CN106229338A - 一种薄膜晶体管及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管及其制备方法，通过在薄膜晶体管的衬底基板与顶栅器件至少设置至少两层透明绝缘层，并且由该至少两层透明绝缘层组成布拉格反射镜。通过上述方式，本发明可以避免背光源发出的光影响薄膜晶体管中的半导体材料，有效改善产品性能。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种薄膜晶体管及其制备方法。
背景技术
在液晶显示面板制造行业，顶栅结构的TFT(Thin Film Transistor；薄膜晶体管)由于栅极与源漏极之间的寄生电容小，响应速度快等优点被广泛应用，但是顶栅结构的TFT中的半导体材料直接被背光源中的光照照射，容易导致半导体材料失效，从而导致产品性能下降，对显示器件产生干扰。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种薄膜晶体管及其制备方法，通过在衬底基板上设置透明绝缘层，利用布拉格反射镜原理过滤背光源中的光，有效改善产品性能。
本发明的一方面提供一种薄膜晶体管，包括：
衬底基板；
设置于衬底基板上的至少两层透明绝缘层，并且任意相邻两层透明绝缘层的折射率不相同；
设置于至少两透明绝缘层上的顶栅器件；
其中，至少两层透明绝缘层组成了布拉格反射镜。
其中，每层透明绝缘层的厚度均符合布拉格反射镜公式：
nidi＝λ0/4
其中，ni表示第i层透明绝缘层的材料的折射率，di表示第i层透明绝缘层的厚度，λ0表示反射光在真空中的波长。
其中，反射光为紫外光。
其中，透明绝缘层按照材料的折射率高低交错排列。
其中，透明绝缘层的材料为氧化硅，氮化硅，氧化铝，石墨烯，氟化锂，碳化硅，硫化锌中任意一种或其组合。
其中，顶栅器件包括：
IGZO层或IGZTO层，设置于至少两层透明绝缘层上；
栅极绝缘层，覆盖于IGZO层或IGZTO层上，栅极绝缘层对应于IGZO层或IGZTO层的两侧分别设置有第一通孔；
栅极，设置于栅极绝缘层上，并且与IGZO层或与IGZTO层对应；
层间绝缘层，覆盖栅极并延伸到至少两层透明绝缘层上，并且层间绝缘层对应于第一通孔的位置设置有第二通孔；
源极及漏极，设置于层间绝缘层上，并分别通过第一通孔及第二通孔与IGZO层或与IGZTO层电连接；
钝化层，覆盖源极及漏极并延伸到层间绝缘层上，并且钝化层对应于源极或对应于漏极的位置设置有第三通孔；
ITO层，设置于钝化层，并且通过第三通孔与源极或漏极电连接。
本发明的另一方面提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括：
提供衬底基板；
在衬底基板上依次沉积至少两层透明绝缘层，并且任意相邻两层透明绝缘层的折射率不相同；
在至少两层透明绝缘层上形成顶栅器件；
其中，至少两层透明绝缘层组成了布拉格反射镜。
其中，每层透明绝缘层的厚度均符合布拉格反射镜公式：
nidi＝λ0/4
其中，ni表示第i层透明绝缘层的材料的折射率，di表示第i层透明绝缘层的厚度，λ0表示反射光在真空中的波长。
其中，透明绝缘层的材料为氧化硅，氮化硅，氧化铝，石墨烯，氟化锂，碳化硅，硫化锌中任意一种或其组合。
其中，在至少两层透明绝缘层上形成顶栅器件的步骤包括：
在至少两层透明绝缘层上形成IGZO层或IGZTO层；
在IGZO层或IGZTO层上形成栅极绝缘层，栅极绝缘层对应于IGZO层或IGZTO层的两侧分别设置有第一通孔；
在栅极绝缘层上形成栅极，并且栅极与IGZO层或IGZTO层对应；
在栅极上形成层间绝缘层，层间绝缘层覆盖栅极并延伸到至少两层透明绝缘层上，并且层间绝缘层对应于第一通孔的位置设置有第二通孔；
在层间绝缘层上形成源极及漏极，源极及漏极分别通过第一通孔及第二通孔与IGZO层或IGZTO层电连接；
