CN110518072A - 薄膜晶体管及其制备方法和显示装置 - Google Patents

薄膜晶体管及其制备方法和显示装置 Download PDF

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Abstract

本发明实施例提供一种薄膜晶体管及其制备方法和显示装置。薄膜晶体管包括在基底上叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,所述导体转换层用于通过在绝缘状态和导电状态之间转换使所述薄膜晶体管形成单栅薄膜晶体管或双栅薄膜晶体管。本发明通过设置导体转换层且导体转换层与第一栅电极和第二栅电极连接,利用导体转换层在绝缘状态和导电状态之间转换,实现单栅薄膜晶体管‑双栅薄膜晶体管的转换,有效降低了薄膜晶体管的能耗,提高了薄膜晶体管的寿命。

Description

薄膜晶体管及其制备方法和显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域,具体涉及一种薄膜晶体管及其制备方法和显 示装置。
背景技术
薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)是显示技术领域非常重要的元 件,在液晶显示(Liquid Crystal Display,LCD)和有机发光二极管显示(Organic LightEmitting Diode,OLED)中起到非常重要的作用,在电子设备集成和光 源装置中也通常会用到薄膜晶体管。随着显示质量的提升,显示装置和电子 设备中的薄膜晶体管数量越来越多,不仅耗电量越来越大,不利于节能,而 且薄膜晶体管因自发热效应存在较大的温升,导致器件的老化速率过快。
因此,如何降低显示装置、光源装置和电子设备中薄膜晶体管的能耗、 提高薄膜晶体管的寿命,是本领域亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例所要解决的技术问题是,提供一种薄膜晶体管及其制备方 法和显示装置,以有效降低薄膜晶体管的能耗、提高薄膜晶体管的寿命。
为了解决上述技术问题,本发明实施例提供了一种薄膜晶体管,包括在 基底上叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导体转换层分别 与所述第一栅电极和第二栅电极连接,所述导体转换层用于通过在绝缘状态 和导电状态之间转换使所述薄膜晶体管形成单栅薄膜晶体管或双栅薄膜晶体 管。
可选地,所述导体转换层的材料包括二氧化钒,所述导体转换层的温度 低于预设温度阈值时,所述导体转换层处于绝缘状态,所述导体转换层的温 度高于预设温度阈值时,所述导体转换层处于导电状态。
可选地,所述第一栅电极设置在基底上,其上设置有第一绝缘层,所述 导体转换层设置在覆盖第一绝缘层的第二绝缘层上,所述第一绝缘层和第二 绝缘层上开设有暴露出第一栅电极的第一过孔,所述导体转换层通过所述第 一过孔与第一栅电极连接;还包括设置在所述第二绝缘层上的有源层以及覆 盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开设有暴露出 导体转换层的第二过孔,所述第二栅电极设置在第三绝缘层上,所述第二栅 电极通过所述第二过孔与导体转换层连接。
可选地,所述第一过孔还暴露出所述第一绝缘层,所述有源层的一部分 设置在所述第二绝缘层上,另一部分设置在所述第一过孔中的第一绝缘层上。
可选地,所述第一栅电极的材料包括铝,所述第一绝缘层的材料包括三 氧化二铝;所述第一绝缘层通过阳极氧化所述第一栅电极的表面形成。
可选地,所述第一栅电极设置在基底上,其上覆盖第二绝缘层,所述导 体转换层设置在第二绝缘层上,所述第二绝缘层上开设有暴露出第一栅电极 的第一过孔,所述导体转换层通过所述第一过孔与第一栅电极连接;还包括 设置在所述第二绝缘层上的有源层以及覆盖所述导体转换层和有源层的第三 绝缘层,所述第三绝缘层上开设有暴露出导体转换层的第二过孔,所述第二 栅电极设置在第三绝缘层上,所述第二栅电极通过所述第二过孔与导体转换 层连接。
可选地,所述第一栅电极为辅栅电极,第二栅电极为与栅线连接的主栅 电极;或者,所述第一栅电极为与栅线连接的主栅电极,第二栅电极为辅栅 电极。
