOLED顯示器，包括上述低溫多晶硅基板。

上述多晶硅基板及其制造方法及AMOLED顯示器，在電介質層原有的氮化硅層基礎上增加一層氧化硅層，作為第二金屬層刻蝕時第二步刻蝕的阻擋層，在第二金屬層過刻時能夠更好地防止第一金屬層被刻蝕，進而可以預防不同金屬層間短路，降低亮點和暗點的發生率。

附圖說明

圖1是一實施例中低溫多晶硅基板的制造方法的流程圖；

圖2是一實施例中低溫多晶硅基板的剖面示意圖。

具體實施方式

為了便于理解本發明，下面將參照相關附圖對本發明進行更全面的描述。附圖中給出了本發明的首選實施例。但是，本發明可以以許多不同的形式來實現，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本發明的公開內容更加透徹全面。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬于本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發明。本文所使用的術語“及/或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

需要說明的是，當元件被稱為“固定于”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“豎直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

本文所使用的半導體領域詞匯為本領域技術人員常用的技術詞匯，例如對于P型和N型雜質，為區分摻雜濃度，簡易的將P+型代表重摻雜濃度的P型，P型代表中摻雜濃度的P型，P-型代表輕摻雜濃度的P型，N+型代表重摻雜濃度的N型，N型代表中摻雜濃度的N型，N-型代表輕摻雜濃度的N型。

圖1是一實施例中低溫多晶硅基板的制造方法的流程圖，包括下列步驟：

S110，形成第一金屬層。

本實施例的低溫多晶硅基板應用于3Metal AMOLED產品中，第一金屬層形成于多晶硅層上的絕緣層上。第一金屬層作為電容器的下極板的同時，還作為驅動TFT的柵極。在本實施例中，第一金屬層的材質為鉬。在其他實施例中也可以采用本領域習知的可以作為金屬連線層的材料，例如鋁、鈦、銅等，或者這些金屬材料的復合層。

S120，在第一金屬層上形成電介質層。

電介質層作為電容器極板間的介質。

S130，在電介質層上形成第二金屬層，并對第二金屬層進行刻蝕。

第二金屬層作為上極板，材質可以為鉬。刻蝕步驟為兩步刻蝕，這是為了避免第二金屬層過刻時，電介質層被刻蝕過多，因此第二步刻蝕采用對電介質層有高選擇比的刻蝕劑進行刻蝕。例如第一步刻蝕的刻蝕氣體為六氟化硫和氧氣的混合氣體，第二步刻蝕的刻蝕氣體為氯氣和氧氣的混合氣體。但發明人經實驗研究發現，即使采用兩步刻蝕工藝，仍會出現電介質層被刻穿導致短路的情況。故在本實施例中，電介質層采用雙層結構，步驟S120包括形成下層的刻蝕阻擋層和形成上層的電介質主體層，刻蝕阻擋層作為第二步刻蝕的阻擋層。可以理解的，在其他實施例中，電介質層也可以在上述雙層結構的基礎上增加其他層次。

S140，在第二金屬層上形成第三金屬層。

刻蝕完第二金屬層后形成第三金屬層。第三金屬層作為數據線(Vdata)和電源線(Vdd)等等的電位的走線，在一個實施例中采用鈦-鋁-鈦的三層結構。

上述低溫多晶硅基板的制造方法，在電介質層原有結構的基礎上增加一層刻蝕阻擋層，作為第二金屬層刻蝕時第二步刻蝕的阻擋層，能夠在第二金屬層過刻時更好地防止第一金屬層被刻蝕，進而可以預防不同金屬層間短路，降低亮點和暗點的發生率。

在其中一個實施例中，刻蝕阻擋層的材質為氧化硅(SiO_x)，電介質主體層的材質為氮化硅(SiN_x)。在第一步刻蝕采用六氟化硫和氧氣的混合氣體作為刻蝕氣體，第二步刻蝕采用氯氣和氧氣的混合氣體作為刻蝕氣體的實施例中，第一步刻蝕對鉬和氧化硅的選擇比約為2.19，對鉬和氮化硅的選擇比約為0.7，第二步刻蝕對鉬和氧化硅的選擇比約為88，對鉬和氮化硅的選擇比約為54。由于兩步刻蝕步驟中氧化硅的選擇比都比氮化硅要高，因此采用氧化硅作為刻蝕阻擋層可以起到較好的防止電介質層被刻穿的效果。

