CN105789226B - 指纹采集器件及其制作方法、指纹采集面板及显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施例提供一种指纹采集器件及其制作方法、指纹采集面板及显示面板，涉及显示技术领域，可在制作指纹采集器件时保证TFT的开关特性。该指纹采集器件包括设置在衬底基板上的TFT，以及与所述TFT的漏极相连的光敏二极管，所述TFT包括栅极、有源层、源极和所述漏极，进一步的，该指纹采集器件还包括：与所述源极和所述漏极之间的间隙相对设置的金属图案，所述金属图案设置在所述有源层远离所述衬底基板的一侧。该阵列基板可应用于指纹采集过程中。

Description

指纹采集器件及其制作方法、指纹采集面板及显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种指纹采集器件及其制作方法、指纹采集面板及显示面板。
背景技术
光敏二极管器，可以把不同光强的光信号转化为电信号，因此，在光学指纹采集技术中，通常利用光敏二极管器的这一感光特性采集受测者的指纹信息。
具体的，指纹采集器件具体可以包括TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)和光敏二极管，其中，光敏二极管的负极可以与TFT相连，光敏二极管的正极可以接地，这样，当TFT打开时，光敏二极管处于反偏状态。
当手指按压指纹采集器件时，指纹中谷和脊的反射光强不一致，使得光敏二极管两端产生的压降不同，进而，光敏二极管会产生不同的电流值，那么，指纹采集器件根据不同的电流值，便可以识别出谷和脊的相应位置，即得到受测者的指纹信息。
在制作上述指纹采集器件时，一般先形成TFT，进而制作与TFT相连的光敏二极管。而在制作光敏二极管时需要使用掺杂、退火等工艺，此时会降低TFT的开关特性。
例如，退火工艺使用的温度在一般在650度以上，而TFT并不能承受如此高的温度，这样会使得TFT的电学特性发生变化，例如，会使TFT的工作电流变小，阈值电压变大，或迁移速率变小等。
发明内容
本发明的实施例提供一种指纹采集器件及其制作方法、指纹采集面板及显示面板，可在制作指纹采集器件时保证TFT的开关特性。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，本发明的实施例提供一种指纹采集器件，包括设置在衬底基板上的TFT，以及与所述TFT的漏极相连的光敏二极管，所述TFT包括栅极、有源层、源极和所述漏极，进一步的，该指纹采集器件还包括：与所述源极和所述漏极之间的间隙相对设置的金属图案，所述金属图案设置在所述有源层远离所述衬底基板的一侧。
进一步地，所述源极和所述漏极与所述金属图案之间通过绝缘层隔离。
进一步地，所述有源层的材料为非晶硅。
进一步地，所述光敏二极管包括N型半导体层、本征层和P型半导体层，其中，所述P型半导体层与所述漏极接触；所述N型半导体层上设置有第一电极。
进一步地，所述指纹采集器件还包括与所述栅极同层设置的第二电极，所述第二电极与所述光敏二极管相对设置。
另一方面，本发明的实施例提供一种指纹采集器件的制作方法，包括在衬底基板上形成TFT，所述TFT包括栅极、有源层、源极和漏极；在所述TFT上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层内设置有第一过孔，所述第一过孔位于靠近所述漏极的一侧；在所述第一绝缘层上形成金属图案，所述金属图案与所述源极和所述漏极之间的间隙相对设置；在所述金属图案上形成第二绝缘层，所述第二绝缘层内与所述第一过孔相对的位置设置有第二过孔；在所述第一过孔和所述第二过孔内形成光敏二极管，所述光敏二极管与所述TFT的漏极接触。
进一步地，在所述第一过孔和所述第二过孔内形成光敏二极管，包括：在所述第一过孔和所述第二过孔内沉积非晶硅，并通过掺杂工艺形成P型半导体层；在所述P型半导体层上沉积非晶硅，形成本征层；在所述本征层上沉积非晶硅，并通过掺杂工艺掺杂磷元素，形成N型半导体层。