在源极及漏极上形成钝化层，钝化层覆盖源极及漏极并延伸到层间绝缘层上，钝化层对应于源极或漏极的位置设置有第三通孔；
在钝化层上形成ITO层，ITO层通过第三通孔与源极或与漏极连接。
通过上述方案，本发明的有益效果是：区别于现有技术，本发明的薄膜晶体管，通过在衬底基板与顶栅器件之间设置至少两层透明绝缘层而形成布拉格反射镜，利用布拉格反射镜过滤背光源中的光，避免背光源中的光对薄膜晶体管半导体的影响，有效改善产品性能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。其中：
图1是本发明第一实施例的薄膜晶体管的结构示意图；
图2是本发明第二实施例的薄膜晶体管的结构示意图；
图3是制作图2的实施例的薄膜晶体管的流程示意图；
图4是图2中的实施例在衬底基板上沉积第一层透明绝缘层的结构示意图；
图5是图2中的实施例在第一层透明绝缘层上沉积第二层透明绝缘层的结构示意图；
图6是图2中的实施例在透明绝缘层上形成半导体层的结构示意图；
图7是图2中的实施例在半导体层上形成栅极绝缘层的结构示意图；
图8是图2中的实施例在栅极绝缘层上形成栅极的结构示意图；
图9是图2中的实施例在栅极上形成层间绝缘层的结构示意图；
图10是图2中的实施例在层间绝缘层上形成源极及漏极的结构示意图；
图11是图2中的实施例在形成钝化层的结构示意图；
图12是本发明第三实施例的薄膜晶体管的结构示意图；
图13是本发明第四实施例的薄膜晶体管的结构示意图。
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，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性的劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中相同元件采用相同的标号进行说明。
现有技术中顶栅结构的薄膜晶体管中的半导体材料容易受背光源发出的光影响而导致产品性能下降，因此，本发明在薄膜晶体管100的衬底基板300与顶栅器件101之间设置布拉格反射镜102，通过布拉格反射镜102将背光源(图未示)发出的光反射，以避免现有技术中存在的问题。
请参看图1，图1是本发明第一实施例的薄膜晶体管的结构示意图。如图1所示，本实施例的薄膜晶体管100是通过在衬底基板300与顶栅器件101之间设置至少两层透明绝缘层，由该至少两层透明绝缘层组成布拉格反射镜102，即第一层透明绝缘层301、第二层透明绝缘层302至第j层透明绝缘层组成布拉格反射镜102。其中，任意相邻的两层透明绝缘层的折射率不相同，透明绝缘层的材料可以为氧化硅，氮化硅，氧化铝，石墨烯，氟化锂，碳化硅，硫化锌中任意一种或其组合，且透明绝缘层按照材料的折射率高低交错排列，每层透明绝缘层的厚度均符合布拉格反射镜公式：
nidi＝λ0/4
其中，ni表示第i层透明绝缘层的材料的折射率，di表示第i层透明绝缘层的厚度，λ0表示反射光在真空中的波长，i＝1，2，…j，j为透明绝缘层的总层数，j为大于或等于2的正整数。由于顶栅器件101中的半导体材料对紫外波段的光最为敏感，反射光优选为紫外光，紫外光的波长范围为0.01～0.4微米。不同透明绝缘层的反射光波长可以不同。这里需要说明一下，本实施例的布拉格反射镜102只是针对紫外光反射为例说明的，在其他实施例中，若要反射其他波长范围段的光，将需要增加透明绝缘层的材料种类和/或层数，以将扩大反射的波长范围。
