CN107293592A - 显示装置、阵列基板、薄膜晶体管及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种显示装置、阵列基板、薄膜晶体管及其制作方法，薄膜晶体管包括：栅极电极层、第一绝缘层、有源层、钝化层以及源极和漏极电极层；钝化层包括第二绝缘层以及第三绝缘层，其中，第二绝缘层靠近有源层设置且其经过原子层沉积工艺处理，第三绝缘层覆盖在第二绝缘层上且其经过等离子体增强化学气相沉积工艺处理。通过上述方式，在提高晶体管可靠性的同时解决沉积速率较低的问题，提高生产效率。
Description
技术领域
本发明涉及平面显示技术领域，特别是涉及一种显示装置、阵列基板、薄膜晶体管及其制作方法。
背景技术
平面显示器件具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有的平面显示器件主要包括液晶显示器件(Liquid Crystal Display，LCD)及有机发光二极管显示器件(Organic Light Emitting Display，OLED)，而主动矩阵有机发光二极体(Active-matrix organic light emitting diode，AMOLED)在能耗、色彩饱和度、对比度、柔性应用等方面相对于LCD有显著优势，被广泛使用。
本申请的发明人在长期的研发中发现，在显示器的制成过程中，氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)技术存在可靠性差的问题，而决定可靠性的主要因素在于氧化物薄膜晶体管的有源层(Active layer)的成膜工艺上，目前常用的成膜工艺为等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)，通过PECVD沉积氧化硅(SiO2)等物质,然而，PECVD的清洗工艺会对下层的有源层造成损伤，导致薄膜晶体管TFT可靠性降低。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种显示装置、阵列基板、薄膜晶体管及其制作方法，在提高晶体管可靠性的同时解决沉积速率较低的问题，提高生产效率。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管包括：栅极电极层；第一绝缘层，覆盖在栅极电极层上；有源层，形成在第一绝缘层上；钝化层，覆盖在有源层上；源极和漏极电极层，形成在钝化层上；钝化层包括第二绝缘层以及第三绝缘层，其中，第二绝缘层靠近有源层设置且其经过原子层沉积工艺处理，第三绝缘层覆盖在第二绝缘层上且其经过等离子体增强化学气相沉积工艺处理。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种薄膜晶体管的制作方法，该方法包括：在一衬底基板上依次形成栅极电极层、第一绝缘层；在第一绝缘层上形成有源层；在有源层上沉积钝化层，钝化层包括第二绝缘层以及第三绝缘层，其中，第二绝缘层采用原子层沉积工艺而沉积在有源层上，而第三绝缘层采用等离子体增强化学气相沉积工艺而沉积在第二绝缘层上；在钝化层上形成源极和漏极电极层。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种阵列基板，该阵列基板包括上述的薄膜晶体管，或者包括上述任意一项方法所制备的薄膜晶体管。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种显示装置，该显示装置包括上述的薄膜晶体管，或者包括上述任意一项方法所制备的薄膜晶体管。
本发明的有益效果是：通过不同工艺处理，在有源层上覆盖包括第二绝缘层以及第三绝缘层的双层结构的钝化层，其中，第二绝缘层靠近有源层设置且其经过原子层沉积工艺处理，第三绝缘层覆盖在第二绝缘层上且其经过等离子体增强化学气相沉积工艺处理，避免将等离子体增强化学气相沉积工艺直接运用在有源层上，提高薄膜晶体管可靠性的同时提高生产效率。
附图说明
图1是本发明薄膜晶体管一实施方式的结构示意图；
图2是本发明薄膜晶体管制作方法一实施方式的流程示意图；
图3是本发明薄膜晶体管制作方法另一实施方式的流程示意图；
图4是本发明阵列基板一实施方式的结构示意图；
图5是本发明显示装置一实施方式的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明进行详细说明。
请参阅图1，图1是本发明薄膜晶体管一实施方式的结构示意图，该薄膜晶体管包括：栅极电极层10、第一绝缘层11、有源层12、钝化层13及源极和漏极电极层14。第一绝缘层11覆盖在栅极电极层10上，有源层12，形成在第一绝缘层11上，钝化层13，覆盖在有源层12上，源极和漏极电极层14形成在钝化层13上。其中，钝化层13包括第二绝缘层13a以及第三绝缘层13b，其中，第二绝缘层13a靠近有源层12设置且其经过原子层沉积工艺处理，第三绝缘层13b覆盖在第二绝缘层13a上且其经过等离子体增强化学气相沉积工艺处理。
