CN102386237A - 一种薄膜晶体管、阵列基板及装置和一种制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种薄膜晶体管、阵列基板及装置和一种制备方法。一种薄膜晶体管，包括导电金属层，所述金属层表面形成有绝缘的氧化层。本发明由于对金属层表面进行氧化处理，形成绝缘的氧化层，该氧化层可以替代氮化硅作为薄膜晶体管的阻挡层，相比制备氮化硅阻挡层需要机台及物料成本，制备氧化层的设备便宜、而且无需增加额外的物料，因此可以节约成本。另外氧化层只存在于金属层表面，对光线的阻隔少，对穿透率要求不高，因此工艺控制相对简单，可以进一步降低成本。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示领域，更具体的说，涉及一种薄膜晶体管、阵列基板及装置和一种制备方法。
背景技术
液晶显示装置包括设有薄膜晶体管的阵列基板和设有公共电极的彩色滤光板，目前的阵列基板一般采用常规的四道或五道光罩制程制备，制程均采用多层薄膜沉积后进行黄光工艺在对应膜层刻蚀出相应的图形，需要分别在物理气相沉积(PVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)多个腔室中反复沉积多层薄膜随后在对各层进行相应的刻蚀；目前采用的工艺有明显几点不足：
1.工艺流程复杂：在制备金属层后均需要制备非金属层起到阻碍金属间短路及保护金属层作用，制备非金属阻挡层需要机台及物料成本；由于非金属层为整体覆盖，因此对其光线穿透性要求较高，因而也对工艺控制提出较高要求；
2.设备投入高：各层薄膜均需要单独成膜，PVD及PECVD等需要多个腔室，提高设备投入；
3.重金属污染：目前广泛采用的Mo金属为重金属，对环境有较大影响。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种工艺简单、低成本的薄膜晶体管、阵列基板及装置和一种制备方法。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种薄膜晶体管，包括导电金属层，所述金属层表面形成有绝缘的氧化层。
优选的，所述金属层为Al，所述氧化层为Al2O3。此为一种具体的金属层和氧化层材料，Al2O3作为氧化层，绝缘性能好，且其介电常数跟现有氮化硅接近，很适合替代氮化硅作为金属层之间的绝缘材料。
优选的，所述金属层为所述薄膜晶体管的栅电极、源极、漏极中的一种或多种。此为金属层的具体形式。
一种阵列基板，包括上述的一种薄膜晶体管。
一种液晶显示装置，包括上述的一种阵列基板。
一种薄膜晶体管的制备方法，包括步骤A：在所述薄膜晶体管阵列基板的金属层表面加工出绝缘的氧化层的步骤。
优选的，所述步骤A中，氧化层采用微弧氧化方法制成。微弧氧化一般用于在金属表面形成致密的氧化层，增强金属的耐磨、耐腐蚀特性，多用于汽车发动机气缸内表面的瓷化处理。发明人通过研究发现该致密的陶瓷层具有良好的绝缘性能，可作为一种具体的氧化层制作方法，而且其工艺简单，成本较低。
优选的，所述步骤A中，通过延长电解溶液的作用时间，将所述金属层表面晶粒充分氧化，形成致密的氧化层。致密的氧化层可以更牢固的固定在金属层表面，不易脱落，绝缘效果也更好。
优选的，所述步骤A中，金属层为所述薄膜晶体管的栅电极、源极、漏极中的一种或多种。此为金属层的具体形式。
优选的，所述金属层为Al，所述氧化层为Al2O3。此为一种具体的金属层和氧化层材料，Al2O3作为氧化层，绝缘性能好，且其介电常数跟现有氮化硅接近，很适合替代氮化硅作为金属层之间的绝缘材料。
一种薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
A1：在玻璃基板上形成金属的薄膜晶体管的栅电极；
A2：采用微弧氧化方法，在所述栅电极的金属表面形成绝缘的氧化层；
A3：在所述栅电极的氧化层上连续沉积非晶硅层及掺杂非晶硅层；
A4：在掺杂非晶硅层上形成金属的薄膜晶体管的源电极和漏电极；
A5：采用微弧氧化方法，分别在所述源电极和漏电极的金属表面形成绝缘的氧化层。此为一种在薄膜晶体管的栅电极、源电极、漏电极表面都进行氧化处理的具体技术方案。
本发明由于对金属层表面进行氧化处理，形成绝缘的氧化层，该氧化层可以替代氮化硅作为薄膜晶体管的阻挡层，相比制备氮化硅阻挡层需要机台及物料成本，制备氧化层的设备便宜、而且无需增加额外的物料，因此可以节约成本。另外氧化层只存在于金属层表面，对光线的阻隔少，对穿透率要求不高，因此工艺控制相对简单，可以进一步降低成本。
附图说明
图1是本发明的薄膜晶体管示意图；
图2是本发明薄膜晶体管的制备方法的步骤一示意图；
图3是本发明薄膜晶体管的制备方法的步骤二示意图；
图4是本发明薄膜晶体管的制备方法的步骤三示意图；
图5是本发明薄膜晶体管的制备方法的步骤四示意图；
图6是本发明薄膜晶体管的制备方法的步骤五示意图；
