CN107527926B - 主动阵列开关基板及其显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种主动阵列开关基板及其显示面板，主动阵列开关基板包括：基板，多个主动开关，形成于基板上，主动开关包括：栅极电极结构；绝缘保护层，形成于所述栅极电极结构上；有源层，形成于所述绝缘保护层上；源极电极层，形成于所述有源层的一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；漏极电极层，形成于所述有源层的另一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；第一浓度掺杂层，形成于所述有源层上、与所述源极电极层及所述漏极电极层之间；钝化层，覆盖于所述有源层、所述源极电极层与所述漏极电极层上；以及像素电极层，覆盖于所述钝化层与所述漏极电极层上。其可提高有源层载流子迁移率，并降低主动阵列开关基板的漏电流。
Description
技术领域
本发明涉及一种主动阵列开关基板及其显示面板，特别是涉及一种采用硅锗氧化物纳米晶体(SixGeyOz)作为有源层的填充材料的主动阵列开关阵列基板。
背景技术
TFT(Thin Film Transistor)为薄膜晶体管阵列基板，在液晶显示面板里用来控制显示面板的显像，是不可或缺的主要组件。
薄膜晶体管阵列基板，其配置有源极电极与漏极电极。当左侧的源极电极上的电流要流通到在右侧的漏极电极时，中间必须穿越在有源层上方所形成的有源层通道。当位于有源层下方的栅极电极施加驱动电压时，在有源层会产生一诱导电场，用来控制有源层通道的开通与否，此即为薄膜晶体管阵列基板的工作原理。
上述的薄膜晶体管阵列基板是制作在玻璃基板上，此种工艺需要有物理气相沉积(PVD)或化学气相沉积(CVD)等半导体制程设备的投入。当使用等离子体辅助化学气相沉积机台来沉积薄膜晶体管阵列基板的钝化层时，在薄膜晶体管阵列基板上方最重要的有源层通道因采用非晶硅(a-Si)或多晶硅(poly-Si)使得电子穿越信道的电子迁移速率(Mobility)不是太小(小于1cm2/V.s)就是过大(可达200cm2/V.s)，进而导致薄膜晶体管阵列基板整体的组件特性无法满足需求，此一问题有待制程技术上的克服。
发明内容
本发明的目的即在于提供一种主动阵列开关基板，包括：一基板；多个主动开关，所述主动开关形成于所述基板上，每一所述主动开关包括：一栅极电极结构；一绝缘保护层，形成于所述栅极电极结构上；一有源层，形成于所述绝缘保护层上，其中，所述有源层填充有硅锗氧化物，所述硅锗氧化物的纳米晶体颗粒大小为1～20纳米；一源极电极层，形成于所述有源层的一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；一漏极电极层，形成于所述有源层的另一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；一第一浓度掺杂层，形成于所述有源层上，与所述源极电极层及所述漏极电极层之间；一钝化层，覆盖于所述有源层、所述源极电极层与所述漏极电极层上；以及一像素电极层，覆盖于所述钝化层与所述漏极电极层上。
在本发明的实施例中，另包括一第二浓度掺杂层形成于所述第一浓度掺杂层与有源层之间，其中第一浓度掺杂层的浓度大于第二浓度掺杂层的浓度。
本发明的又一目的即在于提供一种主动阵列开关基板，包括：一基板，多个主动开关，所述主动开关形成于所述基板上，每一所述主动开关包括：一栅极电极结构；一绝缘保护层，形成于所述栅极电极结构上；一有源层，形成于所述绝缘保护层上，其中，所述有源层填充有硅锗氧化物；一源极电极层，形成于所述有源层的一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；一漏极电极层，形成于所述有源层的另一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；多层掺杂层，形成于所述有源层上，与所述源极电极层与所述漏极电极层之间；一钝化层，覆盖于所述绝缘保护层、所述源极电极层与所述漏极电极层上；以及一像素电极层，覆盖于所述钝化层与所述漏极电极层上。其中，所述多层掺杂层包括第一浓度掺杂层和第二浓度掺杂层，且所述第一浓度掺杂层和所述第二浓度掺杂层的掺杂浓度为不同；其中，所述有源层形成于所述绝缘保护层、所述钝化层、所述源极电极层与所述漏极电极层之间。