进一步地，在所述第一过孔和所述第二过孔内沉积非晶硅，并通过掺杂工艺形成P型半导体层，包括：在所述第一过孔和所述第二过孔内沉积非晶硅；对所述非晶硅进行激光退火，形成多晶硅层；通过掺杂工艺向所述多晶硅层中掺杂硼元素，形成P型半导体层。
进一步地，在所述第一过孔和所述第二过孔内形成光敏二极管之后，还包括：在所述光敏二极管上形成第一电极。
进一步地，在衬底基板上形成TFT时，还包括:在所述衬底基板上形成第二电极，所述第二电极与所述TFT的栅极同层，且与所述光敏二极管相对设置。
另一方面，本发明的实施例提供一种指纹采集面板，包括上述任一项所述的指纹采集器件。
另一方面，本发明的实施例提供一种显示面板，包括阵列排布的多个亚像素，所述亚像素中设置有上述任一项所述的指纹采集器件。
至此，本发明的实施例提供一种指纹采集器件及其制作方法、指纹采集面板及显示面板，包括TFT(该TFT包括栅极、有源层、源极和漏极)以及与TFT的漏极相连的光敏二极管，该指纹采集器件还包括：与源极和漏极之间的间隙相对设置的金属图案，该金属图案设置在上述有源层远离衬底基板的一侧。这样，在制作上述指纹采集器件时，可先形成TFT，进而制作上述金属图案，然后，可以通过退火等工艺制作光敏二极管，此时，退火工艺中使用的高温可以先传导至金属图案，由于金属图案具有较好的吸热作用，因此可以吸收大量的热量，从而避免退火工艺中使用的高温传递到源极和漏极之间的间隙，即在实现指纹采集的同时保证TFT的开关特性。
附图说明
图1为指纹采集器件中任一个采集单元的电路示意图；
图2为本发明实施例提供的一种指纹采集器件的结构示意图一；
图3为本发明实施例提供的一种指纹采集器件的结构示意图二；
图4为本发明实施例提供的一种指纹采集器件的结构示意图三；
图5为本发明实施例提供的一种指纹采集器件的制作方法的流程示意图；
图6为本发明实施例提供的一种制作指纹采集器件时的结构示意图一；
图7为本发明实施例提供的一种制作指纹采集器件时的结构示意图二；
图8为本发明实施例提供的一种制作指纹采集器件时的结构示意图三；
图9为本发明实施例提供的一种制作指纹采集器件时的结构示意图四。
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、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
另外，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。
本发明实施例提供的一种指纹采集器件可应用于光学指纹采集过程中，为了更加清楚的阐述该指纹采集器件的结构和实现原理，首先介绍光学指纹采集的相关原理。
具体的，指纹采集器件可以由多个采集单元构成，如图1所示，为指纹采集器件中一个采集单元01的电路示意图，该采集单元01包括TFT 11和与TFT 11的漏极相连的光敏二极管12，其中，光敏二极管12的正极可以接地，TFT 11的源极可以与读取信号线200相连，TFT 11的栅极可以与栅线100相连。
当手指按压指纹采集器件时，指纹中谷和脊的反射光强不一致，使得光敏二极管12两端产生的压降不同，进而，光敏二极管12会产生不同的电流值，那么，指纹采集器件根据不同的电流值，便可以识别出谷和脊的相应位置，即得到受测者的指纹信息。
示例性的，当TFT 11的栅极打开时，先给光敏二极管12的负极(即PN结的P型半导体层)端充入一个电位V1，然后关闭TFT 11的栅极，此时，TFT 11的漏极电位即为V1，此刻光敏二极管12处于反偏状态；当手指按压采集单元01表面时，谷或脊的反射光线照射至光敏二极管12，光子会引起反偏的光敏二极管12的电流值改变，由于谷脊光强不同，则电流值的改变大小不同；当TFT 11的栅极再次打开时，TFT 11的漏极会输出不同电流值，最终，可以通过读取信号线200得到不同的电流值，以便于后续识别谷和脊的相应位置，即得到受测者的指纹信息。