在本实施例中，顶栅结构101包括设置于第j层透明绝缘层上的IGZO(IndiumGallium Zinc Oxide；铟镓锌氧化物)层303、覆盖于IGZO层303上的栅极绝缘层304、设置于栅极绝缘层304上并与IGZO层303对应设置的栅极306、层间绝缘层307、通过层间绝缘层307的第二通孔308及栅极绝缘层304的第一通孔305与IGZO层303电连接的源极309及漏极310、钝化层311及设置于钝化层311上并通过钝化层311的第三通孔312与漏极310电连接的ITO(Indium Tin Oxides；氧化铟锡)层313。在其他实施例中，IGZO层303还可以使用IGZTO(Indium Gallium Zinc Ti Oxide；铟镓锌钛氧化物)层代替，并且ITO层还可与源极309电连接。
请参看图2，图2是本发明第二实施例的薄膜晶体管的结构示意图。如图2所示，本实施例的薄膜晶体管200包括衬底基板300、顶栅结构201及设置于衬底基板300与顶栅结构201之间的两层透明绝缘层，该两层透明绝缘层组成布拉格反射镜102，两层透明绝缘层分别为氮化硅层301及氧化硅层302，其中，氮化硅层301的厚度为d1，设置于衬底基板300上，氧化硅层302的厚度为d2，设置于氮化硅层301上，顶栅结构201设置于氧化硅层302上，氮化硅层301及氧化硅层302的厚度满足以下公式：
n1d1＝n2d2＝λ0/4＝πc/2ω0
n1为氮化硅301的折射率，n2为氧化硅302的折射率，λ0为反射光在真空中的波长，π为圆周率常数3.14，c为真空中的光速，ω0为反射光的角频率。
请进一步参看图3，图3是图2中的薄膜晶体管的制备方法流程示意图。如图3所示，本实施例的薄膜晶体管200的制备过程包括：
S201：提供衬底基板300。
衬底基板300优选为玻璃基板。
S202：在衬底基板300上沉积第一层透明绝缘层301。
如图4所示，本实施例中，在衬底基板300上沉积第一层透明绝缘层301，第一层透明绝缘层301优选为氮化硅层301，沉积氮化硅层301的厚度为d1，其中，氮化硅层301的厚度为d1由公式nidi＝λ0/4推算而得，即在已知氮化硅的折射率为n1及反射光的波长为λ0的情况下，推算出d1＝λ0/4n1。
S203：在第一层透明绝缘层301上沉积第二层透明绝缘层302。
如图5所示，在本实施例中，在第一层透明绝缘层301上沉积第二层透明绝缘层302即在氮化硅层301上进一步沉积第二层透明绝缘层302，第二层透明绝缘层302优选为氧化硅层302，沉积的氧化硅层302的厚度为d2，同理的，根据氧化硅的折射率n2及反射光的波长为λ0推算出需要沉积的氧化硅层302的厚度d2＝λ0/4n2。
S204：在第二层透明绝缘层302上形成IGZO层303。
如图6所示，本实施例的IGZO层303是通过在氧化硅层302上形成一层IGZO层303，然后对IGZO层303进行刻蚀显影而获得的IGZO图案层303。IGZO是一种非晶结构的金属氧化物，其载流子迁移率是非晶硅的20～30倍，可以大大提高TFT对像素电极的充放电速率，提高像素的响应速度，实现更快的刷新率，同时更快的响应也大大提高了像素的行扫描速率，因此，利用IGZO制成的TFT-LCD显示器具有高分辨率、高能效且效率更高。
在其他实施例中，还可以在氧化硅层302上形成IGZTO层(图未示)以代替IGZO层303。
S205：在IGZO层303上形成栅极绝缘层304。
如图7所示，在本实施例中，在IGZO层303上形成栅极绝缘层304，使得栅极绝缘层304覆盖IGZO层303并延伸到氧化硅层302上，并且栅极绝缘层304已经经过图形化处理，其对应于IGZO层303的两侧分别设置有第一通孔305，以便于后续形成的源极309及漏极310通过该第一通孔305与IGZO层303电连接。
S206：在栅极绝缘层304上形成栅极306。
如图8所示，进一步在栅极绝缘层304上形成栅极306，并且栅极306与IGZO层303位置对应。
S207：在栅极306上形成层间绝缘层307。
如图9所示，在本实施例中，在栅极306上进一步形成层间绝缘层307，层间绝缘层307覆盖栅极306、栅极绝缘层304并延伸到氧化硅层302上，并且该层间绝缘层307对应于第一通孔305的位置设置有第二通孔308，即第一通孔305与第二通孔308连通。
