CN109273365A - 薄膜晶体管的制备方法、薄膜晶体管及显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种薄膜晶体管的制备方法、薄膜晶体管及显示面板,该薄膜晶体管包括:基板;遮光层,所述遮光层设于所述基板;缓冲层,所述缓冲层设于所述遮光层的上方;有源层,所述有源层设于所述缓冲层的上方;栅极绝缘层,所述栅极绝缘层设于所述有源层的上方;栅极,所述栅极设于所述栅极绝缘层的上方;所述有源层正对所述栅极的部分形成沟道区,所述沟道区两侧的有源层被导体化。采用本发明的薄膜晶体管制备方法制得的薄膜晶体管电学稳定性好。

Description

薄膜晶体管的制备方法、薄膜晶体管及显示面板
技术领域
本发明涉及显示装置技术领域,特别涉及一种薄膜晶体管的制备方法、薄膜晶体管及显示面板。
背景技术
随着显示科技的日渐进步,显示面板成为人们不可缺少的必备品之一。目前显示面板包括主动式液晶显示器(AMLCD)和主动式有机发光二极管显示器(AMOLED),两种显示方式以各自的优势相互并存。而主动式液晶显示器包括主动阵列基板、彩色滤光片基板以及与位于两基板之间的液晶层构成。主动式有机发光二极管显示器包括主动阵列基板和有机发光二极管层。两种显示方式均需要有稳定可靠的阵列基板。阵列基板包含一个或多个薄膜晶体管(TFT),随着人们对显示面板的分辨率以及显示品质的需求不断提升,由于常用的底栅结构薄膜晶体管寄生电容相对较大,不利于高分辨以及有机发光二极管(OrganicLight-Emitting Diode,OLED)显示,因此,高分辨的显示面板以及主动式有机发光二极管显示器往往采用顶栅结构薄膜晶体管形式。
然而,在顶栅结构薄膜晶体管制程中,需要对氧化物半导体层进行导体化处理,但在实际运用中,导体化处理时栅极直接暴露在外面,使得栅极的方框电阻退化甚至断线,电阻较大,从而影响薄膜晶体管的电特性。
发明内容
本发明的主要目的是提供一种薄膜晶体管的制备方法,旨在提高薄膜晶体管的电学稳定性。
为实现上述目的,本发明提出的薄膜晶体管的制备方法,包括以下步骤:
提供一基板;
在所述基板的一表面涂覆遮光薄膜,将所述遮光薄膜图案化形成遮光层;
在所述遮光层的上方沉积缓冲层;
在所述缓冲层的上方沉积氧化物半导体薄膜,将所述氧化物半导体薄膜图案化形成有源层;
在所述有源层的上方沉积栅极绝缘层;
在所述栅极绝缘层的上方沉积第一金属层,将所述第一金属层图案化以形成栅极,在所述栅极的上方形成阻挡层,将所述阻挡层图案化以形成光阻图案,并对所述栅极和所述光阻图案进行蚀刻,保留与所述有源层正对的栅极和光阻图案部分;
对所述光阻图案和暴露于所述光阻图案之外的栅极绝缘层进行导体化处理,将未与所述光阻图案正对设置的所述有源层转化为导体。
可选的,对所述光阻图案和暴露于所述光阻图案之外的栅极绝缘层进行导体化处理,将未与所述光阻图案正对设置的所述有源层转化为导体之后,还包括以下步骤:
对所述栅极绝缘层进行蚀刻,同时移除所述光阻图案;
在所述有源层和所述栅极的上方形成内部绝缘层,并对所述内部绝缘层进行图案化处理;
在所述内部绝缘层的上方沉积第二金属层,将所述第二金属层图案化处理以形成漏极和源极,所述漏极和所述源极间隔设置,所述有源层的相对两侧转化为导体,且所述漏极和所述源极分别与两侧的所述导体电连接。
可选的,当所述遮光层为导电材料时,对所述缓冲层和所述内部绝缘层进行图案化处理,以使所述源极与所述遮光层电连接。
可选的,所述薄膜晶体管的制备方法还包括:
在所述源极和所述漏极的上方形成钝化层,在所述钝化层的上方形成像素电极,所述像素电极的一端通过接触孔与所述源极电连接。
可选的,所述阻挡层的厚度为1.5μm~2.5μm。
本发明还提出一种薄膜晶体管,所述薄膜晶体管以上所述的薄膜晶体管的制备方法制备而成,所述薄膜晶体管包括:
基板;
遮光层,所述遮光层设于所述基板;
缓冲层,所述缓冲层设于所述遮光层的上方;
有源层,所述有源层设于所述缓冲层的上方;
栅极绝缘层,所述栅极绝缘层设于所述有源层的上方;
栅极,所述栅极设于所述栅极绝缘层的上方;
所述有源层正对所述栅极的部分形成沟道区,所述沟道区两侧的有源层被导体化。
可选的,所述薄膜晶体管还包括:
内部绝缘层,所述内部绝缘层覆盖所述栅极、所述有源层和所述缓冲层;
源极,所述源极设于所述内部绝缘层的上方;
漏极,所述漏极设于所述内部绝缘层的上方且与所述源极间隔设置,所述漏极和所述源极分别与所述有源层两侧的导体通过接触孔电连接。
可选的,所述薄膜晶体管还包括覆盖所述内部绝缘层、所述源极和所述漏极的钝化层、和设于所述钝化层上方的像素电极,所述像素电极通过接触孔与所述源极电连接。
可选的,所述栅极绝缘层的厚度为
