CN109841581A - 薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及显示技术领域，公开一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板及装置。其中，薄膜晶体管，包括基板、依次设置于所述基板上的绝缘层和有源层；所述薄膜晶体管还包括位于所述有源层与所述基板之间的导热结构，所述导热结构的导热性能优于所述绝缘层。上述薄膜晶体管(TFT)中，在有源层与所述基板之间设置有导热性能较优的导热结构，可以使有源层自加热产生的热量被快传地传递至基板进而导出，从而有效避免热量积累，进而可以缓解自加热效应对TFT电特性造成的影响，改善TFT电特性，提高TFT的稳定性和良率。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板及装置。
背景技术
随着显示器件朝高分辨率及柔性特性的演进，低温多晶硅(LTPS)凭借其高载流子迁移率成为了不可或缺的薄膜晶体管(TFT)有源层材料，在LCD和AMOLED制造中被广泛运用。
LTPS的结构来源于金属-氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的SOI(Silicon-On-Insulator)技术，采用顶栅结构方式。有研究表明，随着漏极电压(Vd)增大及负载时间变长，有源层的自加热效应(self-heating effect)会导致TFT的阈值电压(Vth)发生漂移，且TFT沟道区面积越大，该效应影响越显著。以AMOLED常用的PMOS型LTPS TFT为例，自加热效应会使得Vth发生负偏，漏电流增大，且对于沟道面积较大的DTFT(Drive TFT)来说影响更加显著，而这对于正常显示来说显然是不希望发生的，有必要针对该问题提出解决方法。
发明内容
本发明公开了一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板、显示面板及装置，目的是减小TFT自加热效应的影响，改善TFT的电性能和稳定性。
为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：
一种薄膜晶体管，包括基板、依次设置于所述基板上的绝缘层和有源层；所述薄膜晶体管还包括位于所述有源层与所述基板之间的导热结构，所述导热结构的导热性能优于所述绝缘层。
上述薄膜晶体管(TFT)中，在有源层与所述基板之间设置有导热性能较优的导热结构，可以使有源层自加热产生的热量被快传地传递至基板进而导出，从而有效避免热量积累，进而可以缓解自加热效应对TFT电特性造成的影响，改善TFT电特性，提高TFT的稳定性和良率。
可选的，所述导热结构为金属材料。
可选的，所述导热结构包括至少一个从所述基板至所述有源层方向延伸的导热柱。
可选的，所述导热柱的两端分别与所述基板和所述有源层相接触；或者，所述导热柱朝向所述有源层的一端不与所述有源层相接触。
可选的，所述导热结构位于所述有源层的沟道区域与所述基板之间。
可选的，所述导热结构包括多个所述导热柱，其中，所述有源层的沟道区域与所述基板之间的导热柱的密度大于所述有源层的其它区域与所述基板之间的导热柱的密度。
可选的，所述导热结构还包括位于所述绝缘层和所述基板之间的导热层。
可选的，所述薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管。
可选的，所述基板为不锈钢材料。
一种阵列基板，包括上述任一技术方案中所述的薄膜晶体管。
一种显示面板，包括上述技术方案中所述的阵列基板。
一种显示装置，包括上述技术方案中所述的显示面板。
一种如上述任一技术方案中所述的薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：
在基板上形成绝缘层和导热结构；
在所述绝缘层和导热结构上制备有源层。
可选的，在基板上形成绝缘层和导热结构，包括：
在基板上制备绝缘层，并利用第一次构图工艺在所述绝缘层中形成至少一个过孔；
在所述绝缘层上沉积金属层，并利用第二次构图工艺形成导热结构的图形，所述导热结构包括位于所述过孔中的导热柱。
可选的，在基板上形成绝缘层和导热结构，包括：
在基板上制备金属层，并利用构图工艺形成导热结构的图形，所述导热结构包括至少一个从所述基板至所述有源层方向延伸的导热柱；
在所述导热结构上制备绝缘层。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的部分结构示意图；
图3为本发明另一实施例提供的一种薄膜晶体管的部分结构示意图；
图4为本发明另一实施例提供的一种薄膜晶体管的部分结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管在制备过程中的结构示意图；
图6为本发明另一实施例提供的一种薄膜晶体管在制备过程中的结构示意图；
图7为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的制备方法流程图。
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做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。