S208：在层间绝缘层307上形成源极309及漏极310。
如图10所示，本实施例中，在层间绝缘层307上进一步形成源漏极金属层(图未示)，然后对源漏极金属层进行图形化处理制得源极309及漏极310，并且源极309及漏极310分别通过第一通孔305及第二通孔308与IGZO层303电连接。
S209：在源极309及漏极310上形成钝化层311。
如图11所示，本实施例的钝化层311覆盖源极309及漏极310并延伸到层间绝缘层307上，并且钝化层311对应于源极309或漏极310的位置设置有第三通孔312。
S210：在钝化层311上形成ITO层313。
在本实施例中，ITO层313通过第三通孔312与漏极310电连接。至此，已基本完成了本实施例的薄膜晶体管200的制程，制成的薄膜晶体管200如图2所示。
在其他实施例中，第一层透明绝缘层301及第二层透明绝缘层302还可以用氧化铝，石墨烯，氟化锂，碳化硅，硫化锌中的任意一种或组合取代，只要保证第一层透明绝缘层301及第二层透明绝缘层302的材料的折射率不同即可。
请进一步参看图12，图12是本发明的薄膜晶体管的第三实施例的结构示意图。本实施例的薄膜晶体管400与第二实施例的薄膜晶体管200的区别在于，本实施例的薄膜晶体管400的衬底基板300与顶栅器件401之间设置有第三层透明绝缘层314，并且第一层透明绝缘层301与第三层透明绝缘层314的材料相同，优选的，第一层透明绝缘层301的厚度d1与第三层透明绝缘层314的厚度d3相等。在其他实施例中，第一层透明绝缘层301的厚度d1与第三层透明绝缘层314的厚度d3也可以不相等。
请进一步参看图13，图13是本发明的薄膜晶体管的第四实施例的结构示意图。本实施例的薄膜晶体管500与第三实施例的薄膜晶体管400的区别在于，本实施例的薄膜晶体管400的衬底基板300与顶栅器件501之间设置的三层透明绝缘层的材料各不相同，即第一层透明绝缘层301、第二层透明绝缘层302及第三层透明绝缘层314的材料均不相同。
在其他实施例中，薄膜晶体管的衬底基板300与顶栅器件101之间还可以设置三层以上透明绝缘层或只设置一层透明绝缘层。当设置三层以上透明绝缘层时，需要保证透明绝缘层按照材料的折射率的高低交错排列，并且任意相邻两层透明绝缘层的材料的折射率各不相同，并且每层透明绝缘层的厚度均符合布拉格反射镜公式nidi＝λ0/4，这里需要说明的是，当透明绝缘层的层数越多时，将会增大反射区间，对半导体的干扰就越小，并且当任意相邻两层透明绝缘层的材料的折射率差越大，形成的布拉格反射镜102的带宽越宽，使得对指定波长范围的光需要达到一定反射率所需要的透明绝缘层的层数越少。而当设置一层透明绝缘层时，只要保证该层透明绝缘层的厚度符合布拉格反射镜公式nidi＝λ0/4即可。
综上所述，区别于现有技术，本发明通过在薄膜晶体管的衬底基板与顶栅器件至少设置至少两层透明绝缘层，并且该透明绝缘层组成布拉格反射镜，至少两层透明绝缘层中任意相邻两层的材料的折射率各不相同，并且满足按材料的折射率的高低交错排列，因此，本发明的薄膜晶体管可以避免背光源发出的光影响薄膜晶体管中的半导体材料而导致半导体材料失效，有效改善产品性能，提高产品竞争优势。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：
衬底基板；
设置于所述衬底基板上的至少两层透明绝缘层，并且任意相邻两层所述透明绝缘层的折射率不相同；
设置于所述至少两透明绝缘层上的顶栅器件；
其中，所述至少两层透明绝缘层组成了布拉格反射镜。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，每层所述透明绝缘层的厚度均符合布拉格反射镜公式：