在本发明的实施例中，所述硅锗氧化物的纳米晶体颗粒大小为1～20纳米。
在本发明的实施例中，所述多层掺杂层为两层或三层结构的掺杂层。
在本发明的实施例中，所述多层掺杂层包括叠置的第一浓度掺杂层，第二浓度掺杂层和第一浓度掺杂层，其中第一浓度掺杂层的浓度大于第二浓度掺杂层的浓度。
在本发明的实施例中，所述多层掺杂层包括叠置的第二浓度掺杂层，第一浓度掺杂层和第二浓度掺杂层，其中第一浓度掺杂层的浓度大于第二浓度掺杂层的浓度。
在本发明的实施例中，所述多层掺杂层包括叠置的第一浓度掺杂层和第二浓度掺杂层，其中第一浓度掺杂层的浓度大于第二浓度掺杂层的浓度。
在本发明的实施例中，所述有源层的左右两边上方表面为磷(P)、砷(As)、锑(Sb)掺杂形成高浓度的N型半导体。
在本发明的实施例中，所述钝化层的材料为氮化硅或氧化硅。
本发明的另一目的即在于提供一种显示面板，包括：一彩膜基板，以及所述的主动阵列开关基板。
在本发明的各实施例中，主动阵列开关基板的有源层表面填充有多个硅锗氧化物的纳米晶体材料(NC-SixGeyOz，Nanocrystalline-SixGeyOz)，可有效提高有源层载流子迁移率，且通过增加低浓度的第二浓度掺杂层，可有效降低主动阵列开关基板的漏电流，使得主动阵列开关基板器件的性能提升，并提升面板的显示效果。
附图说明
图1A与图1B是本发明主动阵列开关基板的有源层表面以硅锗纳米晶体的晶格排列结构示意图。
图2与图3是本发明主动阵列开关基板以五道光罩制程的结构示意图。
图4至图8是本发明主动阵列开关基板以四道光罩制程的结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图式，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如「上」、「下」、「前」、「后」、「左」、「右」、「内」、「外」、「侧面」等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。
附图和说明被认为在本质上是示出性的，而不是限制性的。在图中，结构相似的单元是以相同标号表示。另外，为了理解和便于描述，附图中示出的每个组件的尺寸和厚度是任意示出的，但是本发明不限于此。
在附图中，为了清晰起见，夸大了层、膜、面板、区域等的厚度。在附图中，为了理解和便于描述，夸大了一些层和区域的厚度。可以理解的是，当例如层、膜、区域或基底的组件被称作“在”另一组件“上”时，所述组件可以直接在所述另一组件上，或者也可以存在中间组件。
另外，在说明书中，除非明确地描述为相反的，否则词语“包括”将被理解为意指包括所述组件，但是不排除任何其它组件。此外，在说明书中，“在......上”意指位于目标组件上方或者下方，而不意指必须位于基于重力方向的顶部上。
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的一种主动阵列开关基板及其显示面板，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1A与图1B，图1A与图1B是本发明主动阵列开关基板的有源层表面以硅锗纳米晶体的晶格排列结构示意图。一般而言，主动阵列开关基板的有源层以非晶硅(a-Si)为材料，优点是晶粒小，但缺点是晶体结构不稳定且载流子迁移率(Mobility)很小，一般而言，其迁移率小于1cm2/V.s，也有以多晶硅(poly-Si)为材料，优点是晶体结构稳定且载流子迁移率(Mobility)较大(可如达到200cm2/V.s)，缺点是晶粒过大，因此，本发明在有源层表面采用预设大小的硅锗氧化物纳米晶体(NC-SixGeyOz)填充在有源层的表面。