本发明实施例还提供了一种显示装置,包括前述的薄膜晶体管。
为了解决上述技术问题,本发明实施例还提供了一种薄膜晶体管的制备 方法,包括:
在基底上形成叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导体 转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,所述导体转换层用于通过 在绝缘状态和导电状态之间转换使所述薄膜晶体管形成单栅薄膜晶体管或双 栅薄膜晶体管。
可选地,所述导体转换层的材料包括二氧化钒,所述导体转换层的温度 低于预设温度阈值时,所述导体转换层处于绝缘状态,所述导体转换层的温 度高于预设温度阈值时,所述导体转换层处于导电状态。
可选地,在基底上形成叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极, 所述导体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,包括:
在基底上形成第一栅电极和第一绝缘层,所述第一绝缘层设置在第一栅 电极上;形成覆盖所述第一绝缘层的第二绝缘层,通过构图工艺形成暴露出 第一栅电极的第一过孔;
在所述第二绝缘层上形成导体转换层和有源层,所述导体转换层通过所 述第一过孔与第一栅电极连接;
形成覆盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开 设有暴露出导体转换层的第二过孔;
在所述第三绝缘层上形成第二栅电极,所述第二栅电极通过所述第二过 孔与导体转换层连接。
可选地,所形成的第一过孔还暴露出所述第一绝缘层,使所形成的有源 层的一部分设置在所述第二绝缘层上,另一部分设置在所述第一过孔中的第 一绝缘层上。
可选地,所述第一栅电极的材料包括铝,所述第一绝缘层的材料包括三 氧化二铝;在基底上形成第一栅电极和第一绝缘层,包括:
在基底上形成第一栅电极;
通过阳极氧化在第一栅电极的表面形成第一绝缘层。
可选地,在基底上形成叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极, 所述导体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,包括:
在基底上形成第一栅电极;形成覆盖所述第一栅电极的第二绝缘层,通 过构图工艺形成暴露出第一栅电极的第一过孔;
在所述第二绝缘层上形成导体转换层和有源层,所述导体转换层通过所 述第一过孔与第一栅电极连接;
形成覆盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开 设有暴露出导体转换层的第二过孔;
在所述第三绝缘层上形成第二栅电极,所述第二栅电极通过所述第二过 孔与导体转换层连接。
可选地,所述第一栅电极为辅栅电极,第二栅电极为与栅线连接的主栅 电极;或者,所述第一栅电极为与栅线连接的主栅电极,第二栅电极为辅栅 电极。
本发明实施例提供了一种薄膜晶体管及其制备方法和显示装置,通过设 置导体转换层且导体转换层与第一栅电极和第二栅电极连接,利用导体转换 层在绝缘状态和导电状态之间转换,实现单栅薄膜晶体管-双栅薄膜晶体管的 转换,有效降低了薄膜晶体管的能耗,提高了薄膜晶体管的寿命。
当然,实施本发明的任一产品或方法并不一定需要同时达到以上所述的 所有优点。本发明的其它特征和优点将在随后的说明书实施例中阐述,并 且,部分地从说明书实施例中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。 本发明实施例的目的和其它优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所 特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部 分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明 技术方案的限制。附图中各部件的形状和大小不反映真实比例,目的只是示 意说明本发明内容。
图1为本发明薄膜晶体管第一实施例的结构示意图;
图2为本发明第一实施例形成辅栅电极图案后的示意图;
图3为图2中A-A向剖视图;
图4为图2中B-B向剖视图;
