CN109742089B - 显示基板、显示装置和显示基板的制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种显示基板、显示装置和显示基板的制造方法，属于显示技术领域，其可至少部分解决现有的显示基板中，硅基晶体管的层间介质层中的氢离子扩散至氧化物半导体基晶体管中的有源区的问题。本发明的显示基板中，第一有源区的材料包括硅材料，第二有源区的材料包括氧化物半导体材料；第一栅极与第一源漏极之间设置有第一层间介质层，第二有源区位于第一层间介质层背向基底的一侧，第二有源区与第一层间介质层之间设置有阻挡层，阻挡层用于阻挡第一层间介质层中的氢离子扩散至第二有源区中。

Description

显示基板、显示装置和显示基板的制造方法

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种显示基板、一种显示装置、一种显示基板的制造方法。

背景技术

现有的一类显示基板中，将硅基薄膜晶体管(有源区由硅材料形成)与氧化物半导体基薄膜晶体管(有源区由氧化物半导体材料形成)制作在同一基底上。通常的做法是首先制作硅基薄膜晶体管，随后在硅基薄膜晶体管的层结构之上制造氧化物半导体基薄膜晶体管。由于硅材料形成的有源区通常需要氢离子处理以减少其中的缺陷，存在硅基薄膜晶体管各结构中残留的氢离子向氧化物半导体构成的有源区扩散的现象，这会造成氧化物半导体由半导体转朝向导体转化，造成器件性能变差。

发明内容

本发明至少部分解决现有的显示基板中，硅基薄膜晶体管中的氢离子影响氧化物半导体薄膜晶体管器件性能的问题，提供一种显示基板以及一种显示基板的制造方法。

根据本发明第一方面，提供一种显示基板，包括：基底以及设置在基底上的第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管均为水平型晶体管，第一晶体管包括第一栅极、第一有源区、第一源漏极，第二晶体管包括第二栅极、第二有源区、第二源漏极；

第一有源区的材料包括硅材料，第二有源区的材料包括氧化物半导体材料；

第一栅极与第一源漏极之间设置有第一层间介质层，第二有源区位于第一层间介质层背向基底的一侧，第二有源区与第一层间介质层之间设置有阻挡层，阻挡层用于阻挡第一层间介质层中的氢离子扩散至第二有源区中。

可选地，阻挡层的材料为氧化石墨烯。

可选地，第一源漏极和第二栅极同层设置。

可选地，第一源漏极、第二栅极的材料包括石墨烯；

第一源漏极和第二栅极均是由与阻挡层同层设置的氧化石墨烯经过还原后得到。

根据本发明第二方面，提供一种显示装置，其特征在于，包括根据本发明第一方面的显示基板。

根据本发明第三方面，提供一种显示基板的制造方法，包括：

在基底上形成第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管均为水平型晶体管，第一晶体管包括第一栅极、第一有源区、第一源漏极，第二晶体管包括第二栅极、第二有源区、第二源漏极，第一有源区的材料包括硅材料，第二有源区的材料包括氧化物半导体材料，第一栅极与第一源漏极之间形成有第一层间介质层，第二有源区位于第一层间介质层背向所述基底的一侧；

在第二有源区和第一层间介质层之间形成阻挡层，阻挡层用于阻挡第一层间介质层中的氢离子扩散至第二有源区中。

可选地，形成第一晶体管、形成第二晶体管和形成阻挡层的步骤具体包括：

在基底上形成第一有源区；

在第一有源区背向基底的一侧形成第一栅绝缘层；

在第一栅绝缘层背向基底的一侧形成第一栅极；

在第一栅极背向基底的一侧形成第一层间介质层；

在第一层间介质层背向基底的一侧形成第一源漏极，第一源漏极与第一有源区过孔连接；

在第一层间介质层背向基底的一侧形成阻挡层；

在第一层间介质层背向基底的一侧形成第二栅极；

在第二栅极背向基底的一侧形成第二栅绝缘层；

在第二栅绝缘层背向基底的一侧形成第二有源区；

在第二有源区背向基底的一侧形成第二源漏极，第二源漏极与第二有源区连接。

可选地，阻挡层的材料为氧化石墨烯。

可选地，第一源漏极和第二栅极的材料包括石墨烯；

形成阻挡层、形成第一源漏极、形成第二栅极的步骤具体包括：

在第一层间介质层背向基底的一侧形成氧化石墨烯薄膜；

对氧化石墨烯薄膜上待形成第一源漏极的第一预定区域和待形成第二栅极的第二预定区域进行还原处理，以使得位于第一预定区域和第二预定区域的氧化石墨烯转变为石墨烯，位于第一预定区域的石墨烯构成第一源漏极，位于第二预定区域的石墨烯构成第二源漏极，未被还原的氧化石墨烯构成阻挡层。