本发明还提出一种显示面板,包括以上所述的薄膜晶体管。
本发明薄膜晶体管通过在栅极的上方形成阻挡层,将阻挡层图案化以形成光阻图案,并对栅极和光阻图案进行蚀刻,保留与有源层正对的栅极和光阻图案部分,对光阻图案和暴露于光阻图案之外的栅极绝缘层进行导体化处理,将未与光阻图案正对设置的有源层转化为导体,由于在栅极外表面设有阻挡层,能有效防止在导体化时对栅极的损坏,避免栅极的方框电阻变大,同时能很好地对有源层进行导体化,降低阻抗,使得薄膜晶体管的整体电学性能稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明薄膜晶体管的制备方法中形成遮光层的示意图;
图2为本发明薄膜晶体管的制备方法中形成缓冲层和有源层的示意图;
图3为本发明薄膜晶体管的制备方法中形成栅极绝缘层、栅极和阻挡层的示意图;
图4为本发明薄膜晶体管的制备方法中进行导体化的示意图;
图5为本发明薄膜晶体管的制备方法中对栅极绝缘层进行蚀刻并移除光阻图案的示意图;
图6为本发明薄膜晶体管的制备方法中一实施例形成漏极、源极和像素电极的示意图;
图7为本发明薄膜晶体管的制备方法中另一实施例形成漏极、源极和像素电极的示意图。
附图标号说明:
标号 名称 标号 名称
10 基板 60 栅极
20 遮光层 70 阻挡层
30 缓冲层 80 内部绝缘层
40 有源层 90 漏极
41 第一导体 100 源极
42 第二导体 110 钝化层
43 沟道区 120 像素电极
50 栅极绝缘层
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例,参照附图做进一步说明。
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的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性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。
需要说明,本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等,如果该特定姿态发生改变时,则该方向性指示也相应地随之改变。
在本发明中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“固定”等应做广义理解,例如,“固定”可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或成一体;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系,除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言,可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
另外,在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示其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至少一个该特征。另外,各个实施例之间的技术方案可以相互结合,但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础,当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在,也不在本发明要求的保护范围之内。
本发明提出一种薄膜晶体管的制备方法。
参照图1至图4,在本发明实施例中,该薄膜晶体管的制备方法,包括以下步骤:
提供一基板10;
在所述基板10的一表面涂覆遮光薄膜,将所述遮光薄膜图案化形成遮光层20;
在所述遮光层20的上方沉积缓冲层30;
在所述缓冲层30的上方沉积氧化物半导体薄膜,将所述氧化物半导体薄膜图案化形成有源层40;
在所述有源层40的上方沉积栅极绝缘层50;
在所述栅极绝缘层50的上方沉积第一金属层,将所述第一金属层图案化以形成栅极60,在所述栅极60的上方形成阻挡层70,将所述阻挡层70图案化以形成光阻图案,并对所述栅极60和所述光阻图案进行蚀刻,保留与所述有源层40正对的栅极60和光阻图案部分;
对所述光阻图案和暴露于所述光阻图案之外的栅极绝缘层50进行导体化处理,将未与所述光阻图案正对设置的所述有源层40转化为导体。
具体的,基板10为对外光的透光率超过预设透光率的绝缘衬底,预设透光率可以为但不仅限于为90%。该基板10的材料包括石英、云母、氧化铝或者透明塑料等电绝缘材料中的任意一种或者多种。所述基板10为绝缘层衬底能够减小其高频损耗。
