CN104716202A - 薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置，涉及显示技术领域，为解决现有技术的薄膜晶体管中电极薄膜与相邻的薄膜层的密接性较差等问题而发明。一种薄膜晶体管，包括栅极、源极、漏极和缓冲层，所述缓冲层位于所述栅极、源极或漏极的一侧或两侧，所述缓冲层的材料为铜合金材料，所述铜合金材料中含有氮元素或氧元素，所述铜合金材料中还含有铝元素。本发明用于显示装置中。
Description
技术领域
本发明涉及显示，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置。
背景技术
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)是液晶显示装置中的关键器件，对显示装置的工作性能起到十分重要的作用。液晶显示装置包括液晶显示器，液晶显示器上的每一个液晶像素点都是由集成在其后的TFT来驱动，从而可以使液晶显示器高速度、高亮度、高对比度地显示屏幕信息。
近年来，在半导体集成电路、薄膜晶体管的电极和布线上开始使用低电阻的铜薄膜，由于铜的电阻较低，可以提高数字信号的传达速度，并降低耗电量。然而，薄膜晶体管中，电极薄膜与相邻的薄膜层的密接性较差，尤其是铜薄膜。此外，电极薄膜中的原子会扩散至与之接触的薄膜层中，影响相邻的薄膜层的特性，如：包含铜的源极或漏极与有源层的密接性较差，且包含铜的源极或漏极中的铜原子也会扩散至有源层中，影响有源层的特性。
综上所述，现有技术的薄膜晶体管中，电极薄膜与相邻的薄膜层的密接性较差，且电极薄膜也会影响相邻的薄膜层的特性。
发明内容
本发明的实施例提供一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板、显示装置，解决了现有技术的薄膜晶体管中电极薄膜与相邻的薄膜层的密接性较差的技术问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一种薄膜晶体管，包括栅极、源极、漏极和缓冲层，所述缓冲层位于所述栅极、源极或漏极的一侧或两侧，所述缓冲层的材料为铜合金材料，所述铜合金材料中含有氮元素或氧元素，所述铜合金材料中还含有铝元素。
优选地，铝原子占铜合金材料中总原子个数的原子百分比为0.05-30％。
其中，所述铜合金材料中还含有非铜非铝的金属元素。。
优选地，所述非铜非铝的金属元素包括Ca、Mg、Na、K、Be、Li、Ge、Sr和Ba元素中的至少一种元素。
其中，所述非铜非铝的金属原子占铜合金材料中总原子个数的原子百分比为0.05-30％。。
优选地所述的薄膜晶体管，还包括衬底基板和栅极绝缘层，所述衬底基板用于承载各个层结构，所述栅极绝缘层位于所述衬底基板上，所述栅极绝缘层与所述衬底基板之间设有所述栅极，所述栅极与所述衬底基板之间还设有所述缓冲层。
一种上述任一方案所述的薄膜晶体管的制作方法，该方法包括：在所述栅极、源极或漏极的一侧或两侧形成缓冲层。
优选地，所述源极或漏极的一侧或两侧的缓冲层、所述源极和所述漏极，通过一次构图工艺形成。
优选地，所述栅极的一侧或两侧的缓冲层和所述栅极，通过一次构图工艺形成。
较佳地，所述形成缓冲层包括：在所述栅极、源极或漏极的一侧沉积铜、铝，同时通入氮气或氧气，所述氮气或氧气产生的分压压强为气体产生的总压强的1-30％，其余为惰性气体的分压压强。
一种阵列基板，包括上述任一方案中所述的薄膜晶体管。
一种显示装置，包括上述方案所述的阵列基板。
本发明实施例提供的薄膜晶体管中，由于薄膜晶体管中包括缓冲层，缓冲层的材料为铜合金材料，当合金材料中含有金属铜元素和非金属氮元素或氧元素时，能够制作出较高密接性的作为缓冲层的阻挡膜，并且，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易。当缓冲层位于栅极、源极或漏极中的一侧或两侧时，可以提高栅极、源极或漏极与其相连的薄膜层之间的密接性，同时，还能够有效地阻止栅极、源极或漏极中的原子扩散到与其相连的膜层中，从而提高薄膜晶体管的可靠性，并且，当铜合金材料中含有铝元素时，能够有效地降低合金材料的电阻，同时，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易，并且，所制作出来的缓冲层为密接性比较高的阻挡膜。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