图5为本发明第一实施例形成第二绝缘层图案后的示意图;
图6为图5中A-A向剖视图;
图7为图5中B-B向剖视图;
图8为本发明第一实施例形成导体转换层图案后的示意图;
图9为图8中A-A向剖视图;
图10为图8中B-B向剖视图;
图11为本发明第一实施例形成有源层图案后的示意图;
图12为图11中A-A向剖视图;
图13为图11中B-B向剖视图;
图14为本发明第一实施例形成第三绝缘层图案后的示意图;
图15为图14中A-A向剖视图;
图16为图14中B-B向剖视图;
图17为本发明第一实施例形成主栅电极图案后的示意图;
图18为图17中A-A向剖视图;
图19为图17中B-B向剖视图;
图20为本发明第一实施例形成第四绝缘层图案后的示意图;
图21为图20中A-A向剖视图;
图22为图20中B-B向剖视图;
图23为本发明第一实施例形成源电极和漏电极图案后的示意图;
图24为图23中A-A向剖视图;
图25为图23中B-B向剖视图;
图26为本发明薄膜晶体管第三实施例的结构示意图;
图27为本发明实施例显示基板的结构示意图。
附图标记说明:
10—基底; 11—辅栅电极; 12—第一绝缘层;
13—第二绝缘层; 14—导体转换层; 15—有源层;
16—第三绝缘层; 17—主栅电极; 18—第四绝缘层;
19—源电极; 20—漏电极; 31—阳极;
32—发光层; 33—阴极。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。以 下实施例用于说明本发明,但不用来限制本发明的范围。需要说明的是,在 不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。
为了降低显示装置、光源装置和电子设备中薄膜晶体管的能耗、提高薄 膜晶体管的寿命,本发明实施例提供了一种薄膜晶体管。本发明实施例薄膜 晶体管包括在基底上叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导 体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,所述导体转换层用于通 过在绝缘状态和导电状态之间转换使所述薄膜晶体管形成单栅薄膜晶体管或 双栅薄膜晶体管。具体地,薄膜晶体管的主体结构包括:第一栅电极、第二 栅电极、导体转换层和有源层,所述第一栅电极和第二栅电极分别设置在有源层的两侧,且均与导体转换层连接,所述导体转换层用于通过在绝缘状态 和导电状态之间转换,实现所述第一栅电极和第二栅电极之间的电隔离或电 连接,使所述薄膜晶体管形成单栅薄膜晶体管或双栅薄膜晶体管。
其中,所述导体转换层由相变材料制成,包括二氧化钒,所述导体转换 层的温度低于预设温度阈值时,所述导体转换层处于绝缘状态;所述导体转 换层的温度高于预设温度阈值时,所述导体转换层处于导电状态。
其中,所述第一栅电极为辅栅电极,第二栅电极为与栅线连接的主栅电 极;或者,所述第一栅电极为与栅线连接的主栅电极,第二栅电极为辅栅电 极。
本发明实施例提供了一种薄膜晶体管,通过设置导体转换层,且导体转 换层与第一栅电极和第二栅电极连接,利用导体转换层在绝缘状态和导电状 态之间转换,实现单栅薄膜晶体管-双栅薄膜晶体管的转换,有效降低了薄膜 晶体管的能耗,提高了薄膜晶体管的寿命。
下面通过具体实施例详细说明本发明实施例的技术方案。
第一实施例
图1为本发明薄膜晶体管第一实施例的结构示意图。如图1所示,本实 施例薄膜晶体管的主体结构包括:基底10,设置在基底10的辅栅电极11, 设置在辅栅电极11上的第一绝缘层12,覆盖第一绝缘层12的第二绝缘层13, 设置在第二绝缘层13上的导体转换层14,导体转换层14通过第二绝缘层13 上开设的第一过孔与辅栅电极11连接,设置在第二绝缘层13上的有源层15, 覆盖导体转换层14和有源层15的第三绝缘层16,设置在第三绝缘层16上 的主栅电极17,主栅电极17通过第三绝缘层16上开设的第二过孔与导体转 换层14连接,覆盖主栅电极17的第四绝缘层18。
本实施例中,辅栅电极11作为第一栅电极,主栅电极17作为第二栅电 极。其中,导体转换层14的材料可以采用二氧化钒VO2,是一种能够通过 发生固态相变而改变导电性能的材料。当导体转换层14的温度达到预设温 度阈值时,导体转换层14能够快速地从绝缘状态转换为导电状态,当导体转 换层14的温度低于预设温度阈值时,导体转换层14又会从导电状态转换为 绝缘状态。
