CN103730511B - 薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明实施例公开了一种薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板、显示装置，属于显示技术领域。解决了现有的薄膜晶体管中的Cgs和Cgd较大的技术问题。该薄膜晶体管形成于衬底基板上，包括栅极、有源层、源极和漏极，栅极包括第一部分、第二部分和第三部分，第一部分和第三部分分别位于第二部分的两侧，第一部分与源极的位置相对应，第三部分与漏极的位置相对应；衬底基板上形成有两个凹陷，第一部分和第三部分分别位于两个凹陷中；第一部分和第三部分上方覆盖有填充层；填充层和第二部分上方覆盖有栅绝缘层；有源层设置于栅绝缘层上；源极和漏极位于有源层上方，且均与有源层相连。本发明可应用于液晶电视、手机、平板电脑等显示装置。

Description

薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板、显示装置
技术领域
本发明属于显示技术领域，具体涉及一种薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板、显示装置。
背景技术
随着显示技术的不断发展，薄膜晶体管液晶显示器（ThinFilmTransistorLiquidCrystalDisplay，TFT-LCD）由于具有体积小、功耗低、无辐射等优点，在平板显示领域中占据了主导地位。
如图1所示，薄膜晶体管通常包括栅极、有源层、源极和漏极，栅极与有源层之间隔有栅绝缘层，对栅极输入驱动信号时，漏极就可以通过有源层与源极导通。目前，越来越多的薄膜晶体管中，采用氧化物（Oxide）半导体材料作为有源层。在这种情况下，通常还会在有源层上覆盖刻蚀阻挡层（EtchStopLayer，简称ESL），以保护有源层，并且刻蚀阻挡层上形成有过孔，源极和漏极通过过孔与有源层相连。
本发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术至少存在以下问题：采用氧化物半导体材料作为有源层的方案中，特别是采用了刻蚀阻挡层之后，栅极与源极、栅极与漏极之间的重叠面积较大，导致栅极与源极之间形成的电容Cgs，以及栅极与漏极之间形成的电容Cgd较大，影响了薄膜晶体管的导电性能。
发明内容
本发明实施例提供了一种薄膜晶体管及其制造方法，设有该薄膜晶体管的阵列基板，以及设有该阵列基板的显示装置，解决了现有的薄膜晶体管中的Cgs和Cgd较大的技术问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
本发明提供一种薄膜晶体管，包括栅极、有源层、源极和漏极，且所述薄膜晶体管形成于衬底基板上，所述栅极包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分和所述第三部分分别位于所述第二部分的两侧，所述第一部分与所述源极的位置相对应，所述第三部分与所述漏极的位置相对应；
所述衬底基板上形成有两个凹陷，所述第一部分和所述第三部分分别位于所述两个凹陷中；
所述第一部分和所述第三部分上方覆盖有填充层；
所述填充层和所述第二部分上方覆盖有栅绝缘层；
所述有源层设置于所述栅绝缘层上；
所述源极和所述漏极位于所述有源层上方，且均与所述有源层相连。
优选的，所述凹陷的厚度为0.3～1.0μm，特别是0.5μm。
优选的，所述有源层的材料为氧化物半导体。
进一步，所述有源层上方覆盖有刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层上开设有过孔，所述源极和所述漏极通过所述过孔与所述有源层相连。
优选的，所述填充层的材料为透明树脂，特别是聚丙烯酰胺树脂。
本发明还提供了上述薄膜晶体管的制造方法，包括：
对衬底基板进行刻蚀，形成两个凹陷；
通过构图工艺在所述衬底基板上形成栅极的图形，所述栅极包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分和所述第三部分分别位于所述第二部分的两侧，所述第一部分和所述第三部分分别位于所述两个凹陷中；
在完成上述步骤的基础上，在所述栅极上覆盖填充层；
去除掉位于所述第二部分上方的填充层；
在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成栅绝缘层的图形；
在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成有源层的图形；
在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成源极和漏极的图形，所述源极与所述第一部分的位置相对应，所述漏极与所述第三部分的位置相对应。
优选的，所述有源层的材料为氧化物半导体。
进一步，所述通过构图工艺形成有源层的图形之后，还包括：
在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成刻蚀阻挡层的图形，所述刻蚀阻挡层上开设有过孔；
后续形成的所述源极和所述漏极通过所述过孔与所述有源层相连。
