CN104916546A - 阵列基板的制作方法及阵列基板和显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板的制作方法及阵列基板和显示装置，以改善氮氧化锌ZnON作为有源层的薄膜晶体管的电气特性。阵列基板的制作方法包括在衬底基板上制作薄膜晶体管，在衬底基板上制作薄膜晶体管包含以下步骤：通过构图工艺形成包含氮氧化锌ZnON的有源层图案；对有源层进行含氧等离子体的轰击处理。在本发明实施例的技术方案中，通过对包含ZnON的有源层进行含氧等离子体的轰击处理，可以增加有源层的氧含量，从而有效降低有源层背沟道的载流子浓度，降低漏电流，抑制开启电压的负向漂移，并获得较大的电流开关比。因此，薄膜晶体管的电气特性得以改善，有利于提高显示品质。

Description

阵列基板的制作方法及阵列基板和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及阵列基板的制作方法及阵列基板和显示装置。
背景技术
薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)是场效应晶体管的种类之一，主要应用于平板显示装置中。
薄膜晶体管液晶显示器(Thin Film Transistor Liquid Crystal Display，简称TFT-LCD)具有体积小、功耗低、制造成本相对较低和无辐射等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。
有源矩阵有机发光二极管(Active Matrix Organic Light Emitting Diode，简称AMOLED)面板被称为下一代显示技术，其采用独立的薄膜晶体管去控制每个像素，每个像素皆可以连续且独立的驱动发光。相比传统的TFT-LCD面板，AMOLED面板具有反应速度快、对比度高、视角广等特点。
目前，氮氧化锌ZnON因其迁移率高、开启电流Ion较高、均匀性好和可在室温下制备等特点而被广泛地进行研究，以期能够替代低温多晶硅而作为薄膜晶体管的有源层。然而，ZnON作为薄膜晶体管的有源层却存在关闭电流Ioff过高的问题，从而影响到薄膜晶体管的电气特性，制约了其在半导体显示领域的应用。
发明内容
本发明实施例的目的是提供一种阵列基板的制作方法及阵列基板和显示装置，以改善ZnON作为有源层的薄膜晶体管的电气特性。
本发明实施例提供了一种阵列基板的制作方法，包括在衬底基板上制作薄膜晶体管，所述在衬底基板上制作薄膜晶体管包含以下步骤：
通过构图工艺形成包含氮氧化锌ZnON的有源层图案；
对所述有源层进行含氧等离子体的轰击处理。
在本发明实施例的技术方案中，通过对包含ZnON的有源层进行含氧等离子体的轰击处理，可以增加有源层的氧含量，从而有效降低有源层背沟道的载流子浓度，降低漏电流，抑制开启电压的负向漂移，并获得较大的电流开关比。因此，薄膜晶体管的电气特性得以改善，有利于提高显示品质。
可选的，所述薄膜晶体管为底栅型，所述方法在对所述有源层进行含氧等离子体的轰击处理之前，还包括：通过构图工艺在所述有源层之上形成阻挡层图案。
在后续工艺刻蚀形成源漏电极层图案时，阻挡层可有效保护有源层背沟道不被刻蚀破坏。此外，设置阻挡层后，含氧等离子体的轰击处理主要作用于有源层与源漏电极层接触的背沟道部分，在有效降低薄膜晶体管关闭电流的同时，对薄膜晶体管的整体特性影响较小。
较佳的，所述方法在对所述有源层进行含氧等离子体的轰击处理之后，还包括：在所述阻挡层之上形成源漏电极沉积层；对形成源漏电极沉积层的基板进行退火处理；通过构图工艺形成源漏电极层图案。该方案通过对形成源漏电极沉积层的基板进行退火处理，可以使有源层与源漏电极层接触的背沟道部分的氧离子分布更加均匀，从而更有利于降低载流子浓度。
可选的，所述薄膜晶体管为顶栅型，所述方法在对所述有源层进行含氧等离子体的轰击处理之后，还包括：对基板进行退火处理。通过对基板进行退火处理，可以使有源层的氧离子分布更加均匀，从而更有利于降低载流子浓度。
可选的，对所述有源层进行含氧等离子体轰击处理的气体包括氧气或一氧化二氮。
具体的，对所述有源层进行含氧等离子体轰击处理的气体压力为200～2000毫托，时间为10～200秒。
可选的，对所述基板进行退火处理的氛围气体包括氮气或惰性气体。采用氮气或惰性气体作为氛围气体对基板进行退火处理，不会使源漏电极层发生氧化。当薄膜晶体管为底栅型时，退火在形成源漏电极沉积层之后进行，可以防止有源层的氧离子在退火过程中向外扩散。