下面通过显示基板的制备过程进一步说明本发明实施例的技术方案。其 中,本实施例中所说的“构图工艺”包括沉积膜层、涂覆光刻胶、掩模曝光、 显影、刻蚀、剥离光刻胶等处理,是相关技术中成熟的制备工艺。沉积可采 用溅射、蒸镀、化学气相沉积等已知工艺,涂覆可采用已知的涂覆工艺,刻 蚀可采用已知的方法,在此不做具体的限定。
(1)形成辅栅电极图案。形成辅栅电极图案包括:在基底上依次沉积第 一金属薄膜和第一绝缘薄膜,通过构图工艺对第一金属薄膜和第一绝缘薄膜 进行构图,在基底10上形成辅栅电极11和第一绝缘层12图案,如图2、3 和4所示,图3为图2中A-A向剖视图,图4为图2中B-B向剖视图。由于 辅栅电极11和第一绝缘层12是通过同一次构图工艺形成,因而两者的图案 相同,即第一绝缘层12设置在辅栅电极11上,第一绝缘层12在基底10上 的正投影与辅栅电极11在基底10上的正投影完全重合。其中,基底可以采 用玻璃基底、石英基底或柔性材料基底,第一金属薄膜可以采用金属材料, 如银Ag、铜Cu、铝Al、钼Mo等金属中的一种及其合金,采用物理气相沉 积(Physical Vapor Deposition,PVD)方式制备,第一绝缘薄膜可以采用硅 氧化物SiOx、硅氮化物SiNx、氮氧化硅SiON、氧化铝AlOx等,采用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)方式制备。
(2)形成第二绝缘层图案。形成第二绝缘层图案包括:在形成前述图案 的基底上,沉积第二绝缘薄膜,通过构图工艺对第二绝缘薄膜进行构图,形 成覆盖第一绝缘层12的第二绝缘层13图案,第二绝缘层13上开设有第一过 孔K1,第一过孔K1中的第二绝缘层13和第一绝缘层12被刻蚀掉,暴露出 辅栅电极11的表面,如图5、6和7所示,图6为图5中A-A向剖视图,图 7为图5中B-B向剖视图。其中,第二绝缘薄膜可以采用硅氧化物SiOx、硅 氮化物SiNx、氮氧化硅SiON等,可以是单层、多层或复合层。通常,第二 绝缘层13称之为缓冲(Buffer)层。
(3)形成导体转换层图案。形成导体转换层图案包括:在形成前述图案 的基底上,沉积导体转换薄膜,通过构图工艺对导体转换薄膜进行构图,形 成导体转换层14图案,导体转换层14形成在第一过孔K1内,与第一过孔K1中暴露出辅栅电极11连接,如图8、9和10所示,图9为图8中A-A向 剖视图,图10为图8中B-B向剖视图。其中,导体转换薄膜可以采用二氧 化钒VO2材料。二氧化钒是一种能够通过发生固态相变而改变导电性能的材 料,且其相变转变过程非常快(不到1纳秒),通过在二氧化钒中添加金属材 料(例如,锗)可以调节二氧化钒与金属混合物的相变温度。当二氧化钒的温 度低于预设温度阈值时,二氧化钒处于绝缘状态。当二氧化钒的温度逐渐升 高达到预设温度阈值时,二氧化钒可以快速地从绝缘状态转换为导电状态。 当然,当二氧化钒的温度逐渐降低到低于预设温度阈值时,二氧化钒又会从 导电状态转换为绝缘状态。本实施例中,对制成导体转换层14的材料中二氧 化钒与金属材料的质量比不做特殊的规定,可以根据具体的预设温度阈值确 定二者之间的质量比。通常,二氧化钒进行相变改变的预设温度阈值为 68℃。
(4)形成有源层图案。形成有源层图案包括:在形成前述图案的基底 上,沉积有源薄膜,通过构图工艺对有源薄膜进行构图,在第二绝缘层13 上形成有源层15图案,如图11、12和13所示,图12为图11中A-A向剖 视图,图13为图11中B-B向剖视图。其中,有源层薄膜可以采用非晶态氧 化铟镓锌材料a-IGZO、氮氧化锌ZnON、氧化铟锌锡IZTO、非晶硅a-Si、 多晶硅p-Si、六噻吩、聚噻吩等各种材料,即本实施例同时适用于基于氧化 物Oxide技术、硅技术以及有机物技术制造的薄膜晶体管。
(5)形成第三绝缘层图案。形成第三绝缘层图案包括:在形成前述图案 的基底上,沉积第三绝缘薄膜,通过构图工艺对第三绝缘薄膜进行构图,形 成覆盖有源层15的第三绝缘层16图案,第三绝缘层16开设有第二过孔K2, 第二过孔K2内的第三绝缘层16被刻蚀掉,暴露出导体转换层14的表面, 如图14、15和16所示,图15为图14中A-A向剖视图,图16为图14中 B-B向剖视图。其中,第三绝缘薄膜可以采用硅氧化物SiOx、硅氮化物SiNx、 氮氧化硅SiON等,可以是单层、多层或复合层。通常,第三绝缘层16称之 为栅绝缘(GI)层。