第一方面，如图1至图4所示，本发明实施例提供了一种薄膜晶体管(TFT)，该薄膜晶体管包括基板1、依次设置于所述基板1上的绝缘层2和有源层3；所述薄膜晶体管还包括位于所述有源层3与所述基板1之间的导热结构4，所述导热结构4的导热性能优于所述绝缘层2。
上述薄膜晶体管(TFT)中，在有源层3与所述基板1之间设置有导热性能较优的导热结构4，可以使有源层3自加热产生的热量被快传地传递至基板1进而导出，从而有效避免热量积累，进而可以缓解自加热效应对TFT电特性造成的影响，改善TFT电特性，提高TFT的稳定性和良率。
如图1所示，一种具体的实施例中，所述薄膜晶体管可以为低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)，即有源层3为低温多晶硅层。LTPS TFT具有较高的载流子迁移率，漏电流较大，自发热现象明显；通过在LTPS TFT中设置导热结构4，可以更加显著地缓解自加热效应产生的影响，进而对于LTPS TFT的性能、稳定性和良率的改善效果比较显著。
一种具体的实施例，所述导热结构4可以为金属材料。示例性的，可以优选传热性和热稳定性均较好的金属材料，例如钼(Mo)、铝(Al)等。
如图1至图4所示，一种具体的实施例，所述导热结构4可以包括至少一个从所述基板1至所述有源层3方向延伸的导热柱41。示例性的，导热结构4可以包括多个所述导热柱41，多个导热柱41可以为均匀分布。
一方面，由于导热柱41结构体积较小且设置于绝缘层2内，因此对TFT结构和性能的影响比较小；另一方面，导热柱41沿基板1至有源层3方向延伸，可以将有源层3自加热产生的热量高效地传递至基板1，对于TFT的性能和稳定性的改善效果较好。
一种具体的实施例，如图2所示，所述导热柱41的两端可以分别与所述基板1和所述有源层3相接触，即导热柱41贯穿绝缘层2。此时，有源层3自加热产生的热量可以高效地通过导热柱41传递至基板1，导热结构4对于TFT的性能和稳定性的改善效果较好。
另一种具体的实施例，如图3所示，所述导热柱41朝向基板1的一端与基板1接触、而朝向所述有源层3的一端不与所述有源层3相接触。此时，由于导热结构4不与有源层3接触，进而当LTPS TFT进行准分子激光退火(ELA)工艺时，可以避免有源层3的温度下降太快而影响a-Si的晶化，从而保证形成的P-Si的性能，即保证最终LTPS TFT有源层3的性能。
一种具体的实施例，如图1所示，所述导热结构4可以位于所述有源层3的沟道区域A与所述基板1之间，即导热结构4位于沟道区域A下方，以加强沟道区域A与所述基板1之间的导热性。
另一种具体的实施例，所述导热结构4包括多个所述导热柱41，其中，所述有源层3的沟道区域A与所述基板1之间的导热柱41的密度大于所述有源层3的其它区域与所述基板1之间的导热柱41的密度，即，位于沟道区域A下方的导热柱41的密度大于其他区域下方的导热柱41的密度，换句话说，即着重加强有源层3的沟道区域A与基板1之间的导热性。
由于沟道区域A的自发热现象明显，易产生热量积累，因此，通过着重加强沟道区域A与基板1之间的导热性，可以产生比较显著的导热效果；例如，对于DTFT(Drive TFT)，其沟道面积较大，自发热效果明显，通过加强其沟道区与基板之间的导热性，可以有效地缓解自加热现象的影响，比较显著地改善其电性能的稳定性。
一种具体的实施例中，本发明提供的导热柱41可以包括多种形式，例如，其横截面可以包括圆形、多边形、不规则图形等各种形状；并且，沿其高度方向(延伸方向)上，其横截面的形状和尺寸可以发生变化，如沿其高度方向上横截面尺寸可以逐渐变小，以使导热柱41呈锥状体，或者，导热柱41底部的横截面可以为方形、顶部的横截面可以为圆形，等等。
一种具体的实施例，如图4所示，所述导热结构4还可以包括位于所述绝缘层2和所述基板1之间的导热层42。
具体的，在基板1和绝缘层2之间沉积一层整面导热层42，可以促进热量的扩散，从而可以进一步提高对TFT产生的热量的传导和散热效果，进而提高TFT的稳定性和良率。
示例性的，所述导热层42可以为金属材料，可以优选传热性和热稳定性均较好的金属材料，例如钼(Mo)、铝(Al)等。
示例性的，导热层42和导热柱41可以为一体式结构，且可以通过构图工艺制备。
一种具体的实施例，基板1可以采用传统的玻璃(Glass)或者聚酰亚胺(PI)材料，或者，还可以采用导热性更好的材料制备，例如不锈钢材料。
一种具体的实施例，绝缘层2为无机膜层，可以采用氧化硅(SiOx)和氮化硅(SiNx)等材料制备，具体的，根据膜层材料的不同，绝缘层2可以包括隔离层(barrier)和缓冲层(buffer)两层结构。或者，绝缘层2也可以采用导热性更好的无机材料制备，在此不做限定。
第二方面，本发明实施例还提供一种阵列基板，该阵列基板包括上述任一实施例中所述的薄膜晶体管。
第三方面，本发明实施例还提供一种显示面板，该显示面板包括上述实施例中所述的阵列基板。
具体的，该显示面板可以为电致发光显示面板(AMOLED)，也可以为液晶显示面板(LCD)。
第四方面，本发明实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括上述实施例中所述的显示面板。
由于本发明提供的TFT，能够缓解自加热效应对TFT电特性造成的影响，改善TFT电特性，提高TFT的稳定性和良率，进而可以提升本发明提供的阵列基板、显示面板和显示装置的稳定性和良率。
第五方面，基于上述任一实施例中所述的薄膜晶体管，本发明实施例还提供一种薄膜晶体管的制备方法，如图7所示，该方法包括以下步骤：
步骤101，在基板上形成绝缘层和导热结构；