具体的，对所述基板进行退火处理的温度为200～400摄氏度，时间为20～60分钟。
本发明实施例还提供了一种阵列基板，所述阵列基板采用如前述任一技术方案所述的方法制得。该阵列基板的薄膜晶体管的电气特性较佳。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如前述技术方案所述的阵列基板。由于阵列基板的的薄膜晶体管的电气特性较佳，显示装置的显示品质也较佳。
附图说明
图1为本发明一实施例阵列基板的制作方法流程示意图；
图2a～图2h为本发明一实施例中阵列基板的制作过程示意图；
图3a为未对ZnON有源层进行含氧等离子体轰击处理的薄膜晶体管的迁移特性曲线图；
图3b为对ZnON有源层进行含氧等离子体轰击处理的薄膜晶体管的迁移特性曲线图。
附图标记：
1-衬底基板；
2-栅极层；
3-栅极绝缘层；
4-有源层；
5-阻挡层；
6-源漏电极层；
7-钝化层；
8-透明电极层。
具体实施方式
为了改善ZnON作为有源层的薄膜晶体管的电气特性，本发明实施例提供了一种阵列基板的制作方法及阵列基板和显示装置。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举实施例对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明实施例提供的阵列基板的制作方法，包括在衬底基板上制作薄膜晶体管，在衬底基板上制作薄膜晶体管包含以下步骤：
步骤101、通过构图工艺形成包含ZnON的有源层图案；
步骤102、对有源层进行含氧等离子体的轰击处理。
上述方法既可用于制作TFT-LCD的阵列基板，也可用于制作AMOLED的阵列基板。其中，在衬底基板上所制作的薄膜晶体管的类型不限，可以为底栅型薄膜晶体管或者顶栅型薄膜晶体管。在本发明实施例中，ZnON作为有源层的主要材质，在某些情况下，为进一步提高薄膜晶体管的性能，也可在ZnON中作相应的掺杂。
ZnON材料的迁移率高、开启电流Ion也较高，是潜在的下一代半导体优良材料。但ZnON作为薄膜晶体管的有源层，其关闭电流Ioff也比较高，这制约了其在半导体显示领域的应用。为解决该技术问题，在本发明阵列基板制作工艺中，对包含ZnON的有源层进行含氧等离子体的轰击处理，可以增加有源层的氧含量，从而有效降低有源层背沟道的载流子浓度，降低漏电流，抑制开启电压的负向漂移，并获得较大的电流开关比。因此，薄膜晶体管的电气特性得以改善，有利于提高显示品质。
图3a所示为未对ZnON有源层进行含氧等离子体轰击处理的薄膜晶体管的迁移特性曲线图，可以看出，薄膜晶体管开启电压Vth的负向漂移较为明显，并且关闭电流Ioff较高。图3b所示为对ZnON有源层进行含氧等离子体轰击处理的薄膜晶体管的迁移特性曲线图，可以看出，对ZnON有源层进行含氧等离子体轰击处理后，薄膜晶体管开启电压Vth的负向漂移被有效抑制，并且关闭电流Ioff也大大降低。
步骤102中，对有源层进行含氧等离子体轰击处理的气体可以选择氧气或一氧化二氮。具体的，对有源层进行含氧等离子体轰击处理的气体压力为200～2000毫托，时间为10～200秒，等离子体处理设备的功率为100～800瓦。
在本发明的一个实施例中，薄膜晶体管为底栅型，阵列基板的制作方法在步骤102之前，还可包括：通过构图工艺在有源层之上形成阻挡层图案。
在后续工艺刻蚀形成源漏电极层图案时，阻挡层可有效保护有源层背沟道不被刻蚀破坏。此外，设置阻挡层后，含氧等离子体的轰击处理只作用于有源层与源漏电极层接触的背沟道部分，在有效降低薄膜晶体管关闭电流的同时，对薄膜晶体管的整体特性影响较小。
较佳的，阵列基板的制作方法在步骤102之后，还包括：
在阻挡层之上形成源漏电极沉积层；
对形成源漏电极沉积层的基板进行退火处理；
通过构图工艺形成源漏电极层图案。
该方案通过对形成源漏电极沉积层的基板进行退火处理，可以使有源层与源漏电极层接触的背沟道部分的氧离子分布更加均匀，从而更有利于降低载流子浓度。
对基板进行退火处理的氛围气体包括氮气或惰性气体。采用氮气或惰性气体作为氛围气体对基板进行退火处理，不会使源漏电极层发生氧化。并且，退火在形成源漏电极沉积层之后进行，可以防止有源层的氧离子在退火过程中向外扩散。具体的，对基板进行退火处理的温度为200～400摄氏度，时间为20～60分钟。
可参照图2a～图2h所示，本发明一实施例制作顶栅型薄膜晶体管阵列基板的具体步骤如下：