(6)形成主栅电极图案。形成主栅电极图案包括:在形成前述图案的基 底上,沉积第二金属薄膜,通过构图工艺对第二金属薄膜进行构图,在第三 绝缘层16上形成主栅电极17图案,主栅电极17通过第二过孔K2与导体转 换层14连接,如图17、18和19所示,图18为图17中A-A向剖视图,图 19为图17中B-B向剖视图。第二金属薄膜可以采用金属材料,如银Ag、铜 Cu、铝Al、钼Mo等金属中的一种及其合金。形成主栅电极图案时,还同时 形成栅线图案,栅线与主栅电极连接,用于向主栅电极传输开启电压。
(7)形成第四绝缘层图案。形成第四绝缘层图案包括:在形成前述图案 的基底上,沉积第四绝缘薄膜,通过构图工艺对第四绝缘薄膜进行构图,形 成覆盖主栅电极17的第四绝缘层18图案,第四绝缘层18开设有两个第三过 孔K3,两个第三过孔K3位于有源层15两端的位置,第三过孔K3内的第四 绝缘层18和第三绝缘层16被刻蚀掉,暴露出有源层15的表面,如图20、21 和22所示,图21为图20中A-A向剖视图,图22为图20中B-B向剖视图。 其中,第四绝缘薄膜可以采用硅氧化物SiOx、硅氮化物SiNx、氮氧化硅SiON 等,可以是单层、多层或复合层。通常,第四绝缘层18称之为层间绝缘(ILD) 层。
(8)形成源电极和漏电极图案。形成源电极和漏电极图案包括:在形成 前述图案的基底上,沉积第三金属薄膜,通过构图工艺对第三金属薄膜进行 构图,在第四绝缘层18上形成源电极19和漏电极20图案,源电极19通过 一个第三过孔K3与有源层15的一端连接,漏电极20通过另一个第三过孔 K3与有源层15的另一端连接,如图23、24和25所示,图24为图23中A-A 向剖视图,图25为图23中B-B向剖视图。第三金属薄膜可以采用金属材料, 如银Ag、铜Cu、铝Al、钼Mo等金属中的一种及其合金。形成源电极和漏 电极图案时,还同时形成数据线图案,数据线与源电极连接,用于向源电极 传输数据电压,对于OLED显示基板,漏电极与阳极连接,对于LCD显示 基板,漏电极与像素电极连接。
通过本实施例薄膜晶体管的结构及其制备过程可以看出,本实施例的技 术思路是利用导体转换层连接主栅电极和辅栅电极,实现单栅薄膜晶体管- 双栅薄膜晶体管的转换,最终实现降低薄膜晶体管的能耗、提高薄膜晶体管 的寿命。具体地,当薄膜晶体管的环境温度较低,使得导体转换层的温度低 于预设温度阈值(如68℃)时,导体转换层为绝缘状态,导体转换层作为绝 缘层使得主栅电极和辅栅电极之间电隔离,栅线的开启电压仅施加在主栅电 极上,形成单栅薄膜晶体管。随着电子设备使用中逐渐产生热量,当薄膜晶 体管的环境温度较高,使得导体转换层的温度高于预设温度阈值(如68℃) 时,导体转换层因发生固态相变而转变导电状态,导体转换层作为导电层使 得主栅电极和辅栅电极电之间电连接,栅线的开启电压同时施加在主栅电极 和辅栅电极上,形成双栅薄膜晶体管。由于双栅薄膜晶体管需要的开启电压 低于单栅薄膜晶体管需要的开启电压,因此一旦检测到薄膜晶体管转换为双 栅薄膜晶体管,就可以降低栅线输出的开启电压。降低栅线输出的开启电压, 不仅能够有效降低薄膜晶体管的功耗,而且能够有效降低线路电压和负载电 流,从而降低显示装置、光源装置和电子设备中的整体功耗,同时延长薄膜 晶体管和电子器件的寿命,而且对于整个显示或者光源系统的稳定性,具有 一定的改善作用。本实施例单栅-双栅薄膜晶体管的转换过程,相当于对电子 器件产生热能的再利用,不仅实现了节能,而且实现了废能利用。进一步地, 本实施例薄膜晶体管的制备不需改变现有工艺设备,利用现有工艺流程即可 制备,工艺兼容性好,可实现性高,实用性强,具有良好的应用前景。
本实施例的薄膜晶体管可以应用于显示装置中,如LCD和OLED,也可 以应用于光源装置中,如背光源,还可以应用于电子设备中。其中,在显示 装置、光源装置和电子设备中设置有导电检测电路,以检测导体转换层的导 电性,当导电检测电路检测到导体转换层处于导电状态时,控制栅线输出的 开启电压降低。例如,当处于单栅薄膜晶体管工作状态时,在相同的显示或 光源照度下,给予薄膜晶体管的栅极(Gate)稍高的电压为Level 1,随着薄 膜晶体管的工作,薄膜晶体管本身及环境温度逐渐上升,当达到特定温度值 (如68℃)后,薄膜晶体管进入双栅薄膜晶体管工作状态,同时,通过检测 导体转换层发生相变后,立即降低给予栅极的电压,电压为Level 2,Level 2<Level 1,此时两个栅电极同时工作,虽然给予的电压稍低,但显示或光源 能够达到相应的亮度,因而达到节能的目的。实际实施时,导电检测电路可 以采用本领域熟知的导电检测结构,这里不再赘述。例如,通过电流采集即 可判断导体转换层从绝缘状态转变为导电状态。