而在制作上述指纹采集器件时，一般先在衬底基板上形成TFT 11，进而制作与TFT11相连的光敏二极管12。在制作光敏二极管12时需要使用掺杂、退火等工艺，此时会降低TFT 11的开关特性。
例如，在制作光敏二极管12的P型半导体层时，可以通过准分子激光退火(ELA)工艺，将已沉积的非晶硅(a-Si)薄膜转化为多晶硅(p-Si)薄膜，进而可以通过掺杂工艺掺杂硼元素等，形成P型半导体层。
但是，准分子激光退火工艺使用的温度在一般在650度以上，而TFT 11并不能承受如此高的温度，这样会使得TFT 11的电学特性发生变化，例如，会使TFT 11的工作电流变小，阈值电压变大，或迁移速率变小等。
对此，本发明的实施例提供一种指纹采集器件300，如图2所示，该指纹采集器件300包括设置在衬底基板400上的TFT 21(TFT 21包括栅极31、源极32、漏极33、栅绝缘层34和有源层35)，TFT 21的漏极33与光敏二极管22相连，并且，指纹采集器件300还包括：与源极32和漏极33之间的间隙相对设置的金属图案23，该金属图案23设置在有源层35远离衬底基板400的一侧。
示例性的，仍如图2所示，金属图案23与源极32和漏极33之间可以通过绝缘层24隔离。
这样，在制作上述指纹采集器件300时，可先在衬底基板上形成TFT 21，进而通过构图工艺制作绝缘层24以及绝缘层24内的金属图案23，然后，可以通过退火等工艺制作光敏二极管22，此时，退火工艺中使用的高温可以先传导至金属图案23，由于金属图案23具有较好的吸热作用，因此可以吸收大量的热量，从而避免退火工艺中使用的高温传递到源极32和漏极33之间的间隙，从而在实现指纹采集的同时保证TFT的开关特性。
进一步地，该有源层35的材料可以为非晶硅。
此时，如果不设置上述金属图案23，那么，在通过掺杂工艺制作光敏二极管22时，需要使用物理轰击的形式向光敏二极管22内的非晶硅薄膜掺杂硼离子，此时，当有源层35的材料也为非晶硅时，有源层35内也有可能被掺杂硼离子，而源极32和漏极33之间分布有大量电子，硼离子与电子结合后同样会降低TFT 21的开关特性。
然而，如图2所示，当设置有与源极32和漏极33之间的间隙相对的金属图案23后，金属图案23可以阻挡物理轰击时对有源层35的影响，从而避免硼离子进入有源层35，降低TFT 21的开关特性。
进一步地，如图3所示，所述指纹采集器件300还包括第一电极51，其中，上述光敏二极管22具体可以包括N型半导体层61、本征层62和P型半导体层63，其中，P型半导体层63与漏极33接触，N型半导体层61与第一电极51接触。
这样，第一电极51与漏极33可用于为光敏二极管22提供相应的工作电压，例如，漏极33为高电压，第一电极51可以接地，使光敏二极管22处于反偏状态，此时，光敏二极管22会根据接收到的不同光强的光线产生不同的电流值。
而之所以设置P型半导体层63与漏极33接触，是因为在制作P型半导体层63时，通常使用退火和/或掺杂硼离子等较为复杂的工艺，如果将P型半导体层63设置在光敏二极管22的最上层，那么在制作P型半导体层63时，可能会影响到N型半导体层61、本征层62的半导体特性，从而降低光敏二极管22的光敏特性。
另外，通过掺杂工艺形成上述N型半导体层61、本征层62和P型半导体层63的方法将在后续实施例中详细阐述，故此处在不赘述。
进一步地，如图4所示，指纹采集器件300还包括与光敏二极管22相对设置的第二电极52，其中，第二电极52与栅极31同层设置。
这样，第二电极52可以与漏极33构成存储电容，用于存储光敏二极管22产生不同的电流值，以防止光敏二极管22产生不同的电流值释放。
另外，第二电极52还可以用于为光敏二极管22遮光，即避免背光源发出的光线直接照射至光敏二极管22上，而是先照射至受测者的指纹上之后，经过反射后再照射至光敏二极管22，此时，第一电极51可以为透明的。