可选地，第一源漏极和第二栅极的材料包括石墨烯；

形成阻挡层、形成第一源漏极、形成第二栅极的步骤具体包括：

在第一层间介质层背向基底的一侧形成石墨烯薄膜；

对石墨烯薄膜上待形成第一源漏极的第一预定区域和待形成第二栅极的第二预定区域以外的区域进行氧化处理，以使得位于第一预定区域和第二预定区域以外区域的石墨烯转变为氧化石墨烯，位于第一预定区域的石墨烯构成第一源漏极，位于第二预定区域的石墨烯构成第二源漏极，经氧化得到的氧化石墨烯构成阻挡层。

附图说明

图1为本发明的实施例的一种显示基板的截面图；

图2-图5为图1所示显示基板在制造的不同阶段的截面图；

其中，附图标记为：1、基底；2、缓冲层；31、第一有源区；32、第一栅极；33、第一源漏极；33a、过孔；34、第一栅绝缘层；35、第一层间介质层；41、第二有源区；42、第二栅极；43、第二源漏极；44、第二栅绝缘层；45、第二层间介质层；5、阻挡层；5a、氧化石墨烯薄膜；6、平坦化层；10、光刻胶掩模版。

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。

在本发明中，两结构“同层设置”是指二者是由同一个材料层形成的，故它们在层叠关系上处于相同层中，但并不代表它们与基底间的距离相等，也不代表它们与基底间的其它层结构完全相同。

在本发明中，“构图工艺”是指形成具有特定的图形的结构的步骤，其可为光刻工艺，光刻工艺包括形成材料层、涂布光刻胶、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等步骤中的一步或多步；当然，“构图工艺”也可为压印工艺、喷墨打印工艺等其它工艺。

实施例1：

参见图1，本实施例提供一种显示基板，包括：基底1以及设置在基底1上的第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管均为水平型晶体管，第一晶体管包括第一栅极32、第一有源区31、第一源漏极33，第二晶体管包括第二栅极42、第二有源区41、第二源漏极43。第一有源区31的材料包括硅材料，第二有源区41的材料包括氧化物半导体材料。

第一栅极32与第一源漏极33之间设置有第一层间介质层35，第二有源区41位于第一层间介质层35背向基底1的一侧，第二有源区41与第一层间介质层35之间设置有阻挡层5，阻挡层5用于阻挡第一层间介质层35中的氢离子扩散至第二有源区41中。

无论第一晶体管是顶栅型晶体管还是底栅型晶体管，其由硅材料形成的第一有源区31先于第二晶体管的第二有源区41形成。通常需要向硅材料形成的第一有源区31注入氢离子从而减少其中的缺陷，这样在第一晶体管中的各个结构中难免会有残留的氢离子，第一层间介质层35就成为第一晶体管中的氢离子向第二晶体管的第二有源区41扩散的一个边界。阻挡层5设置在第一层间介质层35朝向第二有源区41的一侧，从而可以阻挡氢离子的扩散。

可选地，阻挡层5的材料为氧化石墨烯。氧化石墨烯本身为绝缘材料，并且富含多种含氧功能基团，能够以氢键的方式有效吸附还原性气体分子，从而将从第一层间介质层35向第二有源区41方向扩散的氢离子阻挡下来。

当然作为能够阻挡氢离子的运动的其他类型的材料也可用于制作阻挡层5。

可选地，第一源漏极33和第二栅极42同层设置。即在制作第一源漏极33的同时制作第二栅极42。这种情况下，第二晶体管为底栅型晶体管。

可选地，第一源漏极33、第二栅极42的材料包括石墨烯；第一源漏极33和第二栅极42均是由与阻挡层5同层设置的氧化石墨烯经过还原后得到。

即采用同一层氧化石墨烯材料，通过对其局部区域进行还原得到第一源漏极33和第二栅极42。这种实施方式中，不需要为阻挡层5单独设置一个层结构，简化器件的结构，当然也简化了工艺。

实施例2：

本实施例提供一种显示装置，其包括实施例1的显示基板。

具体的，该显示装置可为液晶显示面板、发光二极管(OLED)显示面板、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。

实施例3：

本实施例提供一种显示基板的制造方法，包括：

在基底1上形成第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管均为水平型晶体管，第一晶体管包括第一栅极32、第一有源区31、第一源漏极33，第二晶体管包括第二栅极42、第二有源区41、第二源漏极43，第一有源区31的材料包括硅材料，第二有源区41的材料包括氧化物半导体材料，第一栅极32与第一源漏极33之间形成有第一层间介质层35，第二有源区41位于第一层间介质层35背向所述基底1的一侧；