虽然本实施例以顶栅薄膜晶体管结构进行了说明,但本发明对薄膜晶体 管的具体结构不做特殊的规定,本实施例方案也可以应用于底栅薄膜晶体管 结构。虽然本实施例以第一栅电极是辅栅电极、第二栅电极是主栅电极的结 构进行了说明,但本实施例方案同样适用于第一栅电极是是主栅电极、第二 栅电极是辅栅电极的结构,邻近基底的主栅电极与栅线连接。也就是说,主 栅电极和辅栅电极的位置可以互换。此外,本实施例薄膜晶体管中所设置的 各个结构膜层也可以采用其它形式,只需保证主栅电极和辅栅电极通过导体转换层连接即可。例如,可以不设置第一绝缘层,第二绝缘层直接覆盖在第 一栅电极上,导体转换层设置在第二绝缘层上开设的第一过孔内。又如,导 体转换层也可以同时设置在第一过孔内和第一过孔外的第二绝缘层上。本实 施例描述的制备过程仅仅是一种示例,实际实施时,制备本实施例薄膜晶体 管也可以采用其它次序,本实施例在此不做具体限定。
第二实施例
本实施例是前述第一实施例的一种扩展,薄膜晶体管的主体结构与前述 第一实施例相同。所不同的是,本实施例的辅栅电极采用铝Al材料,第一绝 缘层12采用三氧化二铝Al2O3材料。三氧化二铝是一种高介电常数K的绝缘 材料,在辅栅电极工作时,三氧化二铝作为复合绝缘层,相对于常规绝缘层 可以进一步降低栅线输出的开启电压,有利于制备低伏器件。采用铝作为辅 栅电极,由于铝采用阳极氧化就可以形成高介电常数K的绝缘层Al2O3,可 以简化制备工艺。
本实施例薄膜晶体管的制备过程与前述第一实施例基本上相同,所不同 的是,在步骤(1)形成辅栅电极图案中,在基底上沉积铝薄膜,通过构图工 艺对铝薄膜进行构图,在基底10上形成辅栅电极图案,然后通过阳极氧化在 辅栅电极的表面形成作为第一绝缘层的三氧化二铝层。相比于前述第一实施 例,本申请制备作为第一绝缘层的三氧化二铝层时,简单易得。前述第一实 施例中,如果辅栅电极采用其它金属,则需要使用原子层沉积的方法沉积三 氧化二铝层,工艺复杂,且不适用于中大尺寸显示面板。
本实施例同样实现了前述第一实施例的技术效果,包括有效减低薄膜晶 体管的能耗、提高薄膜晶体管的寿命,而且通过设置辅栅电极采用铝Al、第 一绝缘层12采用三氧化二铝Al2O3,可以进一步降低栅线输出的开启电压, 简化了制备工艺。
第三实施例
图26为本发明薄膜晶体管第三实施例的结构示意图。本实施例是前述第 二实施例的一种扩展,薄膜晶体管的主体结构与前述第二实施例基本上相同, 辅栅电极11采用铝材料,第一绝缘层12采用三氧化二铝Al2O3材料,采用 阳极氧化形成。如图26所示,所不同的是,本实施例的第一过孔同时暴露出 辅栅电极11和第一绝缘层12,有源层15的一部分设置在第二绝缘层13(缓 冲层)上,另一部分设置在第一绝缘层12(三氧化二铝层)上。由于部分有 源层15直接设置在三氧化二铝层上,辅栅电极11与有源层15之间没有缓冲 层,因此使有源层15中达到相同电流水平所需栅线输出的开启电压更小。与 前述第二实施例相比,本实施例可以进一步降低栅线输出的开启电压,进一 步降低功耗。
本实施例薄膜晶体管的制备过程与前述第二实施例基本上相同,所不同 的是,在步骤(2)形成第二绝缘层图案中,所开设的第一过孔K1,不仅暴 露出辅栅电极11的表面,而且暴露出第一绝缘层12的表面,即第一过孔K1 包括一个深孔和一个浅孔,深孔暴露出辅栅电极11,浅孔暴露出第一绝缘层 12,使得第一过孔K1同时暴露出辅栅电极11和第一绝缘层12。在步骤(3) 形成导体转换层图案中,导体转换层14形成在第一过孔K1的深孔中,与辅栅电极11连接。在步骤(4)形成有源层图案中,一部分有源层15形成在第 二绝缘层13上,另一部分有源层15形成在第一过孔K1的浅孔中,直接设 置在第一绝缘层12上。
本实施例同样实现了前述第二实施例的技术效果,包括有效减低薄膜晶 体管的能耗、提高薄膜晶体管的寿命,而且通过优化有源层的设置可以进一 步降低了栅线输出的开启电压。