参见图1，本发明实施例提供了一种薄膜晶体管，包括栅极12、源极15、漏极16和缓冲层11，缓冲层11位于栅极12、源极15或漏极16的一侧或两侧，缓冲层11的材料为铜合金材料，铜合金材料中含有氮元素或氧元素，铜合金材料中还含有铝元素。
需要说明的是，如图1所示，栅极12、源极15和漏极16等层结构可以设置在衬底基板10上。
图1中只显示出了缓冲层位于栅极12、源极15和漏极16的一侧，根据需要，缓冲层也可以位于栅极12、源极15或漏极16的两侧。由于缓冲层的设置，可以提高栅极、源极或漏极与其相邻的薄膜层的密接性，同时，缓冲层也可以避免栅极、源极或漏极的材料中的原子扩散至与之接触的薄膜层中，进而避免了影响相邻的薄膜层的特性。
例如：如图1所示，薄膜晶体管还包括有源层14，缓冲层11位于源极15的靠近有源层14的一侧(即缓冲层11位于源极15与有源层14之间)，可以解决源极与有源层的密接性较差的技术问题，提高源极15与有源层14的密接性，同时，缓冲层设置在源极15与有源层14之间，也可以避免源极的原子扩散至有源层中。再如图1所示，缓冲层11位于漏极16的靠近有源层14的一侧(即缓冲层11位于漏极16与有源层14之间)，可以提高漏极16与有源层14的密接性，同时也可以避免漏极的原子扩散至有源层中。
通常，栅极、源极或漏极中包含铜。含有铜的栅极、源极或漏极，可以提高数字信号的传达速度，并降低耗电量。本发明实施例中，由于设置了缓冲层，解决了栅极、源极或漏极与相邻的薄膜层的密接性较差的技术问题，提高了栅极、源极或漏极与相邻的薄膜层的密接性；同时，也避免了栅极、源极或漏极中的铜原子扩散至相邻的薄膜层(如有源层)中，进而避免了栅极、源极或漏极中的铜原子影响相邻的薄膜层的特性。
所述铜合金材料中，含有氮或氧、铜、铝。其中氮或氧、铜、铝的含量可以根据不同需求进行设定，在此不做具体限定。比如：铝原子占铜合金材料中总原子个数的原子百分比可以为0.05-30％，氮或氧占铜合金材料中总原子个数的原子百分比也可以为0.05-30％，其与为铜。
本发明实施例提供的薄膜晶体管中，由于薄膜晶体管中包括缓冲层，缓冲层的材料为铜合金材料，当合金材料中含有金属铜元素和非金属氮元素或氧元素时，能够制作出较高密接性的作为缓冲层的阻挡膜，并且，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易。当缓冲层位于栅极、源极或漏极的一侧或两侧时，可以提高栅极、源极或漏极与其相连的薄膜层之间的密接性，同时，还能够有效地阻止栅极、源极或漏极中的原子扩散到与其相连的膜层中，从而提高薄膜晶体管的可靠性，并且，当铜合金材料中含有铝元素时，能够有效地降低合金材料的电阻，同时，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易，并且，所制作出来的缓冲层为密接性比较高的阻挡膜。
进一步地，铝原子占铜合金材料中总原子个数的原子百分比可以为0.05-30％。铝元素的含量在该范围内所制作出来的缓冲层具有更好的密接性和阻挡性。
较佳的实施例中，铜合金材料中还可以含有非铜非铝的金属元素。例如，非铜非铝的金属元素可以包括Ca、Mg、Na、K、Be、Li、Ge、Sr和Ba元素中的至少一种元素。优选地，非铜非铝的金属原子占铜合金材料中总原子个数的原子百分比为0.05-30％，这样能够使制作出来的缓冲层具有较高的密接性和较高的阻挡性。
其中，所述的薄膜晶体管，如图1所示，还包括衬底基板10和栅极绝缘层13，衬底基板10用于承载各个层结构，栅极绝缘层13位于衬底基板10上，栅极绝缘层13与衬底基板10之间设有栅极12，栅极12与衬底基板10之间还设有缓冲层11。缓冲层能够增强栅极与衬底基板之间密接性，增大栅极与基板的接触牢固度，进而避免栅极的脱落，提高薄膜晶体管的寿命。