基于图2-图4所示的指纹采集器件300，本发明的实施例还提供一种指纹采集器件的制作方法，如图5所示，包括：
101、在衬底基板400上形成TFT 21。
其中，形成TFT 21的方法可参考现有技术中制作TFT的相关方法，本发明实施例对此不做限定。需要说明的是，该TFT 21可以是非晶硅TFT、单晶硅TFT或多晶硅TFT，本发明实施例对此不做限定。
102、在TFT21上形成第一绝缘层241，该第一绝缘层241内设置有第一过孔251，该第一过孔251位于靠近漏极33的一侧。
如图6所示，可以通过构图工艺在上述TFT 21上形成第一绝缘层241，该第一绝缘层241内设置有第一过孔251。
103、在第一绝缘层241上形成金属图案23，该金属图案23与源极32和漏极33之间的间隙相对设置。
如图7所示，可以在第一绝缘层241上形成金属图案23，该金属图案23与源极32和漏极33之间的间隙相对设置。
104、在金属图案23上形成第二绝缘层242，该第二绝缘层242内与第一过孔251相对的位置设置有第二过孔252。
如图8所示，可以通过构图工艺在上述金属图案23上形成第二绝缘层242，该第二绝缘层242内与第一过孔251相对的位置设置有第二过孔252，这样，第一绝缘层241和第二绝缘层242共同组成了绝缘层24，第一过孔251和第二过孔252形成了一个通孔。
105、在第一过孔251和第二过孔252内形成光敏二极管22，该光敏二极管22与TFT21的漏极33接触。
具体的，可以先在图8所示的第一过孔251和第二过孔252沉积非晶硅，并通过掺杂工艺形成P型半导体层63；进而，在P型半导体层63上沉积非晶硅，形成本征层62；最后，在本征层62上沉积非晶硅，并通过掺杂工艺掺杂磷元素，形成N型半导体层61，得到如图9所示的指纹采集器件。
其中，在形成P型半导体层63时，可以直接向已沉积的非晶硅内掺杂硼元素，直接形成P型半导体层63；也可以先对上述已沉积的非晶硅进行激光退火，形成多晶硅层，进而，向该多晶硅层内掺杂硼元素，形成P型半导体层63，由于多晶硅的光敏特性较好，因而制作得到的光敏二极管22的光敏特性较好。
另外，在衬底基板400上形成TFT 21的栅极31时，还可以同时在衬底基板400上形成第二电极52；在步骤105之后，即在形成光敏二极管22之后，还可以在光敏二极管22上形成第一电极51，最终得到如图4所示的指纹采集器件300。
进一步地，本发明实施例还提供了一种指纹采集面板，其包括上述任意一种指纹采集器件300。
示例性的，可以在上述如图4所示的指纹采集器件300上设置一透明的防护玻璃，即形成上述指纹采集面板。
进一步地，本发明实施例还提供了一种显示面板，其包括阵列排布的多个亚像素，一个和多个亚像素中设置有上述任意一种指纹采集器件300，例如，在每个像素中的蓝色亚像素内设置指纹采集器件300，从而使该显示面板可以在实现显示功能的同时实现指纹采集功能。
示例性的，该显示面板可以应用于：液晶面板、电子纸、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。
至此，本发明的实施例提供一种指纹采集器件及其制作方法、指纹采集面板及显示面板，包括TFT(该TFT包括栅极、有源层、源极和漏极)以及与TFT的漏极相连的光敏二极管，该指纹采集器件还包括：与源极和漏极之间的间隙相对设置的金属图案，该金属图案设置在上述有源层远离衬底基板的一侧。这样，在制作上述指纹采集器件时，可先形成TFT，进而制作上述金属图案，然后，可以通过退火等工艺制作光敏二极管，此时，退火工艺中使用的高温可以先传导至金属图案，由于金属图案具有较好的吸热作用，因此可以吸收大量的热量，从而避免退火工艺中使用的高温传递到源极和漏极之间的间隙，即在实现指纹采集的同时保证TFT的开关特性。