第四实施例
图27为本发明实施例显示基板的结构示意图,示意了一种OLED显示 基板。如图27所示,本发明实施例显示基板的主体结构包括设置在基底上的 像素驱动电路和发光结构,像素驱动电路中的薄膜晶体管采用前述实施例的 薄膜晶体管结构,包括辅栅电极11、导体转换层14、有源层15、主栅电极 17、源电极19和漏电极20,主栅电极17和辅栅电极11与导体转换层14连 接。发光结构包括叠设的阳极31、发光层32和阴极33,阳极31与驱动薄膜 晶体管的漏电极20连接。发光结构以及相应的封装结构与相关技术的结构相 同,发光结构的制备过程与相关技术的制备过程相同,这里不再赘述。
虽然本实施例以薄膜晶体管应用于底发射OLED结构进行了说明,但本 发明实施例在此不做具体限定,本发明实施例薄膜晶体管也可以应用于顶发 射OLED结构,还可以应用于LCD显示基板。
第五实施例
基于前述实施例的技术构思,本发明实施例还提供了一种薄膜晶体管的 制备方法。本发明实施例薄膜晶体管的制备方法包括:
在基底上形成叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导体 转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,所述导体转换层用于通过 在绝缘状态和导电状态之间转换使所述薄膜晶体管形成单栅薄膜晶体管或双 栅薄膜晶体管。
其中,所述导体转换层的材料包括二氧化钒,所述导体转换层的温度低 于预设温度阈值时,所述导体转换层处于绝缘状态,所述导体转换层的温度 高于预设温度阈值时,所述导体转换层处于导电状态。
在一个实施例中,在基底上形成叠设的第一栅电极、导体转换层和第二 栅电极,所述导体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,包括:
在基底上形成第一栅电极和第一绝缘层,所述第一绝缘层设置在第一栅 电极上;形成覆盖所述第一绝缘层的第二绝缘层,通过构图工艺形成暴露出 第一栅电极的第一过孔;
在所述第二绝缘层上形成导体转换层和有源层,所述导体转换层通过所 述第一过孔与第一栅电极连接;
形成覆盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开 设有暴露出导体转换层的第二过孔;
在所述第三绝缘层上形成第二栅电极,所述第二栅电极通过所述第二过 孔与导体转换层连接。
其中,所形成的第一过孔还暴露出所述第一绝缘层,使所形成的有源层 的一部分设置在所述第二绝缘层上,另一部分设置在所述第一过孔中的第一 绝缘层上。
其中,所述第一栅电极的材料包括铝,所述第一绝缘层的材料包括三氧 化二铝;在基底上形成第一栅电极和第一绝缘层,包括:
在基底上形成第一栅电极;
通过阳极氧化在第一栅电极的表面形成第一绝缘层。
在另一个实施例中,在基底上形成第一栅电极,形成覆盖所述第一栅电 极的绝缘层,所述绝缘层上开设有暴露出的第一栅电极的第一过孔,包括:
在基底上形成第一栅电极;形成覆盖所述第一栅电极的第二绝缘层,通 过构图工艺形成暴露出第一栅电极的第一过孔;
在所述第二绝缘层上形成导体转换层和有源层,所述导体转换层通过所 述第一过孔与第一栅电极连接;
形成覆盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开 设有暴露出导体转换层的第二过孔;
在所述第三绝缘层上形成第二栅电极,所述第二栅电极通过所述第二过 孔与导体转换层连接。
其中,所述第一栅电极为辅栅电极,第二栅电极为与栅线连接的主栅电 极;或者,所述第一栅电极为与栅线连接的主栅电极,第二栅电极为辅栅电 极。
有关薄膜晶体管的具体制备过程,已在前述实施例中详细说明,这里不 再赘述。
本发明实施例提供了一种薄膜晶体管的制备方法,第一栅电极和第二栅 电极均与导体转换层连接,利用导体转换层在绝缘状态和导电状态之间转换, 实现单栅薄膜晶体管-双栅薄膜晶体管的转换,有效降低了薄膜晶体管的能 耗,提高了薄膜晶体管的寿命。同时,薄膜晶体管的制备方法不需改变现有 工艺设备,利用现有工艺流程即可制备,工艺兼容性好,工艺可实现性高, 实用性强,具有良好的应用前景。
第六实施例