图7是本发明薄膜晶体管的制备方法的步骤六示意图；
图8是本发明薄膜晶体管的制备方法的步骤七示意图；
其中：1、玻璃基板；2、栅电极；3、第一陶瓷层；4、非晶硅层；5、经过掺杂的非晶硅层；6、源极；7、漏极；8、第二陶瓷层；9、接触窗口；10、像素电极。
具体实施方式
下面结合附图和较佳的实施例对本发明作进一步说明。
一种液晶显示装置，包括一种阵列基板，该阵列基板包括薄膜晶体管。
如图1所示，所述薄膜晶体管设置在玻璃基板1上，上面依次为栅电极2、为栅电极2金属经处理后的金属氧化层(即第一陶瓷层3)、为非晶硅层4、经过掺杂的非晶硅层5、源极6、漏极7、为源/漏极7金属层经处理后产生的金属氧化层(即第二陶瓷层8)、接触窗口9、像素电极10。所述像素电极10通过接触窗口9跟漏极7连接。所述栅电极2、源极6、漏极7为金属层，所述第一陶瓷层3和第二陶瓷层8位金属层表面形成的氧化层。进一步的，通过延长电解液的作用时间，将金属层表面晶粒充分氧化，可以形成致密的氧化层，这样氧化层可以牢固地覆盖在金属层表面，不易脱落，而且绝缘性能也更好；另外，现有的薄膜晶体管采用氮化硅作为金属层表面的绝缘材料，为了保证绝缘性能的同时，金属层之间的电容能可靠驱动液晶，因此氧化层的材质的介电常数选用跟氮化硅接近的会更好。下面以金属层为Al，氧化层为Al2O3为例，详细介绍一下本发明薄膜晶体管阵列基板的制备方法。
步骤一：如图2所示，先在玻璃基板1上采用金属Al沉积形成栅电极2
步骤二：如图3所示，采用微弧氧化方法，在栅电极2的金属Al表面氧化形成Al2O3，充当绝缘层、阻挡层及介电层的第一陶瓷层3。
步骤三：如图4所示，在栅电极2的Al2O3氧化层上连续陆续沉积非晶硅层4及经过掺杂的非晶硅层5。
步骤四：如图5所示，在掺杂非晶硅层4上采用金属Al沉积源电极及漏电极并刻蚀出沟道等图形。
步骤五：如图6所示，采用微弧氧化方法，在源电极及漏电极的金属Al表面氧化形成Al2O3，充当绝缘层、阻挡层及介电层的第二陶瓷层8。
步骤六：如图7所示，采用干刻在形成的陶瓷层上加工出通孔，形成接触窗口9。
步骤七：如图8所示，在漏极7对应的Al2O3氧化层上沉积并图形化像素电极10。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，本发明的金属层不限于采用金属Al，相应的，所述氧化层也不局限于Al2O3，凡是具备导电性能并能形成绝缘氧化层的金属都能应用于本发明。
发明专利CN1252321C于2006年4月19日公开了一种铝合金铸件微弧氧化处理电解溶液，本发明中氧化层的制备可选用该发明的电解液进行氧化层的制备，具体技术方案不再赘述，当然也可以采用其他金属氧化技术也在本发明的保护范围之内，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (11)
1.一种薄膜晶体管，包括导电金属层，其特征在于，所述金属层表面形成有绝缘的氧化层。
2.如权利要求1所述的一种薄膜晶体管，其特征在于，所述金属层为Al，所述氧化层为Al2O3。
3.如权利要求1所述的一种薄膜晶体管，其特征在于，所述金属层为所述薄膜晶体管的栅电极、源极、漏极中的一种或多种。
4.一种阵列基板，包括如权利要求1～3任一所述的一种薄膜晶体管。
5.一种液晶显示装置，包括如权利要求4所述的一种阵列基板。
6.一种薄膜晶体管的制备方法，包括步骤A：在所述薄膜晶体管阵列基板的金属层表面加工出绝缘的氧化层的步骤。
7.如权利要求6所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，氧化层采用微弧氧化方法制成。
8.一种如权利要求6所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，通过延长电解溶液的作用时间，将所述金属层表面晶粒充分氧化，形成致密的氧化层。
9.如权利要求6所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，金属层为所述薄膜晶体管的栅电极、源极、漏极中的一种或多种。
10.如权利要求6所述的一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述金属层为Al，所述氧化层为Al2O3。
11.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A1：在玻璃基板上形成金属的薄膜晶体管的栅电极；
A2：采用微弧氧化方法，在所述栅电极的金属表面形成绝缘的氧化层；
A3：在所述栅电极的氧化层上连续沉积非晶硅层及掺杂非晶硅层；
A4：在掺杂非晶硅层上形成金属的薄膜晶体管的源电极和漏电极；
A5：采用微弧氧化方法，分别在所述源电极和漏电极的金属表面形成绝缘的氧化层。
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