本发明实施例还提供了一种上述任一实施例的薄膜晶体管的制作方法，该方法包括：在栅极、源极或漏极的一侧或两侧形成缓冲层。
具体的制作方法可以是：将铜、铝靶材放入沉积腔室，通过溅射或者蒸镀的方法在栅极、源极或漏极的一侧或两侧沉积薄膜，沉积时通入氮气或者氧气。该方法可以根据加入的原料的量，制作出铝原子占铜合金材料中总原子个数的原子百分比为0.05-30％、氮或氧占铜合金材料中总原子个数的原子百分比也为0.05-30％、其余为铜的铜合金材料。其中，若是增加有非铜非铝的金属元素，可以将非铜非铝的金属与铜、铝一起放入沉积腔室，再通过溅射或者蒸镀沉积薄膜，沉积时通入氮气或者氧气。
制作方法也可以是：将氮或氧、铜、铝按照设定的原子比例制作成靶材，然后在栅极、源极或漏极的一侧或两侧进行沉积成薄膜。也可以将氮或氧、铜、铝和非铜非铝的金属照设定的原子比例制作成靶材，然后进行沉积成薄膜。
本发明实施例中，若在栅极的一侧形成缓冲层，具体可以是：在衬底基板上形成缓冲层，在缓冲层上层叠形成栅极；也可以是在基板上形成栅极，在栅上层叠形成缓冲层。若在栅极的两侧形成缓冲层，具体可以是：在衬底基板上形成缓冲层，在缓冲层上层叠形成栅极，在栅极上再次层叠形成缓冲层。缓冲层的形成方法是用现有技术，在此不作具体限定。若在源极或漏极的一侧或两侧形成缓冲层缓冲层，可以参照栅极的做法。
由于在薄膜晶体管中形成了缓冲层，缓冲层的材料为铜合金材料，当合金材料中含有金属铜元素和非金属氮元素或氧元素时，能够制作出较高密接性的作为缓冲层的阻挡膜，并且，在制作薄膜晶体管时，刻蚀缓冲层的制作工艺更容易。当缓冲层位于栅极、源极或漏极的一侧或两侧时，可以提高栅极、源极或漏极与其相连的膜层之间的密接性，同时，还能够有效地阻止栅极、源极或漏极中的原子扩散到与其相连的膜层中，从而提高薄膜晶体管的可靠性，并且，当铜合金材料中含有铝元素时，能够有效地降低合金材料的电阻，同时，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易，并且，所制作出来的缓冲层为密接性比较高的阻挡膜。
优选的实施例中，所述源极或漏极的一侧或两侧的缓冲层、所述源极和所述漏极通过一次构图工艺形成。本发明实施例中，在源极或漏极的一侧或两侧形成缓冲层，且所述缓冲层、源极和漏极成膜之后，通过一次构图工艺分别形成缓冲层、源极和漏极，这样可以减少薄膜晶体管的制作流程。所述一次构图工艺的过程中可以使用相同的刻蚀液。
一次构图工艺，通常指通过曝光、显影、刻蚀等构图工艺的次数是一次。
另一优选实施例中，所述栅极的一侧或两侧的缓冲层和所述栅极通过一次构图工艺形成。本发明实施例中，是在栅极的一侧或两侧形成缓冲层，且所述缓冲层和栅极成膜之后，通过一次构图工艺形成缓冲层和栅极，这样可以减少薄膜晶体管的制作流程。所述一次构图工艺的过程中可以使用相同的刻蚀液。
较佳地，所述形成缓冲层包括：在所述栅极、源极或漏极的一侧沉积铜、铝，同时通入氮气或氧气，所述氮气或氧气产生的分压压强为气体产生的总压强的1-30％，其余为惰性气体的分压压强。
其中，惰性气体通常为氩气。气体产生的压强可以通过通入气体的量进行控制。氮气或氧气产生的分压压强能够促使铜、铝等合金元素形成键合，同时也加入了氮元素或氧元素。
本发明实施例还提供了一种阵列基板，该阵列基板包括上述任一实施例所述的薄膜晶体管。由于薄膜晶体管中包括缓冲层，缓冲层的材料为铜合金材料，当合金材料中含有金属铜元素和非金属氮元素或氧元素时，能够制作出较高密接性的作为缓冲层的阻挡膜，并且，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易。当缓冲层位于栅极、源极或漏极的一侧或两侧时，可以提高栅极、源极或漏极与其相连的膜层之间的密接性，同时，还能够有效地阻止栅极、源极或漏极中的原子扩散到与其相连的膜层中，从而提高薄膜晶体管的可靠性，并且，当铜合金材料中含有铝元素时，能够有效地降低合金材料的电阻，同时，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易，并且，所制作出来的缓冲层为密接性比较高的阻挡膜。因此，该阵列基板具有较好的显示性能。
