CN109742029A - 薄膜晶体管及制备方法、阵列基板的制备方法及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管及制备方法、阵列基板的制备方法及显示装置，属于显示技术领域。本发明的薄膜晶体管的制备方法，包括：在基底上形成薄膜晶体管的有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层；其中，所述导体化阻挡层与所述有源层的沟道区的位置对应；在所述导体化阻挡层背离所述基底的一侧，通过构图工艺形成包括栅极绝缘层和栅极的图形。

Description

薄膜晶体管及制备方法、阵列基板的制备方法及显示装置

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种薄膜晶体管及制备方法、阵列基板的制备方法及显示装置。

背景技术

近来大尺寸OLED因其高对比度、自发光和渐成电视新的增长热点。其中，大尺寸OLED基板中的顶栅型薄膜晶体管相比底栅型薄膜晶体管具有高Ion、更高开口率和更好的稳定性。顶栅型薄膜晶体管的栅极与源极和漏极重叠面积小，产生的寄生电容较小，所以不容易发生栅线和数据线短路(DGS)等不良。

如图1所示，顶栅型薄膜晶体管在工艺制作时，栅极3和栅极绝缘层2通常采用一次构图工艺制备，也即在栅极3完成曝光和湿刻后，会继续进行栅极绝缘层2的干刻；之后会以栅极金属作为掩膜图形完成有源层1的源极接触区11和漏极接触区12的导体化工艺(He气处理)；为了防止导体化过程中He等离子体在有源层1的沟道区13的横向扩散以及上方的栅极材料中的金属原子通过有源层的源极接触区11和漏极接触区12向沟道区内扩散，工艺上采用将栅极3刻蚀后的线宽与光刻胶9的线宽差异做大，即形成较大的线宽差值，也即，图1中示意的d1(CD bias)，使下方的栅极绝缘层2宽于上方的栅极3，形成一定宽度的栅极绝缘层2的尾部(GI tail)，从而对下方的有源层1的导体化起到一定的保护限制作用，可以有效避免有源层1的导体化过程中He等离子体在有源层的沟道区13内的横向扩散和上方的栅极材料的金属原子通过有源层的源极接触区11和漏极接触区12向沟道区内扩散，从而确保薄膜晶体管特性的稳定性。

随着显示产品逐渐向大尺寸和高分辨率(PPI)的发展，金属布线密度越来越大，金属线上方的光刻胶尺寸与金属线尺寸越接近越好，即CD bias越小越好。这就与上面所述的有源层的导体化工艺时要求栅极刻蚀后形成的CD bias较大存在一定的矛盾。同时由于大尺寸基板干刻工艺均一性较差，栅极绝缘层干刻后形成的GI tail长度不均一，最终导致形成的沟道区长度不均一，致使薄膜晶体管的特性均一性较差。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种薄膜晶体管及制备方法、阵列基板的制备方法及显示装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种薄膜晶体管的制备方法，包括：

在基底上形成薄膜晶体管的有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层；其中，所述导体化阻挡层与所述有源层的沟道区的位置对应；

在所述导体化阻挡层背离所述基底的一侧，通过构图工艺形成包括栅极绝缘层和栅极的图形。

优选的是，所述有源层和所述导体化阻挡层采用一次构图工艺形成。

优选的是，所述导体化阻挡层材料包括金属氧化物；所述在基底上形成薄膜晶体管有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层的步骤，包括：

在基底上依次形成半导体材料层、金属材料层、光刻胶层，并采用不同精度的掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，形成与待形成的有源层的沟道区位置对应的光刻胶保留区，与待形成的有源层的源极接触区、漏极接触区位置对应的光刻胶半保留区，与剩余位置对应的光刻胶去除区；