进一步的，在本发明的具体实施过程中，栅极电极层10可直接形成在衬底基板15上，其中，基板15可以为玻璃基板或柔性基板，在一些应用中，也可以采用二氧化硅基板，或者聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PV)、可熔性聚四氟乙烯(Polytetrafluoro ethylene，PFA)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethylene terephthalate，PET)基板等。栅极电极层10具体可以为单金属层或复合金属层，如铬(Cr)、钼(Mo)、钼(Mo)/铝(A1)、铜(Cu)等。第一绝缘层11具体可以为氧化硅(SiOx)，在一些应用场景中也可以为氮化硅(SiNx)等，当然在其它应用场景中也可以由其它绝缘物质制作而成。有源层12为氧化物半导体层可以为铟氧化物、锌氧化物、锡氧化物、镓氧化物等中的至少一种。钝化层13用于保护有源层12，避免其在清洗工艺中受到损伤。具体实施方式为：在有源层12上经过原子层沉积(Atomic layerdeposition，ALD)工艺处理以形成第二绝缘层13a，使得每层都能沉积均匀的厚度以提高一致性，进而提高薄膜晶体管的可靠性。其中，第二绝缘层具体可以为氧化铝(Al2O3)等高介电常数的材料。在第二绝缘层13a上经过等离子体增强化学气相沉积法(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition，PECVD)形成第三绝缘层13b，利用等离子体的活性来促进反应，可以很快沉积出所期望的薄膜。其中，第三绝缘层13b为氧化硅(SiO2)。本实施例通过结合原子层沉积工艺及等离子体增强化学气相沉积法，采用双层沉积的方式在提高薄膜晶体管可靠性的同时提高生产效率。
进一步的，第二绝缘层13a的厚度为5-10nm，第三绝缘层13b的厚度为150-200nm；源极和漏极电极层14通过钝化层13的第一接触孔(图未示)及第二接触孔(图未示)与有源层12电连接，形成底栅结构的氧化物晶体管(Oxide TFT)。
通过上述方式，在提高晶体管可靠性的同时解决沉积速率较低的问题，提高生产效率。
请参阅图2，图2是本发明薄膜晶体管制作方法一实施方式的流程示意图。其中，薄膜晶体管的制作方法包括以下步骤：
S10：在一衬底基板上依次形成栅极电极层、第一绝缘层。
S11：在第一绝缘层上形成有源层。
S12：在有源层上沉积钝化层，钝化层包括第二绝缘层以及第三绝缘层，其中，第二绝缘层采用原子层沉积工艺而沉积在有源层上，而第三绝缘层采用等离子体增强化学气相沉积工艺而沉积在第二绝缘层上。
S13：在钝化层上形成源极和漏极电极层。
衬底基板可以为透明材质，具体可以为隔水隔氧透明有机材质或玻璃。常见的有玻璃基板、二氧化硅基板，也有一些应用中可采用聚氯乙烯(Polyvinyl chloride，PV)、可熔性聚四氟乙烯(Polytetrafluoro ethylene，PFA)、聚对苯二甲酸乙二酯(Polyethyleneterephthalate，PET)基板等。在其他实施例中，形成栅极电极层和第一绝缘层之前,还可以在衬底基板上沉积一层一定厚度的缓冲层。沉积材料可以为单层或多层SiO2/SiNx，用于提高待形成的栅极电极层与基板之间的附着程度，有利于降低热传导效应。
进一步的，在第一绝缘层上形成有源层(Active layer)，有源层为氧化物半导体层，可以为铟氧化物、锌氧化物、锡氧化物、镓氧化物等中的至少一种，在有源层上沉积钝化层，钝化层包括第二绝缘层以及第三绝缘层。具体实施方式为：在有源层上经过原子层沉积(Atomic layer deposition，ALD)工艺处理以形成第二绝缘层，将物质以单原子膜形式一层一层镀在有源层的表面，在原子层沉积过程中，新一层原子膜的化学反应可以直接与之前一层相关联，因此，使用该工艺处理方式，可以每次只沉积一层原子，逐次沉积，使得每层都能沉积均匀的厚度以提高一致性，进而提高薄膜晶体管的可靠性。在第二绝缘层上经过等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)形成第三绝缘层，借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，容易发生反应，可以很快沉积出所期望的薄膜，与ALD原子层沉积工艺相结合，在提高薄膜晶体管可靠性的同时提高生产效率。
进一步的，第二绝缘层采用高介电常数的材料制成。第二绝缘层的厚度为5-10nm，第三绝缘层的厚度为150-200nm。
如图3所示，图3是本发明薄膜晶体管制作方法另一实施方式的流程示意图，步骤S13进一步包括以下步骤：
S131：在钝化层上开洞形成通往有源层的第一接触孔及第二接触孔。
S132：在第一接触孔和第二接触孔上分别沉积透明金属层以形成源极和漏极电极层。
S133：源极和漏极电极层与有源层形成底栅结构的氧化物晶体管。
在本发明的实施例中，在钝化层的第二绝缘层和第三绝缘层上同时形成沟道层后，利用黄光定义出活性区，进而在沟道层上沉积SD金属，形成源极和漏极电极层，并根据定义的区域进行蚀刻形成沟道进而区分出源极和漏极。在其他应用场景中，源极和漏极电极层也可以采用其他形成方法，例如通过喷涂等方式，此处不做限定。当薄膜晶体管TFT具有源极与漏极对称的结构时，源极和漏极可以视作不区分的两个电极。
通过上述方法，可以避免将等离子体增强化学气相沉积工艺直接运用在有源层上，同时结合ALD原子层沉积工艺，采用双层沉积的方法在提高薄膜晶体管可靠性的同时提高生产效率。