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以权利要求的保护范围为准。

Claims (12)

1.一种指纹采集器件，包括设置在衬底基板上的薄膜晶体管TFT，以及与所述TFT的漏极相连的光敏二极管，所述TFT包括栅极、有源层、源极和所述漏极，其特征在于，还包括：
与所述源极和所述漏极之间的间隙相对设置的金属图案，所述金属图案设置在所述有源层远离所述衬底基板的一侧；
所述金属图案设置在覆盖所述TFT的第一绝缘层上；
所述光敏二极管设置在覆盖所述TFT的第一绝缘层和覆盖所述金属图案的第二绝缘层组成的绝缘层内部；
所述光敏二极管通过退火等工艺制作，此时，退火工艺中使用的高温先传导至所述金属图案，所述金属图案吸收大量的热量，避免退火工艺中使用的高温传递到源极和漏极之间的间隙。
2.根据权利要求1所述的指纹采集器件，其特征在于，所述源极和所述漏极与所述金属图案之间通过绝缘层隔离。
3.根据权利要求1所述的指纹采集器件，其特征在于，所述有源层的材料为非晶硅。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的指纹采集器件，其特征在于，所述光敏二极管包括N型半导体层、本征层和P型半导体层，其中，
所述P型半导体层与所述漏极接触；所述N型半导体层上设置有第一电极。
5.根据权利要求1-3中任一项所述的指纹采集器件，其特征在于，所述指纹采集器件还包括与所述栅极同层设置的第二电极，所述第二电极与所述光敏二极管相对设置。
6.一种指纹采集器件的制作方法，包括在衬底基板上形成TFT，所述TFT包括栅极、有源层、源极和漏极，其特征在于，还包括：
在所述TFT上形成第一绝缘层，所述第一绝缘层内设置有第一过孔，所述第一过孔位于靠近所述漏极的一侧；
在所述第一绝缘层上形成金属图案，所述金属图案与所述源极和所述漏极之间的间隙相对设置；通过退火等工艺形成光敏二极管，此时，退火工艺中使用的高温先传导至所述金属图案，所述金属图案吸收大量的热量，避免退火工艺中使用的高温传递到源极和漏极之间的间隙；
在所述金属图案上形成第二绝缘层，所述第二绝缘层内与所述第一过孔相对的位置设置有第二过孔；
在所述第一过孔和所述第二过孔内形成光敏二极管，所述光敏二极管与所述TFT的漏极接触。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，在所述第一过孔和所述第二过孔内形成光敏二极管，包括：
在所述第一过孔和所述第二过孔内沉积非晶硅，并通过掺杂工艺形成P型半导体层；
在所述P型半导体层上沉积非晶硅，形成本征层；
在所述本征层上沉积非晶硅，并通过掺杂工艺掺杂磷元素，形成N型半导体层。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，在所述第一过孔和所述第二过孔内沉积非晶硅，并通过掺杂工艺形成P型半导体层，包括：
在所述第一过孔和所述第二过孔内沉积非晶硅；
对所述非晶硅进行激光退火，形成多晶硅层；
通过掺杂工艺向所述多晶硅层中掺杂硼元素，形成P型半导体层。
9.根据权利要求6-8中任一项所述的制作方法，其特征在于，在所述第一过孔和所述第二过孔内形成光敏二极管之后，还包括：
在所述光敏二极管上形成第一电极。
10.根据权利要求6-8中任一项所述的制作方法，其特征在于，在衬底基板上形成TFT时，还包括:
在所述衬底基板上形成第二电极，所述第二电极与所述TFT的栅极同层，且与所述光敏二极管相对设置。
11.一种指纹采集面板，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的指纹采集器件。
12.一种显示面板，其特征在于，包括阵列排布的多个亚像素，所述亚像素中设置有如权利要求1-5中任一项所述的指纹采集器件。
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