nidi＝λ0/4
其中，ni表示第i层所述透明绝缘层的材料的折射率，di表示第i层所述透明绝缘层的厚度，λ0表示反射光在真空中的波长。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述反射光为紫外光。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述透明绝缘层按照材料的折射率高低交错排列。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述透明绝缘层的材料为氧化硅，氮化硅，氧化铝，石墨烯，氟化锂，碳化硅，硫化锌中任意一种或其组合。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述顶栅器件包括：
IGZO层或IGZTO层，设置于所述至少两层透明绝缘层上；
栅极绝缘层，覆盖于所述IGZO层或所述IGZTO层上，所述栅极绝缘层对应于所述IGZO层或所述IGZTO层的两侧分别设置有第一通孔；
栅极，设置于所述栅极绝缘层上，并且与所述IGZO层或与所述IGZTO层对应；
层间绝缘层，覆盖所述栅极并延伸到所述至少两层透明绝缘层上，并且所述层间绝缘层对应于所述第一通孔的位置设置有第二通孔；
源极及漏极，设置于所述层间绝缘层上，并分别通过所述第一通孔及所述第二通孔与所述IGZO层或与所述IGZTO层电连接；
钝化层，覆盖所述源极及所述漏极并延伸到所述层间绝缘层上，并且所述钝化层对应于所述源极或对应于所述漏极的位置设置有第三通孔；
ITO层，设置于所述钝化层，并且通过所述第三通孔与所述源极或所述漏极电连接。
7.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底基板；
在所述衬底基板上依次沉积至少两层透明绝缘层，并且任意相邻两层所述透明绝缘层的折射率不相同；
在所述至少两层透明绝缘层上形成顶栅器件；
其中，所述至少两层透明绝缘层组成了布拉格反射镜。
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，每层所述透明绝缘层的厚度均符合布拉格反射镜公式：
nidi＝λ0/4
其中，ni表示第i层所述透明绝缘层的材料的折射率，di表示第i层所述透明绝缘层的厚度，λ0表示反射光在真空中的波长。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述透明绝缘层的材料为氧化硅，氮化硅，氧化铝，石墨烯，氟化锂，碳化硅，硫化锌中任意一种或其组合。
10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，在所述至少两层透明绝缘层上形成顶栅器件的步骤包括：
在所述至少两层透明绝缘层上形成IGZO层或IGZTO层；
在所述IGZO层或所述IGZTO层上形成栅极绝缘层，所述栅极绝缘层对应于所述IGZO层或所述IGZTO层的两侧分别设置有第一通孔；
在所述栅极绝缘层上形成栅极，并且所述栅极与所述IGZO层或所述IGZTO层对应；
在所述栅极上形成层间绝缘层，所述层间绝缘层覆盖所述栅极并延伸到所述至少两层透明绝缘层上，并且所述层间绝缘层对应于所述第一通孔的位置设置有第二通孔；
在所述层间绝缘层上形成源极及漏极，所述源极及所述漏极分别通过所述第一通孔及所述第二通孔与所述IGZO层或所述IGZTO层电连接；
在所述源极及所述漏极上形成钝化层，所述钝化层覆盖所述源极及所述漏极并延伸到所述层间绝缘层上，所述钝化层对应于所述源极或所述漏极的位置设置有第三通孔；
在所述钝化层上形成ITO层，所述ITO层通过所述第三通孔与所述源极或与所述漏极连接。
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