去除光刻胶层中位于所述光刻胶去除区的光刻胶，以及位于所述光刻胶半保留区中第一厚度的光刻胶；其中，所述光刻胶半保留区中剩余的光刻胶的厚度为第二厚度；

去除位于所述光刻胶去除区的所述金属材料层中的金属材料和所述半导体材料层中的半导体材料；

去除第二厚度的光刻胶；

去除位于所述光刻胶半保留区的所述金属材料层中的金属材料；

去除所述光刻胶层中剩余的光刻胶；

对所述金属材料层中剩余的金属材料进行氧化处理，以形成所述有源层和所述导体化阻挡层。

优选的是，在所述在基底上形成薄膜晶体管有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层的步骤，和所述在所述导体化阻挡层背离所述基底的一侧，通过构图工艺形成包括栅极绝缘层和栅极的图形的步骤之间，还包括：

对所述有源层的源极接触区和漏极接触区进行导体化处理，以使所述有源层的源极接触区和漏极接触区导体化。

优选的是，在所述通过构图工艺形成包括栅极绝缘层和栅极的图形的步骤之后，还包括：

在基底上形成层间绝缘层；

在所述层间绝缘层背离所述基底的一侧，通过构图工艺形成包括薄膜晶体管的源极和漏极的图形；其中，所述源极与所述有源层的源极接触区连接，漏极与所述有源层的漏极接触区连接。

优选的是，在所述在基底上形成薄膜晶体管有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层的步骤之前，还包括：

在基底上，通过构图工艺形成包括遮光图案的图形；其中，所述遮光图案在基底上的正投影覆盖所述有源层在基底上的正投影；

在形成所述遮光图案的背离所述基底的一侧，形成缓冲层。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种薄膜晶体管，包括：

基底；

有源层，位于所述基底上，具有源极接触区、漏极接触区，夹设在所述源极接触区和所述漏极接触区之间的沟道区；

导体化阻挡层，位于所述有源层背离所述基底的一侧，且与所述沟道区对应设置；

栅极绝缘层，位于所述导体化阻挡层背离所述基底的一侧；

栅极，位于所述栅极绝缘层背离所述基底的一侧。

优选的是，所述导体化阻挡层的材料包括金属氧化物。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种阵列基板的制备方法，包括上述的薄膜晶体管的制备方法。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种显示装置，包括上述的薄膜晶体管。

附图说明

图1为现有的薄膜晶体管的制备方法中形成栅极、栅极绝缘层的示意图；

图2为本发明的实施例1的薄膜晶体管的制备方法中形成栅极、栅极绝缘层的示意图；

图3为本发明的实施例2的薄膜晶体管的制备方法的流程图；

图4为本发明的实施例2的薄膜晶体管的制备方法中形成有源层和导体化阻挡层的流程图；

图5为本发明的实施例3中的薄膜晶体管的部分结构示意图；

图6为本发明的实施例3中的薄膜晶体管的结构示意图。

其中附图标记为：10、基底；1'、半导体材料层；11'、第一图案化的有源层；1、有源层；11、源极接触区；12、漏极接触区；13、沟道区；2、栅极绝缘层；3、栅极；4'、金属材料层；41'第一图案化的金属材料层；411'第二图案化的金属材料层；4、导体化阻挡层；5、遮光图案；6、缓冲层；7、层间绝缘层；71、过孔；81、源极；82、漏极；9、光刻胶；9'、光刻胶层；91、第二厚度的光刻胶；92、第一厚度的光刻胶；93、第三厚度的光刻胶；Q1、光刻胶保留区；Q2、光刻胶半保留区；Q3、光刻胶去除区。

具体实施方式

为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

实施例1：

如图2所示，本实施例提供一种薄膜晶体管的制备方法，该制备方法特别适用于顶栅型薄膜晶体管的制备，该方法具体包括如下步骤：

在基底10上形成薄膜晶体管有源层1，以及位于有源层1背离基底10的一侧形成导体化阻挡层4；其中，该导体化阻挡层4与有源层1的沟道区13的位置对应，也即，导体化阻挡层4位于有源层1的沟道区13之上。