本发明还提供一种阵列基板，所述阵列基板上设置有呈阵列式排布的若干个上述的薄膜晶体管。
本发明还提供一种显示装置，包括上述的阵列基板。
与现有技术相比，本发明所提供的上述技术方案具有如下优点：在衬底基板上形成两个凹陷，使栅极中与源极对应的第一部分，以及与漏极对应的第三部分均位于凹陷中，并且在第一部分和第三部分上方增加了填充层，所以增大了第一部分与源极之间的间距，以及第三部分与漏极之间的间距，从而减小了Cgs和Cgd的大小，提高了薄膜晶体管的导电性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的实施例所提供的薄膜晶体管的示意图；
图2a至图2h为本发明的实施例所提供的薄膜晶体管制造过程的示意图；
图3为本发明的实施例所提供的阵列基板的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。
如图1所示，本发明实施例所提供的薄膜晶体管，包括栅极1、有源层2、源极31和漏极32，且该薄膜晶体管形成于衬底基板4上。栅极1包括第一部分11、第二部分12和第三部分13，第一部分11和第三部分13分别位于第二部分12的两侧，第一部分11与源极31的位置相对应，第三部分13与漏极32的位置相对应。
衬底基板4上形成有两个凹陷40，第一部分11和第三部分13分别位于两个凹陷40中。凹陷40的厚度为0.3～1.0μm，优选为0.5μm。凹陷40的尺寸与源极31和漏极32的尺寸相对应。第一部分11和第三部分13上方覆盖有填充层5，填充层5和第二部分12上方覆盖有栅绝缘层6。填充层5的材料优选为透明树脂，本实施例中采用的是聚丙烯酰胺树脂。有源层2设置于栅绝缘层6上，源极31和漏极32位于有源层2上方，且均与有源层2相连。
作为一个优选方案，有源层2的材料为氧化物半导体。在其他实施方式中，有源层2的材料也可以是其他种类的半导体。
进一步，有源层2上方还覆盖有刻蚀阻挡层7，用于保护氧化物半导体材料的有源层2。刻蚀阻挡层7上开设有过孔70，源极31和漏极32通过过孔70与有源层2相连。
本发明实施例提供的薄膜晶体管中，在衬底基板4上形成两个凹陷40，使栅极1中与源极31对应的第一部分11，以及与漏极32对应的第三部分13均位于凹陷40中，并且在第一部分11和第三部分13上方增加了填充层5，所以增大了第一部分11与源极31之间的间距，以及第三部分13与漏极32之间的间距，从而减小了Cgs和Cgd的大小，提高了薄膜晶体管的导电性能。
本发明还提供了上述薄膜晶体管的制造方法，包括：
S1：如图2a所示，对衬底基板4进行刻蚀，形成两个凹陷40。
衬底基板4通常可采用玻璃基板。本步骤中，可以采用常规的刻蚀玻璃的方法对衬底基板4进行刻蚀，例如，采用照射激光的方法对衬底基板4进行刻蚀；或者，也可以采用构图工艺，经曝光、显影、刻蚀等过程，在衬底基板4上刻蚀形成两个凹陷40。
S2：通过构图工艺在衬底基板上形成栅极的图形。
如图2b所示，具体可以采用常规的构图工艺，经曝光、显影、刻蚀等过程即可形成栅极1。所形成的栅极1包括第一部分11、第二部分12和第三部分13，第一部分11和第三部分13分别位于第二部分12的两侧，第一部分11和第三部分13分别位于两个凹陷40中。
S3：如图2c所示，在完成上述步骤的基础上，在栅极1上覆盖填充层5。
填充层5的材料优选为透明树脂，本实施例中采用的是聚丙烯酰胺树脂。在其他实施方式中，也可以采用树脂以外的其他材料作为填充层5。
因为栅极1的第一部分11和第三部分13位于凹陷40中，所以会比第二部分12低一些。所覆盖的填充层5的厚度通常可以在0.5至3.0μm之间，并且可以适当调整填充层5的厚度。填充层5覆盖完毕之后，可以使第一部分11、第二部分12和第三部分13上方的填充层5的高度一致。
S4：如图2d所示，去除掉位于栅极1的第二部分12上方的填充层5。
具体的，可以对整个填充层5进行灰化工艺，去除掉第二部分12上方的透明树脂材料的填充层5，并且第二部分12上方的填充层5去除之后，还可以使第二部分12与剩余的填充层5形成一个平面。
S5：如图2e所示，在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成栅绝缘层6的图形。
栅绝缘层6有可能会在衬底基板4的其他区域形成一定的图形，例如在非显示区形成过孔，用于将栅驱动信号传输至栅线，因此本发明实施例的各附图中均未示出栅绝缘层6上的过孔。
S6：如图2f所示，在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成有源层2的图形。
本实施例中，有源层2的材料为氧化物半导体。在其他实施方式中，有源层2的材料也可以是其他种类的半导体。
S7：如图2g所示，在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成刻蚀阻挡层7的图形，且刻蚀阻挡层7上开设有过孔70。
S8：如图2h所示，在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成源极31和漏极32的图形。其中，源极31与栅极1的第一部分11的位置相对应，漏极32与栅极1的第三部分13的位置相对应，源极31和漏极32通过刻蚀阻挡层7上的过孔70与有源层2相连。