硅锗氧化物纳米晶体(NC-SixGeyOz)比非晶硅(a-Si)具有较大的载流子迁移率(约为2～3cm2/V.s)，且晶粒大小远比多晶硅(poly-Si)的晶粒小很多，晶粒大小为1～20纳米(nm)，如图1A所示，硅锗氧化物纳米晶体(NC-SixGeyOz)具有紧密整齐排列的纳米硅晶体阵列(Nano-Si matrix)110，每个硅锗纳米晶体112可规则性的排列而有稳固的晶体结构，且每层纳米硅团簇(Si-nanocluster)可以有效地被二氧化硅墙(Silica wall)114局限分开，进而形成如图1B所示的形成于有源层表面的纳米硅晶体阵列(Nano-Si matrix)110。如此，可提供栅极电极电流很小的电阻，从而在热处理期间可有效阻挡向上的锗(Ge)扩散，提升主动阵列开关基板器件性能，以及包括此主动阵列开关基板的显示面板的性能。
请参阅图2与图3，图2与图3是本发明主动阵列开关基板的一实施例，以五道光罩制程的结构示意图。如图2所示，在一实施例中，一种主动阵列开关基板，包括：一基板100，多个主动开关，所述主动开关形成于所述基板100上。其中，每一所述主动开关包括：一栅极电极结构1；一绝缘保护层4形成于栅极电极结构1上，可对栅极电极结构1作绝缘保护；一有源层11形成于绝缘保护层4上，且有源层11表面填充有多个硅锗氧化物纳米晶体(NC-SixGeyOz)；一源极电极层2形成于有源层11的一侧上，与有源层11形成欧姆接触；一漏极电极层3形成于有源层11的另一侧上，与有源层11形成欧姆接触；一第一浓度掺杂层12，形成于有源层11上、与源极电极层2及漏极电极层3之间；一钝化层5，覆盖于有源层11、源极电极层2与漏极电极层3上，用来作绝缘保护；以及一像素电极层(ITO)6，覆盖于钝化层5与漏极电极层3上，用来导通各部件。
为了使源极电极层2与漏极电极层3形成有效的欧姆接触，本实施例使用掺杂层的材料可例如包括磷(P)、砷(As)、锑(Sb)等元素，并在有源层11的左右两边上方表面进行掺杂，以形成具有高掺杂浓度的第一浓度掺杂层12，在本实施例中第一浓度掺杂层12为N+型掺杂层，通过掺杂与后续镀上的金属层形成有效的欧姆接触，并制作成源极电极层2与漏极电极层3。当左侧的源极电极层2上的电流要流通到在右侧的漏极电极层3时，中间必须穿越在有源层11上方所形成的有源层通道(图未示)，而位于有源层11下的栅极电极层1施加驱动电压时，在有源层11会产生一诱导电场来控制有源层通道的开通，让源极电极层2的电流可以流通到漏极电极层3，然后再流到与漏极电极层3连接的ITO像素电极层6，以液晶显示面板为例，可用以驱动液晶显示面板里的液晶分子转动。在本实施例中，钝化层5的材料可例如为氮化硅或氧化硅。
如图3所示，与图2实施例的差异之处在于，本实施例主动阵列开关基板，另包括一第二浓度掺杂层13形成于第一浓度掺杂层12与有源层11之间，在本实施例中第二浓度掺杂层13为N-型掺杂层，且第一浓度掺杂层12的浓度大于第二浓度掺杂层13的浓度，第二浓度掺杂层13与第一浓度掺杂层12形成一N-/N+结构层，由于第二浓度掺杂层13具有减少漏电流的效应，可有效提高主动阵列开关基板的有源层11的载流子迁移率。
前述实施例中，本发明提供了两层结构的掺杂层形成于有源层11上，与源极电极2层与漏极电极层3之间，其中，掺杂层包括N+型的第一浓度掺杂层12和N-型的第二浓度掺杂层13。