在导体化阻挡层4背离基底10的一侧，通过构图工艺形成包括栅极绝缘层2和栅极3的图形。其中，栅极绝缘层2位于有源层1和栅极3之间，且栅极绝缘层2在基底10上的正投影覆盖有源层1的沟道区13在基底10上的正投影，同时，栅极绝缘层2在基底10上的正投影面积小于有源层1的在基底10上的正投影面积。

由于在本实施例的薄膜晶体管的制备方法中，在有源层1的沟道区13背离基底10的一侧形成导体化阻挡层4，这样一来，在形成导体化阻挡层4之后对有源层1的源极接触区11和漏极接触区12进行导体化处理，而无需在通过栅极绝缘层2对有源层1的沟道区13进行保护，从而避免在采用一次构图工艺形成栅极绝缘层2和栅极3时，栅极绝缘层2的边缘和栅极3的边缘之间存在较大的CD bias，也即栅极3图案化后，其上方的光刻胶图案的线宽无需比栅极3图案的线宽宽太多，进而有助于实现面板的高分辨率的实现。

在此需要说明的是，栅极绝缘层2之所以与栅极3一起图案化的原因是，以避免栅极绝缘层2完全覆盖有源层1的源极接触区11和漏极接触区12，以使后续工艺中所形成源极和漏极可以直接与有源层1连接，而无需再对栅极绝缘层2进行刻蚀。当然，栅极绝缘层2也可以保持整层结构，只是在后续形成源极和漏极时多一次刻蚀工艺。

实施例2：

如图3所示，本实施例提供一种薄膜晶体管的制备方法，具体可以包括如下步骤：

步骤一、在基底10上，通过构图工艺形成包括遮光图案5的图形；并在形成遮光图案5的基底10上形成缓冲层6。

其中，遮光图案5在基底10上的正投影覆盖待形成的薄膜晶体管的有源层1在基底10上的正投影，用以防止光线(例如：背光源所发出的光)照射至有源层1，刺激有源层1产生的光生载流子，破坏有源层1的电学性能；遮光图案5的材料包括钼(Mo)、铝(Al)、钼铝合金或者这几者中的组合。

缓冲层6沉积过程中，通入包含氨气(NH3)、氮气(N2)、硅烷(SiHx)与氢气(H2)的流动循环的混合气体进行化学气相沉积，形成缓冲层6。所形成的缓冲层6包括SiN、SiON、SiO、SiO2等。

步骤二、通过一次构图工艺，形成包括薄膜晶体管的有源层1，以及位于有源层1背离基底10一侧的导体化阻挡层4；其中，导体化阻挡层4与有源层1的沟道区13位置对应的位置。

其中，导体化阻挡层4的材料包括金属氧化物，有源层1的材料包括多晶硅或者非晶硅；如图4所示，该步骤具体可以采用如下步骤实现：

1、在基底10上依次形成半导体材料层1'、金属材料层4'、光刻胶层9'，并采用不同精度的掩膜版(例如：半色调掩膜版或者灰阶掩膜版)对光刻胶层9'进行曝光，形成与待形成的有源层1的沟道区13位置对应的光刻胶保留区，与待形成的有源层1的源极接触区11、漏极接触区12位置对应的光刻胶半保留区，与剩余位置对应的光刻胶去除区。其中，金属材料层4'的材料包括铜(Cu)、银(Ag)、锰(Mn)中的任意一种；金属材料层4'的厚度在之间。

2、采用一定光强紫外线照射掩膜版，去除光刻胶层9'中位于光刻胶去除区的光刻胶，以及位于光刻胶半保留区中一定厚度的光刻胶；其中，光刻胶半保留区中剩余的光刻胶为第二厚度的光刻胶91；光刻胶保留区中的光刻胶为第一厚度的光刻胶91。