在第二有源区41和第一层间介质层35之间形成阻挡层5，阻挡层5用于阻挡第一层间介质层35中的氢离子扩散至第二有源区41中。

即在形成用于第一晶体管的第一层间介质层35之后形成形成阻挡层5，阻挡第一晶体管中各个结构内的氢离子的扩散。在阻挡层5形成之后再制作第二晶体管的第二有源区41。从而保护第二有源区41不被还原而影响器件性能。

以下以第一晶体管为顶栅型晶体管为例介绍一个具体的实施方式。形成第一晶体管、形成第二晶体管和形成阻挡层5的步骤具体包括：

第一步，在基底1上形成第一有源区31。

该基底1可以是玻璃基底1，当然也可以是柔性基底1，例如PI。随后在基底1上形成一层缓冲层2。随后利用构图工艺形成第一有源区31，第一有源区31的材料优选为低温多晶硅，当然也可以采用非晶硅。

第二步，在第一有源区31背向基底1的一侧形成第一栅绝缘层34。

具体地，第一栅绝缘层34的结构可以是一层硅的氧化物(SiO_x)，也可以是硅的氧化物层以及硅的氮化物(SiN_x)层交替设置的结构。

第三步，在第一栅绝缘层34背向基底1的一侧形成第一栅极32。

第一栅极32的选材可以是金属，例如铝或铜。

第四步，在第一栅极32背向基底1的一侧形成第一层间介质层35。

首先形成硅的氮化物或者二氧化硅的薄膜，随后对该薄膜进行1-3min的活化处理，温度优选设为600℃。随后进行30min的氢化处理，温度设置在380-420℃之间。从而得到第一层间介质层35，并且在得到第一层间介质层35的过程中还对第一有源区31中的缺陷进行了修补。

第四步完成的产品形态参见图2。

第五步，在第一层间介质层35背向基底1的一侧形成第一源漏极33，第一源漏极33与第一有源区31过孔33a连接。

第六步，在第一层间介质层35背向基底1的一侧形成阻挡层5。阻挡层5的材料可以为氧化石墨烯。

第七步，在第一层间介质层35背向基底1的一侧形成第二栅极42。

以上第五步至第七步可以按照顺序依次完成，即第一源漏极33、阻挡层5、第二栅极42分别属于不同的层结构。当然这三个结构也可以是由同一层材料处理得到。

首先，通过光刻和刻蚀的工艺形成直达第一有源区31的过孔33a。此时的产品形态参见图3。

随后，在第一层间介质层35背向基底1的一侧形成氧化石墨烯薄膜5a。具体为将氧化石墨烯材料分散在溶剂中形成悬浮液，之后将悬浮液涂布在第一层间介质层35上，最后加热溶剂使之蒸干得到氧化石墨烯薄膜5a。其中的溶剂可选择挥发性好的乙醇等物质。同时在溶剂中添加聚甲基丙烯酸甲酯，并调整其浓度使得便于涂布和成膜的操作。注意，此时用于形成第一源漏极33的过孔33a需要被填满。此时的产品形态参见图4。

最后，对氧化石墨烯薄膜5a上待形成第一源漏极33的第一预定区域和待形成第二栅极42的第二预定区域进行还原处理，以使得位于第一预定区域和第二预定区域的氧化石墨烯转变为石墨烯，位于第一预定区域的石墨烯构成第一源漏极33，位于第二预定区域的石墨烯构成第二源漏极43，未被还原的氧化石墨烯构成阻挡层5。

具体地，涂覆光刻胶并进行曝光和显影的工艺得到光刻胶掩模。氧化石墨烯薄膜5a被光刻胶掩模版10暴露出第一预定区域(图5中光刻胶掩模板左侧的两个开口)和第二预定区域(图5中光刻胶掩模板最右侧开口)。利用等离子体对暴露出的第一预定区域和第二预定区域进行处理，使这些区域内的氧化石墨烯发生还原反应变为导电的石墨烯。当然被光刻胶掩模版10覆盖的区域仍为绝缘的氧化石墨烯。等离子体可选为氢或氩等。此时的产品形态参见图5。随后需要移除光刻胶掩模版10。

这种实施方式中，采用同一层材料即可形成阻挡层5、第一源漏极33、第二栅极42，工艺步骤简单，产品结构简单，而且氧化石墨烯能有效地阻挡氢离子的扩散。

当然以上实施方式也可替换为：

首先，在第一层间介质层35背向基底1的一侧形成石墨烯薄膜。

然后，对石墨烯薄膜上待形成第一源漏极33的第一预定区域和待形成第二栅极42的第二预定区域以外的区域进行氧化处理，以使得位于第一预定区域和第二预定区域以外区域的石墨烯转变为氧化石墨烯，位于第一预定区域的石墨烯构成第一源漏极33，位于第二预定区域的石墨烯构成第二源漏极43，经氧化得到的氧化石墨烯构成阻挡层5。