在其中一個實施例中，刻蝕阻擋層的厚度為10納米～30納米，優選為20納米。由于刻蝕阻擋層的厚度較小，對于電容器的電容值影響也較小。實際應用中可以通過調整電介質主體層和刻蝕阻擋層的膜厚搭配來獲得所需的電容值。雙層的電介質層結構也可以改善因電容器漏電引起的暗點。

在一個實施例中，步驟S130和S140之間還包括形成層間介質(ILD)層的步驟，步驟S140的第三金屬層是形成于層間介質層上。層間介質層的材質可以為氧化硅、氮化硅、氧化硅和氮化硅的復合層等本領域習知的作為層間介質層的材料。在本實施例中，層間介質層采用氧化硅和氮化硅的雙層結構。

在一個實施例中，步驟S110之前，還包括步驟：

提供基板。

可以采用玻璃基板，或者本領域習知的其他可以作為LTPS的基板的材質。

在基板上形成緩沖層。

在本實施例中，緩沖層為氮化硅和氧化硅的復合層。在其他實施例中，也可以采用本領域習知的可以作為緩沖層的其他材質，例如單獨采用氧化硅，或單獨采用氮化硅等。

在緩沖層上形成多晶硅層。

可以直接沉積形成多晶硅層，也可以沉積非晶硅層后通過結晶工藝形成多晶硅層。然后通過摻雜工藝在多晶硅層中形成有源區、導電溝道。

在多晶硅層上形成絕緣層。

絕緣層可以為氧化硅層。步驟S110的第一金屬層形成于絕緣層上。

在一個實施例中，緩沖層包括50納米厚的氮化硅層和250納米厚的氧化硅層，多晶硅層的厚度為50納米，絕緣層為120納米厚的氧化硅層，第一金屬層為250納米厚的鉬，電介質層包括20納米厚的氧化硅層和120納米厚的氮化硅層，其中氮化硅層的相對介電常數為7，第二金屬層為250納米厚的鉬，層間介質包括270納米厚的氧化硅和220納米厚的氮化硅，第三金屬層為鈦-鋁-鈦的三層結構，厚度分別為75納米/400納米/50納米。

在一個實施例中，步驟S120是在同一個化學氣相淀積腔室中先后淀積氧化硅層和氮化硅層形成電介質層。

由于絕緣層和刻蝕阻擋層均為氧化硅層，因此設置刻蝕阻擋層不會在深孔(第三金屬層和多晶硅層)刻蝕的工藝中，給相應的干法刻蝕增加工藝難度。

本發明還相應提供一種低溫多晶硅基板，包括第一金屬層、電介質層及第二金屬層。其中第一金屬層作為柵極和電容器的下極板。電介質層設于第一金屬層上，作為電容器的介質，包括上層的氮化硅層和下層的氧化硅層。第二金屬層設于電介質層上，作為電容器的上極板。

上述低溫多晶硅基板，在電介質層原有的氮化硅層基礎上增加一層氧化硅層，作為第二金屬層刻蝕時第二步刻蝕的阻擋層，能夠更好地防止第二金屬層過刻時第一金屬層被刻蝕，進而可以預防不同金屬層間短路，降低亮點和暗點的發生率。

圖2是一實施例中低溫多晶硅基板的剖面示意圖，由下到上包括基板10、緩沖層20、多晶硅層30、絕緣層40、第一金屬層50、氧化硅62、氮化硅層64、層間介質層70、第三金屬層80。該剖面的位置不位于電容器處，因此圖中未示出第二金屬層。需要指出的是圖中各層的厚度并不反映實際產品的真實厚度。

在一個實施例中，基板10為玻璃基板，緩沖層20包括50納米厚的氮化硅層和250納米厚的氧化硅層，多晶硅層30的厚度為50納米，絕緣層40為120納米厚的氧化硅層，第一金屬層50為250納米厚的鉬，電介質層包括20納米厚的氧化硅層62和120納米厚的氮化硅層64，其中氮化硅層的相對介電常數為7，第二金屬層為250納米厚的鉬，層間介質70包括270納米厚的氧化硅和220納米厚的氮化硅，第三金屬層80為鈦-鋁-鈦的三層結構，厚度分別為75納米/400納米/50納米。

可以理解的，前述低溫多晶硅基板除了可以應用于AMOLED產品中，也可以應用于其他類型的液晶顯示器產品。

以上所述實施例的各技術特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術特征的組合不存在矛盾，都應當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發明專利范圍的限制。應當指出的是，對于本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發明的保護范圍。因此，本發明專利的保護范圍應以所附權利要求為準。