步骤102，在所述绝缘层和导热结构上制备有源层。
一种具体的实施例，步骤101，即，在基板上形成绝缘层和导热结构，具体可以包括：
如图5中的(a)所示，在基板1上制备绝缘层2，优选采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)工艺，利用第一次构图工艺在所述绝缘层2中形成至少一个过孔20；
如图5中的(b)所示，在所述绝缘层2上沉积金属层，并利用第二次构图工艺形成导热结构4的图形，所述导热结构4包括位于所述过孔20中的导热柱41。
示例性的，在步骤101之前，还可以包括以下步骤：
在基板1上沉积一整层金属层、以增加散热效果。
另一种具体的实施例，步骤101，即，在基板上形成绝缘层和导热结构，具体可以包括：
如图6中的(a)和(b)所示，在基板1上制备金属层40，并利用构图工艺形成导热结构4的图形，所述导热结构4包括至少一个从所述基板1至所述有源层3方向延伸的导热柱41；
如图6中的(c)所示，在所述导热结构4上制备绝缘层2。
示例性的，在形成导热柱41图形之后、以及在制备绝缘层2之前，还可以在基板1上沉积一层金属层、以增加散热效果。
一种具体的实施例，在所述绝缘层2和导热结构4上制备有源层3的工艺步骤、以及之后的工艺步骤均可以与常规的TFT工艺过程相同。
例如，如图1所示，对于LTPS TFT，在所述绝缘层2和导热结构4上制备有源层3的步骤具体包括：沉积a-Si层，通过ELA和光刻等工艺形成有源层3(P-Si)，并对有源层3中的各区域(沟道区域A和/或电极连接区域B)进行掺杂处理、以调节TFT的性能。
进一步的，制备完有源层3(P-Si)后，LTPS TFT的制备过程还可以包括以下步骤：如图1所示，制备栅极绝缘层(GI)5、栅极(Gate)6、介电层7和源漏电极(SD)8等。
具体的，本发明中所涉及的‘构图工艺’，均是指通过涂胶、曝光、刻蚀、显影等步骤中的一步或几步制备形成结构图案(Pattern)的工艺过程。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (15)
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括基板、依次设置于所述基板上的绝缘层和有源层；所述薄膜晶体管还包括位于所述有源层与所述基板之间的导热结构，所述导热结构的导热性能优于所述绝缘层。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述导热结构为金属材料。
3.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述导热结构包括至少一个从所述基板至所述有源层方向延伸的导热柱。
4.如权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述导热柱的两端分别与所述基板和所述有源层相接触；或者，所述导热柱朝向所述有源层的一端不与所述有源层相接触。
5.如权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于，
所述导热结构位于所述有源层的沟道区域与所述基板之间。
6.如权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于，
所述导热结构包括多个所述导热柱，其中，所述有源层的沟道区域与所述基板之间的导热柱的密度大于所述有源层的其它区域与所述基板之间的导热柱的密度。
7.如权利要求3-6任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述导热结构还包括位于所述绝缘层和所述基板之间的导热层。
8.如权利要求1-6任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管为低温多晶硅薄膜晶体管。
9.如权利要求1-6任一项所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述基板为不锈钢材料。
10.一种阵列基板，其特征在于，包括权利要求1-9任一项所述的薄膜晶体管。
11.一种显示面板，其特征在于，包括权利要求10所述的阵列基板。
12.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求11所述的显示面板。
13.一种如权利要求1-9任一项所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
在基板上形成绝缘层和导热结构；
在所述绝缘层和导热结构上制备有源层。
14.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，在基板上形成绝缘层和导热结构，包括：
在基板上制备绝缘层，并利用第一次构图工艺在所述绝缘层中形成至少一个过孔；
在所述绝缘层上沉积金属层，并利用第二次构图工艺形成导热结构的图形，所述导热结构包括位于所述过孔中的导热柱。
15.如权利要求13所述的制备方法，其特征在于，在基板上形成绝缘层和导热结构，包括：
在基板上制备金属层，并利用构图工艺形成导热结构的图形，所述导热结构包括至少一个从所述基板至所述有源层方向延伸的导热柱；
在所述导热结构上制备绝缘层。
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