在基板10的一表面涂覆遮光薄膜,将遮光薄膜图案化形成遮光层20,遮光层20可以为有机(如BM,丙烯酸树脂)或无机(如金属Mo、Ti等)材料。遮光层20可以对穿过基板10的紫外光进行遮挡,从而使得穿过基板10的紫外光无法穿过。
在遮光层20的上方沉积缓冲层30,具体的,在遮光层20远离基板10的表面通过化学气相沉积缓冲层30,缓冲层30可分别包含氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅、氧化铝、或氧化铪,可通过提高缓冲层30及有源层40的接触面的光线反射率来降低薄膜晶体管的光漏电流,对于缓冲层30的厚度不是本发明的主要改进点,可参考现有技术,在此不做具体描述。
在缓冲层30的上方沉积氧化物半导体薄膜,具体的,在缓冲层30远离遮光层20的表面通过化学气相沉积氧化物半导体薄膜,将氧化物半导体薄膜图案化形成有源层40。有源层40也称为沟道层,本实施例中有源层40为金属氧化物半导体层,该金属氧化物半导体层可以包括但不仅限于以下材料中的一种或者多种:ZnO基透明氧化物半导体材料,SnO2基透明氧化物半导体材料,In2O3基透明氧化物半导体材料等。举例而言,所述有源层170可以为铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide,IGZO)。
在有源层40的上方沉积栅极绝缘层50,具体的,在有源层40远离缓冲层30的表面通过化学气相沉积栅极绝缘层50,栅极绝缘层50可采用氧化硅(SiO2)材料。本实施例中,栅极绝缘层50的厚度为优选的,栅极绝缘层50的厚度为其中,当栅极绝缘层50的厚度小于时,其厚度太小不利于提高有源层40的电性能;当栅极绝缘层50的厚度大于时,其厚度太厚会明显影响有源层40进行导体化的效果,因此,将栅极绝缘层50的厚度设置在之间较合适。
在栅极绝缘层50的上方沉积第一金属层,将第一金属层图案化以形成栅极60,在栅极60的上方形成阻挡层70,将阻挡层70图案化以形成光阻图案,并对栅极60和光阻图案进行蚀刻,保留与有源层40正对的栅极60和光阻图案部分,具体的,在栅极绝缘层50远离有源层40的表面通过物理气相沉积第一金属层,将第一金属层图案化以形成栅极60,栅极60采用导电性优、遮光性好的金属材料。栅极60能够遮挡光线,用以防止导体化时,光线进入有源层40被栅极60遮挡的部位,使得薄膜晶体管具有良好的电性稳定性,栅极60的材料可以是钼(Mo)、铝(Al)、铜(Cu)、钛(Ti)中的一种或多种的堆栈组合。在栅极60远离栅极绝缘层50的表面通过化学气相沉积形成阻挡层70,阻挡层70为光敏性物质。并对栅极60和光阻图案通过湿刻蚀工艺进行蚀刻,除去未被光阻图案覆盖的栅极60。
对光阻图案和暴露于光阻图案之外的栅极绝缘层50进行导体化处理,将未与光阻图案正对设置的有源层40转化为导体,具体的,该导体化处理的方式为等离子体处理方式、离子注入处理方式、紫外光照射处理方式或微波处理方式。有源层40的相对两侧即图4至图6中有源层40的左侧和右侧部分具有导电性,即图中的第一导体41和第二导体42。其中第一导体41和第二导体42的长度可以相同,也可以不同,两侧的导体化的长度为5μm~25μm。
本发明薄膜晶体管通过在栅极60的上方形成阻挡层70,将阻挡层70图案化以形成光阻图案,并对栅极60和光阻图案70进行蚀刻,保留与有源层40正对的栅极60和光阻图案部分,对光阻图案和暴露于光阻图案之外的栅极绝缘层50进行导体化处理,将未与光阻图案正对设置的有源层40转化为导体,由于在栅极60外表面设有阻挡层70,能有效防止在导体化时对栅极60的损坏,避免栅极60的方框电阻变大,同时能很好地对有源层40进行导体化,降低阻抗,使得薄膜晶体管的整体电学性能稳定。
参照图5至图7,对所述光阻图案和暴露于所述光阻图案之外的栅极绝缘层50进行导体化处理,将未与所述光阻图案正对设置的所述有源层40转化为导体之后,还包括以下步骤:
对所述栅极绝缘层50进行蚀刻,同时移除所述光阻图案;
在所述有源层40和所述栅极60的上方形成内部绝缘层80,并对所述内部绝缘层80进行图案化处理;
在所述内部绝缘层80的上方沉积第二金属层,将所述第二金属层图案化处理以形成漏极90和源极100,所述漏极90和所述源极100间隔设置,所述有源层40的相对两侧转化为导体,且所述漏极90和所述源极100分别与两侧的所述导体电连接。