3、去除位于光刻胶去除区的金属材料层4'中的金属材料和半导体材料层1'中的半导体材料；形成第一图案化的有源层111'和第一图案化的金属材料层41'。

4、去除第二厚度的光刻胶91，也即去除光刻胶半保留区中剩余的光刻胶，以及位于光刻胶保留区中的第二厚度的光刻胶，剩余第三厚度的光刻胶93。

5、去除位于光刻胶半保留区的金属材料层4'中的金属材料，形成第二图案化的金属材料层411'。

6、去除光刻胶层9'中剩余的光刻胶，也即金属材料层4'上方无光刻胶覆盖。

7、对金属材料层4'中剩余的金属材料进行氧化处理，以使金属材料转变为金属氧化物，以形成有源层1和导体化阻挡层4。

步骤三、对有源层1的源极接触区11和漏接接触区进行导体化处理，具体的可以采用He气处理，以使有源层1的源极接触区11和漏接接触区导体化。

步骤四、通过一次构图工艺，形成包括栅极绝缘层2和栅极3的图形。

在该步骤中，具体的可以依次沉积栅极3绝缘材料层和栅极3金属材料层，并利用湿法刻蚀形成栅极3图形，利用干法刻蚀形成栅极绝缘层2(图案)；其中，栅极绝缘层2在基底10上的正投影覆盖有源层1的沟道区13在基底10上的正投影，同时，栅极绝缘层2在基底10上的正投影面积小于有源层1的在基底10上的正投影面积。当然，栅极绝缘层2也可以保持整层结构，当然，栅极绝缘层2也可以保持整层结构，只是在后续形成源极和漏极时多一次刻蚀工艺。

步骤五、形成层间绝缘层7，并在层间绝缘层7(和栅极绝缘层2)中对应源极接触区11和漏极接触区12的位置刻蚀过孔71。

步骤六、通过构图工艺形成包括薄膜晶体管的源极81和漏极82的图形，源极81和漏极82分别通过相对应的过孔71与有源层1的源极接触区11和漏极接触区12连接。

至此完成薄膜晶体管的制备。

相应的在本实施例中还可提供一种阵列基板的制备方法，该方法包括上述的薄膜晶体管的制备方法。

若该阵列基板为OLED基板时，该制备方法还可以包括在薄膜晶体的源极81和漏极82所在层之上形成平坦化层；在平坦化层之上通过构图工艺形成包括OLED器件的阳极的图形；其中，OLED器件的阳极通过贯穿平坦化层的过孔与薄膜晶体管的漏极82连接；之后，通过蒸镀工艺形成OLED器件的发光层和阴极。

若阵列基板为液晶面板用阵列基板，该制备方法还可以包括在薄膜晶体的源极81和漏极82所在层之上形成平坦化层；在平坦化层之上通过构图工艺形成像素电极；该像素电极通过贯穿平坦化层的过孔与薄膜晶体管的漏极82连接。

当然，该阵列基板的制备方法也不仅包含上述步骤，还可以包含形成存储电容的元件的步骤，在此不再一一列举。

实施例3：

如图5所示，本实施例中提供了一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管可以采用实施例1或2中的制备方法制备。该薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管，其包括基底10；有源层1，位于基底10上，具有源极接触区11、漏极接触区12，夹设在源极接触区11和漏极接触区12之间的沟道区13；导体化阻挡层4，位于有源层1背离基底10的一侧，且与沟道区13对应设置；栅极绝缘层2，位于导体化阻挡层4背离基底10的一侧；栅极3，位于栅极绝缘层2背离基底10的一侧。

由于在本实施例的薄膜晶体管中，在有源层1的沟道区13背离基底10的一侧形成导体化阻挡层4，这样一来，在形成导体化阻挡层4之后对有源层1的源极接触区11和漏极接触区12进行导体化处理，而无需在通过栅极绝缘层2对有源层1的沟道区13进行保护，从而避免在采用一次构图工艺形成栅极绝缘层2和栅极3时，栅极绝缘层2的边缘和栅极3的边缘之间存在较大的CD bias，也即栅极3图案化后，其上方的光刻胶图案的线宽无需比栅极3图案的线宽宽太多，进而有助于实现面板的高分辨率的实现。