即对同一层石墨烯中的部分区域进行氧化处理得到阻挡层5，未被氧化的石墨烯作为第一源漏极33和第二栅极42。

第八步，在第二栅极42背向基底1的一侧形成第二栅绝缘层44。

第九步，在第二栅绝缘层44背向基底1的一侧形成第二有源区41。

第十步，在第二有源区41背向基底1的一侧形成第二源漏极43，第二源漏极43与第二有源区41连接。具体地，其中第二源漏极43与第二有源区41之间形成第二层间介质层45。最后形成覆盖第二源漏极43的平坦化层6。第十步完成后的产品形态参见图1。

以上第八步至第十步均可依据现有技术实施，在此不做特别限定。

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 (8)

1.一种显示基板，其特征在于，包括：基底以及设置在基底上的第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管均为水平型晶体管，第一晶体管包括第一栅极、第一有源区、第一源漏极，第二晶体管包括第二栅极、第二有源区、第二源漏极；

第一有源区的材料包括硅材料，第二有源区的材料包括氧化物半导体材料；

第一栅极与第一源漏极之间设置有第一层间介质层，第二有源区位于第一层间介质层背向基底的一侧，第二有源区与第一层间介质层之间设置有阻挡层，阻挡层用于阻挡第一层间介质层中的氢离子扩散至第二有源区中；其中，所述阻挡层的材料为氧化石墨烯。

2.根据权利要求1所述的显示基板，其特征在于，第一源漏极和第二栅极同层设置。

3.权利要求2所述的显示基板，其特征在于，第一源漏极、第二栅极的材料包括石墨烯；

第一源漏极和第二栅极均是由与阻挡层同层设置的氧化石墨烯经过还原后得到。

4.一种显示装置，其特征在于，包括根据权利要求1-3任意一项所述的显示基板。

5.一种显示基板的制造方法，其特征在于，包括：

在基底上形成第一晶体管和第二晶体管，第一晶体管和第二晶体管均为水平型晶体管，第一晶体管包括第一栅极、第一有源区、第一源漏极，第二晶体管包括第二栅极、第二有源区、第二源漏极，第一有源区的材料包括硅材料，第二有源区的材料包括氧化物半导体材料，第一栅极与第一源漏极之间形成有第一层间介质层，第二有源区位于第一层间介质层背向所述基底的一侧；

在第二有源区和第一层间介质层之间形成阻挡层，阻挡层用于阻挡第一层间介质层中的氢离子扩散至第二有源区中；其中，所述阻挡层的材料为氧化石墨烯。

6.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，形成第一晶体管、形成第二晶体管和形成阻挡层的步骤具体包括：

在基底上形成第一有源区；

在第一有源区背向基底的一侧形成第一栅绝缘层；

在第一栅绝缘层背向基底的一侧形成第一栅极；

在第一栅极背向基底的一侧形成第一层间介质层；

在第一层间介质层背向基底的一侧形成第一源漏极，第一源漏极与第一有源区过孔连接；

在第一层间介质层背向基底的一侧形成阻挡层；

在第一层间介质层背向基底的一侧形成第二栅极；

在第二栅极背向基底的一侧形成第二栅绝缘层；

在第二栅绝缘层背向基底的一侧形成第二有源区；

在第二有源区背向基底的一侧形成第二源漏极，第二源漏极与第二有源区连接。

7.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，第一源漏极和第二栅极的材料包括石墨烯；

形成阻挡层、形成第一源漏极、形成第二栅极的步骤具体包括：

在第一层间介质层背向基底的一侧形成氧化石墨烯薄膜；

对氧化石墨烯薄膜上待形成第一源漏极的第一预定区域和待形成第二栅极的第二预定区域进行还原处理，以使得位于第一预定区域和第二预定区域的氧化石墨烯转变为石墨烯，位于第一预定区域的石墨烯构成第一源漏极，位于第二预定区域的石墨烯构成第二源漏极，未被还原的氧化石墨烯构成阻挡层。

8.根据权利要求5所述的制造方法，其特征在于，第一源漏极和第二栅极的材料包括石墨烯；

形成阻挡层、形成第一源漏极、形成第二栅极的步骤具体包括：

在第一层间介质层背向基底的一侧形成石墨烯薄膜；

对石墨烯薄膜上待形成第一源漏极的第一预定区域和待形成第二栅极的第二预定区域以外的区域进行氧化处理，以使得位于第一预定区域和第二预定区域以外区域的石墨烯转变为氧化石墨烯，位于第一预定区域的石墨烯构成第一源漏极，位于第二预定区域的石墨烯构成第二源漏极，经氧化得到的氧化石墨烯构成阻挡层。

Images