本实施例中,对栅极绝缘层50通过湿刻蚀工艺进行蚀刻,同时移除光阻图案,在有源层40和栅极60远离缓冲层30的表面形成内部绝缘层80,内部绝缘层80可直接涂覆上去,或者用化学气相沉积方法,在此不做限制,内部绝缘层80可采用氧化硅(SiO2)膜层,或,内部绝缘层80采用氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiNx)的复合膜层,其中,氧化硅层靠近有源层40,氮化硅层远离有源层40。
在内部绝缘层80远离有源层40的表面通过物理气相沉积第二金属层,将述第二金属层图案化处理以形成漏极90和源极100,漏极90和源极100间隔设置,有源层40的相对两侧转化为导体,且漏极90和源极100分别与两侧的导体电连接,即,第一导体41与漏极90电连接,第二导体42与源极100电连接。由于有源层40的相对两侧具有良好的导电性,因此有利于源极100和漏极90与有源层40的相对两侧之间实现良好的导电接触,既能够降低源极100和漏极90与有源层40的相对两侧之间的接触电阻,又能够降低电流泄露风险。
其中,源极100和漏极90的材料可以为透明导电氧化物膜层,透明导电氧化物膜层包括但不仅限于为铟锡氧化物(Indium Tin Oxide,ITO)、氧化铟锌(Indium Zinc Oxide,IZO)、氟掺杂氧化锡(SnO2:F,FTO)、铝掺杂氧化锌(ZnO:Al,AZO)。
参照图6和图7,当所述遮光层20为导电材料时,对所述缓冲层30和所述内部绝缘层80进行图案化处理,以使所述源极100与所述遮光层20电连接。
一实施例中,如图7,当遮光层20为导电材料时,对缓冲层30和内部绝缘层80进行图案化处理,以使源极100与遮光层20电连接,可以提高薄膜晶体管的电学稳定性。另一实施例中,如图6,若遮光层20为非导电材料时,只需对内部绝缘层80进行图案化处理。
进一步的,所述薄膜晶体管的制备方法还包括:
在所述源极100和所述漏极90的上方形成钝化层110,在所述钝化层110的上方形成像素电极120,所述像素电极120的一端通过接触孔与所述源极100电连接。
本实施例中,在源极100和漏极90远离内部绝缘层80的表面形成钝化层110,钝化层110可直接涂覆上去,或者用化学气相沉积方法,钝化层110与内部绝缘层80材质可以相同,也可以不同。钝化层100可采用氧化硅(SiO2)膜层,或,钝化层100采用氧化硅(SiO2)和氮化硅(SiNx)的复合膜层。
像素电极120可以是半透明电极或反射电极。当像素电极120是半透明电极时,像素电极120可包括透明导电层。透明导电层可包括例如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟(In2O3)、氧化铟镓(IGO)和氧化铝锌(AZO)中的至少一种。除了透明导电层之外,像素电极120还可包括用于提高发光效率的半透反射层。半透反射层可以是薄层(例如几纳米至几十纳米厚),并且可包括Ag、Mg、Al、Pt、Pd、Au、Ni、Nd、Ir、Cr、Li、Ca和Yb中的至少一种,在此不做限制。
进一步的,所述阻挡层70的厚度为1.5μm~2.5μm。优选阻挡层70的厚度为1.5μm、2μm、2.5μm。
本实施例中,阻挡层70的厚度直接影响对有源层40导体化的效果,其中,当阻挡层70的厚度小于1.5μm时,导体化过程中,薄膜晶体管的电学性能不稳定;当阻挡层70的厚度大于2.5μm时,导致材料浪费,不利于节约成本。因此,将阻挡层70的厚度设置在1.5μm~2.5μm之间较合适。
本发明还提出一种薄膜晶体管,该薄膜晶体管采用薄膜晶体管的制备方法制备而成,该薄膜晶体管的制备方法的具体结构参照上述实施例,由于本薄膜晶体管采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
其中,薄膜晶体管包括:
基板10;
遮光层20,所述遮光层20设于所述基板10;
缓冲层30,所述缓冲层30设于所述遮光层20的上方;
有源层40,所述有源层40设于所述缓冲层30的上方;
栅极绝缘层50,所述栅极绝缘层50设于所述有源层40的上方;
栅极60,所述栅极60设于所述栅极绝缘层50的上方;
所述有源层40正对所述栅极60的部分形成沟道区43,所述沟道区43两侧的有源层40被导体化。
进一步的,所述薄膜晶体管还包括:
内部绝缘层80,所述内部绝缘层80覆盖所述栅极60、所述有源层40和所述缓冲层30;
源极100,所述源极100设于所述内部绝缘层80的上方;
漏极90,所述漏极90设于所述内部绝缘层80的上方且与所述源极100间隔设置,所述漏极90和所述源极100分别与所述有源层40两侧的导体通过接触孔电连接。
进一步的,所述薄膜晶体管还包括覆盖所述内部绝缘层80、所述源极100和所述漏极90的钝化层110、和设于所述钝化层110上方的像素电极120,所述像素电极120通过接触孔与所述源极100电连接。