其中，导体化阻挡层4的材料包括金属氧化物，该金属氧化物具体是通过对金属材料进行氧化处理得到，可以理解的，该种金属氧化物应当为绝缘材料。其中，金属材料可以是铜(Cu)、银(Ag)、锰(Mn)中的任意一种。

当然，如图6所示，该薄膜晶体管还包括位于栅极3所在层上方的层间绝缘层7，以及位于层间绝缘层7上方的薄膜晶体管的源极81和漏极82；其中，源极81和漏极82分别通过相对应的过孔与有源层1的源极接触区11和漏极接触区12连接。在基底10与有源层1之间还依次设置有当光图案和缓冲层6。

实施例4：

本实施例中提供了一种显示装置，该显示装置包括实施例3中的薄膜晶体管，故其性能较高。

该显示装置可以为：液晶面板、电子纸、OLED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。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：

在基底上形成薄膜晶体管的有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层；其中，所述导体化阻挡层与所述有源层的沟道区的位置对应；

在所述导体化阻挡层背离所述基底的一侧，通过构图工艺形成包括栅极绝缘层和栅极的图形。

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述有源层和所述导体化阻挡层采用一次构图工艺形成。

3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述导体化阻挡层材料包括金属氧化物；所述在基底上形成薄膜晶体管有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层的步骤，包括：

在基底上依次形成半导体材料层、金属材料层、光刻胶层，并采用不同精度的掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，形成与待形成的有源层的沟道区位置对应的光刻胶保留区，与待形成的有源层的源极接触区、漏极接触区位置对应的光刻胶半保留区，与剩余位置对应的光刻胶去除区；

去除光刻胶层中位于所述光刻胶去除区的光刻胶，以及位于所述光刻胶半保留区中第一厚度的光刻胶；其中，所述光刻胶半保留区中剩余的光刻胶的厚度为第二厚度；

去除位于所述光刻胶去除区的所述金属材料层中的金属材料和所述半导体材料层中的半导体材料；

去除第二厚度的光刻胶；

去除位于所述光刻胶半保留区的所述金属材料层中的金属材料；

去除所述光刻胶层中剩余的光刻胶；

对所述金属材料层中剩余的金属材料进行氧化处理，以形成所述有源层和所述导体化阻挡层。

4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在所述在基底上形成薄膜晶体管有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层的步骤，和所述在所述导体化阻挡层背离所述基底的一侧，通过构图工艺形成包括栅极绝缘层和栅极的图形的步骤之间，还包括：

对所述有源层的源极接触区和漏极接触区进行导体化处理，以使所述有源层的源极接触区和漏极接触区导体化。

5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在所述通过构图工艺形成包括栅极绝缘层和栅极的图形的步骤之后，还包括：

在基底上形成层间绝缘层；

在所述层间绝缘层背离所述基底的一侧，通过构图工艺形成包括薄膜晶体管的源极和漏极的图形；其中，所述源极与所述有源层的源极接触区连接，漏极与所述有源层的漏极接触区连接。

6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，在所述在基底上形成薄膜晶体管有源层，以及位于所述有源层背离所述基底的一侧形成导体化阻挡层的步骤之前，还包括：

在基底上，通过构图工艺形成包括遮光图案的图形；其中，所述遮光图案在基底上的正投影覆盖所述有源层在基底上的正投影；

在形成所述遮光图案的背离所述基底的一侧，形成缓冲层。

7.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：

基底；

有源层，位于所述基底上，具有源极接触区、漏极接触区，夹设在所述源极接触区和所述漏极接触区之间的沟道区；

导体化阻挡层，位于所述有源层背离所述基底的一侧，且与所述沟道区对应设置；

栅极绝缘层，位于所述导体化阻挡层背离所述基底的一侧；

栅极，位于所述栅极绝缘层背离所述基底的一侧。

8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述导体化阻挡层的材料包括金属氧化物。

9.一种阵列基板的制备方法，其特征在于，包括权利要求1-6中任一项所述的薄膜晶体管的制备方法。

10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求7或8所述的薄膜晶体管。