请参考图4至图8，图4至图8是本发明主动阵列开关基板的一实施例，以四道光罩制程的结构示意图。如图4所示，本实施例与上述各实施例的差异之处在于，本实施例的主动阵列开关基板是以四道光罩制成。于本实施例中，一种主动阵列开关基板，包括：一基板100，多个主动开关，所述主动开关形成于所述基板100上。其中，每一所述主动开关包括：一栅极电极结构21；一绝缘保护层24形成于栅极电极结构21上，可对栅极电极结构21作绝缘保护；一有源层31形成于绝缘保护层24上，且有源层31表面填充有多个硅锗氧化物纳米晶体(NC-SixGeyOz)；一源极电极层22形成于有源层31的一侧上，与有源层31形成欧姆接触；一漏极电极层23形成于有源层31的另一侧上，与有源层31形成欧姆接触；一第一浓度掺杂层32，形成于有源层31上、与源极电极层22及漏极电极层23之间；一钝化层25，覆盖于绝缘保护层24、源极电极层22与漏极电极层23上，用来作绝缘保护层；以及一像素电极层(ITO)26，覆盖于钝化层25与漏极电极层23上。其中，有源层31形成于绝缘保护层24、钝化层25、源极电极层22与漏极电极层23之间。
在本实施例中，有源层31的左右两边上方表面为磷(P)、砷(As)、锑(Sb)掺杂形成高浓度的掺杂层，且钝化层25的材料例如为氮化硅或氧化硅。
如图5所示，与图4实施例的差异之处在于，本实施例主动阵列开关基板，另包括一第二浓度掺杂层33形成于第一浓度掺杂层32与有源层31之间，在本实施例中第二浓度掺杂层33为N-型掺杂层，且第一浓度掺杂层32的浓度大于第二浓度掺杂层33的浓度，第二浓度掺杂层33与第一浓度掺杂层32形成一N-/N+结构层，由于N-型的第二浓度掺杂层33具有减少漏电流的效应，可有效提高主动阵列开关基板的有源层31的载流子迁移率。
如图6所示，与图5实施例的差异之处在于，本实施例主动阵列开关基板，另包括一第二浓度掺杂层33形成于第一浓度掺杂层32上与源极电极层22、漏极电极层23之间，在本实施例中第二浓度掺杂层33为N-型掺杂层，且第一浓度掺杂层32的浓度大于第二浓度掺杂层33的浓度，第二浓度掺杂层33与第一浓度掺杂层32形成一N+/N-结构层，由于N-型的第二浓度掺杂层33具有减少漏电流的效应，可有效提高主动阵列开关基板的有源层31的载流子迁移率。
前述实施例中，本发明提供了两层结构的掺杂层形成于有源层31上，与源极电极22层与漏极电极层23之间，其中，掺杂层包括叠置的第二浓度掺杂层33和第一浓度掺杂层32。
如图7所示，与图6实施例的差异之处在于，本实施例主动阵列开关基板，另包括一第一浓度掺杂层32形成于第二浓度掺杂层33上与源极电极层22和漏极电极层23之间，在本实施例中第一浓度掺杂层32为N+型掺杂层，且第一浓度掺杂层32的浓度大于第二浓度掺杂层33的浓度，第一浓度掺杂层32与第二浓度掺杂层33形成一N+/N-/N+结构层，由于N-型的第二浓度掺杂层33具有减少漏电流的效应，可有效提高主动阵列开关基板的有源层31的载流子迁移率。
如图8所示，与图5实施例的差异之处在于，本实施例主动阵列开关基板，另包括一第二浓度掺杂层33形成于第一浓度掺杂层32上与源极电极层22和极电极层23之间，在本实施例中第二浓度掺杂层33为N-型掺杂层，且第一浓度掺杂层32的浓度大于第二浓度掺杂层33的浓度，第二浓度掺杂层33与第第一浓度掺杂层32形成一N-/N+/N-结构层，由于N-型的第二浓度掺杂层33具有减少漏电流的效应，可有效提高主动阵列开关基板的有源层31的载流子迁移率。前述实施例中，本发明提供了三层结构的N型掺杂层形成于有源层31上，与源极电极22层与漏极电极层23之间，其中，掺杂层包括叠置的第一浓度掺杂层32，第二浓度掺杂层33和第一浓度掺杂层32，或是，掺杂层包括叠置的第二浓度掺杂层33，第一浓度掺杂层32和第二浓度掺杂层33，在本实施例中第二浓度掺杂层33为N-型掺杂层，且第一浓度掺杂层32的浓度大于第二浓度掺杂层33的浓度。请同时参考图1至图8，在一实施例中，本发明提供一种显示面板，包括一彩膜基板，还包括所述的主动阵列开关基板。其中，所述彩膜基板或所述主动阵列开关基板中之一具有一彩色滤光层。
经过上述各实施例主动阵列开关基板的有源层11及有源层31表面填充有多个硅锗氧化物纳米晶体(NC-SixGeyOz)，可有效提高有源层载流子迁移率，且通过增加第二浓度掺杂层13及第二浓度掺杂层33，可有效降低主动阵列开关基板的漏电流，使得主动阵列开关基板器件的性能提升，并提升面板的显示效果。