通过构图工艺在衬底基板1之上形成栅极层2的图案，如图2a所示。
在栅极层2之上形成栅极绝缘层3，如图2b所示。
通过构图工艺在栅极绝缘层3之上形成包含ZnON的有源层4的图案，如图2c所示。
通过构图工艺在有源层4之上形成阻挡层5的图案，如图2d所示。
对有源层4进行含氧等离子体的轰击处理，提高有源层4与源漏电极层接触的背沟道部分的氧含量，如图2e所示。
通过构图工艺在阻挡层5之上形成源漏电极沉积层。
对形成源漏电极沉积层的基板进行退火处理。
通过构图工艺形成源漏电极层6的图案，如图2f所示。
通过构图工艺形成具有过孔的钝化层7的图案，如图2g所示。
通过构图工艺在钝化层7之上形成透明电极层8的图案，如图2h所示。
在上述制作过程中，每一次构图工艺通常包括基板清洗、成膜、光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等工序；对于金属层通常采用物理气相沉积方式(例如磁控溅射法)成膜，通过湿法刻蚀形成图形，而对于非金属层通常采用化学气相沉积方式成膜，通过干法刻蚀形成图形。
通过上述工艺制作的阵列基板，薄膜晶体管的迁移率可达到50～100cm2/Vs，具有较佳的电气特性。
在本发明的另一个实施例中，薄膜晶体管为顶栅型，阵列基板的结构具体为：源漏电极层形成于衬底基板之上，ZnON有源层形成于源漏电极层之上，栅极绝缘层形成于ZnON有源层之上，栅极层形成于栅极绝缘层之上。该方法在对有源层进行含氧等离子体的轰击处理之后，还可包括：对基板进行退火处理。通过对基板进行退火处理，可以使有源层的氧离子分布更加均匀，从而更有利于降低载流子浓度。
本发明实施例还提供了一种阵列基板，阵列基板采用如前述任一实施例的方法制得。该阵列基板的的薄膜晶体管的电气特性较佳。
本发明实施例还提供了一种显示装置，包括如前述实施例的阵列基板。由于阵列基板的的薄膜晶体管的电气特性较佳，显示装置的显示品质也较佳。显示装置的具体类型不限，例如可以为液晶显示器、液晶电视、AMOLED显示器、AMOLED电视、平板电脑、电子纸等等。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种阵列基板的制作方法，包括在衬底基板上制作薄膜晶体管，其特征在于，所述在衬底基板上制作薄膜晶体管包含以下步骤：
通过构图工艺形成包含氮氧化锌ZnON的有源层图案；
对所述有源层进行含氧等离子体的轰击处理。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜晶体管为底栅型，所述方法在对所述有源层进行含氧等离子体的轰击处理之前，还包括：
通过构图工艺在所述有源层之上形成阻挡层图案。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法在对所述有源层进行含氧等离子体的轰击处理之后，还包括：
在所述阻挡层之上形成源漏电极沉积层；
对形成源漏电极沉积层的基板进行退火处理；
通过构图工艺形成源漏电极层图案。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述薄膜晶体管为顶栅型，所述方法在对所述有源层进行含氧等离子体的轰击处理之后，还包括：对基板进行退火处理。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述有源层进行含氧等离子体轰击处理的气体包括氧气或一氧化二氮。
6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述有源层进行含氧等离子体轰击处理的气体压力为200～2000毫托，时间为10～200秒。
7.如权利要求3或4所述的方法，其特征在于，对所述基板进行退火处理的氛围气体包括氮气或惰性气体。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，对所述基板进行退火处理的温度为200～400摄氏度，时间为20～60分钟。
9.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板采用如权利要求1～8中任一项所述的方法制得。
10.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求9所述的阵列基板。
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