上述步骤S5至S8均可以通过常规的构图工艺进行，此处不再详细描述。完成以上步骤，即可制成本发明实施例提供的薄膜晶体管。
还需要说明的是，本实施例中的有源层为氧化物半导体材料，而步骤S7中形成的刻蚀阻挡层用于保护该氧化物半导体材料的有源层。在其他实施方式中，如果有源层的材料为氧化物半导体之外的其他材料，则可以省略步骤S7，直接进行步骤S8。
本发明实施例还提供一种阵列基板，阵列基板上设置有呈阵列式排布的若干个上述实施例提供的薄膜晶体管。
作为一个优选方案，本实施例提供的阵列基板为高级超维场转换（AdvancedsuperDimensionSwitch，ADSDS）型阵列基板。如图3所示该阵列基板上除了形成有上述实施例提供的薄膜晶体管之外，还形成有与漏极32相连的像素电极81，覆盖在薄膜晶体管和像素电极81上的保护层9，以及形成于保护层9上的公共电极82。
当然，在其他实施方式中，也可以是扭曲向列（TwistedNematic，简称TN）型阵列基板，或其他类型的阵列基板。在TN型阵列基板的实施方式中，在形成上述薄膜晶体管的基础上，形成漏极相连的像素电极，在形成保护层即可。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述实施例提供的阵列基板。该显示装置可以是液晶面板、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等任何具有显示功能的产品或部件。
由于本发明实施例提供的阵列基板及显示装置与上述本发明实施例所提供的薄膜晶体管具有相同的技术特征，所以也能产生相同的技术效果，解决相同的技术问题。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种薄膜晶体管，包括栅极、有源层、源极和漏极，且所述薄膜晶体管形成于衬底基板上，所述源极和所述漏极位于所述有源层上方，且均与所述有源层相连，所述栅极包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分和所述第三部分分别位于所述第二部分的两侧，所述第一部分与所述源极的位置相对应，所述第三部分与所述漏极的位置相对应；所述第一部分和所述第三部分上方覆盖有填充层；所述填充层上方覆盖有栅绝缘层；其特征在于：
所述衬底基板上形成有两个凹陷，所述第一部分和所述第三部分分别位于所述两个凹陷中；
所述第二部分上方覆盖有栅绝缘层；
所述有源层直接设置于所述栅绝缘层上。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：所述凹陷的厚度为0.3～1.0μm。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于：所述凹陷的厚度为0.5μm。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：所述有源层的材料为氧化物半导体。
5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于：所述有源层上方覆盖有刻蚀阻挡层，所述刻蚀阻挡层上开设有过孔，所述源极和所述漏极通过所述过孔与所述有源层相连。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于：所述填充层的材料为透明树脂。
7.根据权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于：所述填充层的材料为聚丙烯酰胺树脂。
8.一种薄膜晶体管的制造方法，其特征在于，包括：
对衬底基板进行刻蚀，形成两个凹陷；
通过构图工艺在所述衬底基板上形成栅极的图形，所述栅极包括第一部分、第二部分和第三部分，所述第一部分和所述第三部分分别位于所述第二部分的两侧，所述第一部分和所述第三部分分别位于所述两个凹陷中；
在完成上述步骤的基础上，在所述栅极上覆盖填充层；
去除掉位于所述第二部分上方的填充层；
在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成栅绝缘层的图形；
在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成有源层的图形；
在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成源极和漏极的图形，所述源极与所述第一部分的位置相对应，所述漏极与所述第三部分的位置相对应。
9.根据权利要求8所述的制造方法，其特征在于：所述有源层的材料为氧化物半导体。
10.根据权利要求9所述的制造方法，其特征在于：所述通过构图工艺形成有源层的图形之后，还包括：
在完成上述步骤的基础上，通过构图工艺形成刻蚀阻挡层的图形，所述刻蚀阻挡层上开设有过孔；
后续形成的所述源极和所述漏极通过所述过孔与所述有源层相连。
11.一种阵列基板，其特征在于：所述阵列基板上设置有呈阵列式排布的若干个权利要求1至7任一项所述的薄膜晶体管。
12.一种显示装置，其特征在于：包括权利要求11所述的阵列基板。
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