参考图4，图4是本发明阵列基板一实施方式的结构示意图，本发明还包括一种阵列基板，在具体实施方式中，阵列基板包括上述任意结构的薄膜晶体管TFT或任意一方法所制备的薄膜晶体管TFT。上述阵列基板包括：基板41、栅极电极层42、第一绝缘层43、有源层44、钝化层45及源极和漏极电极层46。栅极电极层42形成在基板41上，第一绝缘层43覆盖在栅极电极层42上，有源层44，形成在第一绝缘层43上，钝化层45，覆盖在有源层44上，源极和漏极电极层46形成在钝化层45上。其中，钝化层45包括第二绝缘层45a以及第三绝缘层45b，其中，第二绝缘层45a靠近有源层44设置且其经过原子层沉积工艺处理，第三绝缘层45b覆盖在第二绝缘层45a上且其经过等离子体增强化学气相沉积工艺处理。进一步地，在钝化层45及源极和漏极电极层46上依次制作PV层47、PLN层48、OLED层49以及阴极等，得到完整的薄膜晶体管TFT基板。具体制作方法如上述各实施方式，上述方法可用于制作形成图4所示的阵列基板，在此处不再赘述。
本发明还包括一种显示装置，如图5所示，该显示装置50包括上述任意结构的薄膜晶体管51，或者由上述任意一方法所制备的薄膜晶体管51，具体方法如上述各实施方式，上述方法可用于制作形成图1所示的薄膜晶体管TFT，在此处不再赘述。进一步地，显示装置可以为主动矩阵有机发光二极体(Active-matrix organic light emitting diode，AMOLED)或TFT LCD显示装置。其中，该薄膜晶体管包括：栅极电极层；第一绝缘层，覆盖在栅极电极层上；有源层，形成在第一绝缘层上；钝化层，覆盖在有源层上；源极和漏极电极层，形成在钝化层上；钝化层包括第二绝缘层以及第三绝缘层，其中，第二绝缘层靠近有源层设置且其经过原子层沉积工艺处理，第三绝缘层覆盖在第二绝缘层上且其经过等离子体增强化学气相沉积工艺处理。利用原子层沉积工艺将物质以单原子膜形式一层一层镀在有源层的表面，逐次沉积，使得每层都能沉积均匀的厚度以提高一致性，进而提高薄膜晶体管的可靠性。同时利用等离子体的活性来促进反应，可以很快沉积出所期望的薄膜，与原子层沉积工艺相结合，采用双层沉积的方式在提高薄膜晶体管可靠性的同时提高生产效率。
以上所述仅为本发明的实施方式，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，所述薄膜晶体管包括：
栅极电极层；
第一绝缘层，覆盖在所述栅极电极层上；
有源层，形成在所述第一绝缘层上；
钝化层，覆盖在所述有源层上；
源极和漏极电极层，形成在所述钝化层上；
所述钝化层包括第二绝缘层以及第三绝缘层，其中，所述第二绝缘层靠近所述有源层设置且其经过原子层沉积工艺处理，所述第三绝缘层覆盖在所述第二绝缘层上且其经过等离子体增强化学气相沉积工艺处理。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第二绝缘层采用高介电常数的材料制成。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第二绝缘层的厚度为5-10nm，所述第三绝缘层的厚度为150-200nm。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述源极和漏极电极层通过所述钝化层的第一接触孔及第二接触孔与所述有源层电连接，形成底栅结构的氧化物晶体管。
5.一种薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述方法包括：
在一衬底基板上依次形成栅极电极层、第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上形成有源层；
在所述有源层上沉积钝化层，所述钝化层包括第二绝缘层以及第三绝缘层，其中，所述第二绝缘层采用原子层沉积工艺而沉积在所述有源层上，而所述第三绝缘层采用等离子体增强化学气相沉积工艺而沉积在所述第二绝缘层上；
在所述钝化层上形成源极和漏极电极层。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二绝缘层采用高介电常数的材料制成。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二绝缘层的厚度为5-10nm，所述第三绝缘层的厚度为150-200nm。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述在所述钝化层上形成源极和漏极电极层，包括：
在所述钝化层上开洞形成通往所述有源层的第一接触孔及第二接触孔；
在所述第一接触孔和第二接触孔上分别沉积透明金属层以形成源极和漏极电极层；
所述源极和漏极电极层与所述有源层形成底栅结构的氧化物晶体管。
9.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括权利要求1至4任一项的薄膜晶体管，或者包括权利要求5至8任一项方法所制备的薄膜晶体管。
10.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括权利要求1至4任一项的薄膜晶体管，或者包括权利要求5至8任一项方法所制备的薄膜晶体管。
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