本实施例中,沟道区43两侧的有源层40被导体化,即有源层40的两侧形成有第一导体41和第二导体42。
本发明还提出一种显示面板,该显示面板包括薄膜晶体管,该薄膜晶体管的具体结构参照上述实施例,由于本显示面板采用了上述所有实施例的全部技术方案,因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果,在此不再一一赘述。
以上所述仅为本发明的优选实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是在本发明的发明构思下,利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换,或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
提供一基板;
在所述基板的一表面涂覆遮光薄膜,将所述遮光薄膜图案化形成遮光层;
在所述遮光层的上方沉积缓冲层;
在所述缓冲层的上方沉积氧化物半导体薄膜,将所述氧化物半导体薄膜图案化形成有源层;
在所述有源层的上方沉积栅极绝缘层;
在所述栅极绝缘层的上方沉积第一金属层,将所述第一金属层图案化以形成栅极,在所述栅极的上方形成阻挡层,将所述阻挡层图案化以形成光阻图案,并对所述栅极和所述光阻图案进行蚀刻,保留与所述有源层正对的栅极和光阻图案部分;
对所述光阻图案和暴露于所述光阻图案之外的栅极绝缘层进行导体化处理,将未与所述光阻图案正对设置的所述有源层转化为导体。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,对所述光阻图案和暴露于所述光阻图案之外的栅极绝缘层进行导体化处理,将未与所述光阻图案正对设置的所述有源层转化为导体之后,还包括以下步骤:
对所述栅极绝缘层进行蚀刻,同时移除所述光阻图案;
在所述有源层和所述栅极的上方形成内部绝缘层,并对所述内部绝缘层进行图案化处理;
在所述内部绝缘层的上方沉积第二金属层,将所述第二金属层图案化处理以形成漏极和源极,所述漏极和所述源极间隔设置,所述有源层的相对两侧转化为导体,且所述漏极和所述源极分别与两侧的所述导体电连接。
3.如权利要求2所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,当所述遮光层为导电材料时,对所述缓冲层和所述内部绝缘层进行图案化处理,以使所述源极与所述遮光层电连接。
4.如权利要求2所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述薄膜晶体管的制备方法还包括:
在所述源极和所述漏极的上方形成钝化层,在所述钝化层的上方形成像素电极,所述像素电极的一端通过接触孔与所述源极电连接。
5.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述阻挡层的厚度为1.5μm~2.5μm。
6.一种薄膜晶体管,所述薄膜晶体管采用权利要求1-5中任一项所述的薄膜晶体管的制备方法制备而成,其特征在于,所述薄膜晶体管包括:
基板;
遮光层,所述遮光层设于所述基板;
缓冲层,所述缓冲层设于所述遮光层的上方;
有源层,所述有源层设于所述缓冲层的上方;
栅极绝缘层,所述栅极绝缘层设于所述有源层的上方;
栅极,所述栅极设于所述栅极绝缘层的上方;
所述有源层正对所述栅极的部分形成沟道区,所述沟道区两侧的有源层被导体化。
7.如权利要求6所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述薄膜晶体管还包括:
内部绝缘层,所述内部绝缘层覆盖所述栅极、所述有源层和所述缓冲层;
源极,所述源极设于所述内部绝缘层的上方;
漏极,所述漏极设于所述内部绝缘层的上方且与所述源极间隔设置,所述漏极和所述源极分别与所述有源层两侧的导体通过接触孔电连接。
8.如权利要求7所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述薄膜晶体管还包括覆盖所述内部绝缘层、所述源极和所述漏极的钝化层、和设于所述钝化层上方的像素电极,所述像素电极通过接触孔与所述源极电连接。
9.如权利要求6所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述栅极绝缘层的厚度为
10.一种显示面板,其特征在于,包括权利要求6-9中任一项所述的薄膜晶体管。
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