在某些实施例中，所述显示面板可例如为液晶显示面板，然不限于此，其亦可为OLED显示面板，W-OLED显示面板，QLED显示面板，等离子体显示面板，曲面型显示面板或其他类型显示面板。
“在本发明一实施例中”与“在各种实施例中”等用语被重复地使用。所述用语通常不是指相同的实施例；但它亦可以是指相同的实施例。“包含”、“具有”及“包括”等用词是同义词，除非其前后文意显示出其它意思。
以上所述，仅是本发明的实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以具体实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属本发明技术方案的范围内。
Claims (10)
1.一种主动阵列开关基板，其特征在于，包括：
一基板；
多个主动开关，所述主动开关形成于所述基板上，每一所述主动开关包括：
一栅极电极结构；
一绝缘保护层，形成于所述栅极电极结构上；
一有源层，形成于所述绝缘保护层上，其中所述有源层填充有硅锗氧化物，所述硅锗氧化物的纳米晶体颗粒大小为1～20纳米；
一源极电极层，形成于所述有源层的一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；
一漏极电极层，形成于所述有源层的另一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；
一第一浓度掺杂层，形成于所述有源层上，与所述源极电极层及所述漏极电极层之间；
一钝化层，覆盖于所述有源层、所述源极电极层与所述漏极电极层上；以及
一像素电极层，覆盖于所述钝化层与所述漏极电极层上。
2.如权利要求1所述的主动阵列开关基板，其特征在于，另包括一第二浓度掺杂层形成于所述第一浓度掺杂层与有源层之间，其中第一浓度掺杂层的浓度大于第二浓度掺杂层的浓度。
3.一种主动阵列开关基板，其特征在于，包括：
一基板；
多个主动开关，所述主动开关形成于所述基板上，每一所述主动开关包括：
一栅极电极结构；
一绝缘保护层，形成于所述栅极电极结构上；
一有源层，形成于所述绝缘保护层上，其中，所述有源层填充有硅锗氧化物；
一源极电极层，形成于所述有源层的一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；
一漏极电极层，形成于所述有源层的另一侧上，与所述有源层形成欧姆接触；
多层掺杂层，形成于所述有源层上，与所述源极电极层与所述漏极电极层之间；
一钝化层，覆盖于所述绝缘保护层、所述源极电极层与所述漏极电极层上；以及
一像素电极层，覆盖于所述钝化层与所述漏极电极层上；
其中，所述多层掺杂层包括第一浓度掺杂层和第二浓度掺杂层，且所述第一浓度掺杂层和所述第二浓度掺杂层的掺杂浓度为不同；
其中，所述有源层形成于所述绝缘保护层、所述钝化层、所述源极电极层与所述漏极电极层之间。
4.如权利要求3所述的主动阵列开关基板，其特征在于，所述硅锗氧化物的纳米晶体颗粒大小为1～20纳米。
5.如权利要求3所述的主动阵列开关基板，所述钝化层的材料为氮化硅或氧化硅。
6.如权利要求3所述的主动阵列开关基板，其特征在于，所述多层掺杂层为两层或三层结构的掺杂层。
7.如权利要求6所述的主动阵列开关基板，其特征在于，所述多层掺杂层包括叠置的第一浓度掺杂层，第二浓度掺杂层和第一浓度掺杂层，其中第一浓度掺杂层的浓度大于第二浓度掺杂层的浓度。
8.如权利要求6所述的主动阵列开关基板，其特征在于，所述多层掺杂层包括叠置的第二浓度掺杂层，第一浓度掺杂层和第二浓度掺杂层，其中第一浓度掺杂层的浓度大于第二浓度掺杂层的浓度。
9.如权利要求6所述的主动阵列开关基板，其特征在于，所述多层掺杂层包括叠置的第二浓度掺杂层和第一浓度掺杂层，其中第一浓度掺杂层的浓度大于第二浓度掺杂层的浓度。
10.一种显示面板，其特征在于，包括：
一彩膜基板；以及
如权利要求1至9中任一所述的主动阵列开关基板。
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