本发明实施例还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述实施例的阵列基板。由于薄膜晶体管中包括缓冲层，缓冲层的材料为铜合金材料，当合金材料中含有金属铜元素和非金属氮元素或氧元素时，能够制作出较高密接性的作为缓冲层的阻挡膜，并且，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易。当缓冲层位于栅极、源极或漏极中的的一侧或两侧时，可以提高栅极、源极或漏极与其相连的膜层之间的密接性，同时，还能够有效地阻止栅极、源极或漏极中的原子扩散到与其相连的膜层中，从而提高薄膜晶体管的可靠性，并且，当铜合金材料中含有铝元素时，能够有效地降低合金材料的电阻，同时，在制作薄膜晶体管时，缓冲层的制作工艺更容易，并且，所制作出来的缓冲层为密接性比较高的阻挡膜。因此，该显示装置具有较好的显示效果。
在本说明书的描述中，具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
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所述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、源极、漏极，其特征在于，还包括缓冲层，所述缓冲层位于所述栅极、源极或漏极的一侧或两侧，所述缓冲层的材料为铜合金材料，所述铜合金材料中含有氮元素或氧元素，所述铜合金材料中还含有铝元素。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，铝原子占铜合金材料中总原子个数的原子百分比为0.05-30％。
3.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述铜合金材料中还含有非铜非铝的金属元素。
4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述非铜非铝的金属元素包括Ca、Mg、Na、K、Be、Li、Ge、Sr和Ba元素中的至少一种元素。
5.根据权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述非铜非铝的金属原子占铜合金材料中总原子个数的原子百分比为0.05-30％。
6.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括衬底基板和栅极绝缘层，所述衬底基板用于承载各个层结构，所述栅极绝缘层位于所述衬底基板上，所述栅极绝缘层与所述衬底基板之间设有所述栅极，所述栅极与所述衬底基板之间还设有所述缓冲层。
7.一种权利要求1-6中任一项所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括：在所述栅极、源极或漏极的一侧或两侧形成缓冲层。
8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述源极或漏极的一侧或两侧的缓冲层、所述源极和所述漏极，通过一次构图工艺形成。
9.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述栅极的一侧或两侧的缓冲层和所述栅极，通过一次构图工艺形成。
10.根据权利要求7所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述形成缓冲层包括：在所述栅极、源极或漏极的一侧沉积铜、铝，同时通入氮气或氧气，所述氮气或氧气产生的分压压强为气体产生的总压强的1-30％，其余为惰性气体的分压压强。
11.一种阵列基板，其特征在于，包括上述权利要求1-6中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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