本发明实施例还提供了一种显示装置,显示装置包括前述实施例的薄膜 晶体管,或包括前述的显示基板。显示装置可以为:OLED面板、LCD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、 可穿戴显示装置等任何具有显示功能的产品或部件。
在本发明实施例的描述中,需要理解的是,术语“中部”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置 关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描 述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方 位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明实施例的描述中,需要说明的是,除非另有明确的规定和限 定,术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接, 也可以是可拆卸连接,或一体地连接;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。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明 中的具体含义。
虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本发明 而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人 员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细 节上进行任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利 要求书所界定的范围为准。

Claims (15)

1.一种薄膜晶体管,其特征在于,包括在基底上叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,所述导体转换层用于通过在绝缘状态和导电状态之间转换使所述薄膜晶体管形成单栅薄膜晶体管或双栅薄膜晶体管。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述导体转换层的材料包括二氧化钒,所述导体转换层的温度低于预设温度阈值时,所述导体转换层处于绝缘状态,所述导体转换层的温度高于预设温度阈值时,所述导体转换层处于导电状态。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述第一栅电极设置在基底上,其上设置有第一绝缘层,所述导体转换层设置在覆盖第一绝缘层的第二绝缘层上,所述第一绝缘层和第二绝缘层上开设有暴露出第一栅电极的第一过孔,所述导体转换层通过所述第一过孔与第一栅电极连接;还包括设置在所述第二绝缘层上的有源层以及覆盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开设有暴露出导体转换层的第二过孔,所述第二栅电极设置在第三绝缘层上,所述第二栅电极通过所述第二过孔与导体转换层连接。
4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述第一过孔还暴露出所述第一绝缘层,所述有源层的一部分设置在所述第二绝缘层上,另一部分设置在所述第一过孔中的第一绝缘层上。
5.根据权利要求3所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述第一栅电极的材料包括铝,所述第一绝缘层的材料包括三氧化二铝;所述第一绝缘层通过阳极氧化所述第一栅电极的表面形成。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述第一栅电极设置在基底上,其上覆盖第二绝缘层,所述导体转换层设置在第二绝缘层上,所述第二绝缘层上开设有暴露出第一栅电极的第一过孔,所述导体转换层通过所述第一过孔与第一栅电极连接;还包括设置在所述第二绝缘层上的有源层以及覆盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开设有暴露出导体转换层的第二过孔,所述第二栅电极设置在第三绝缘层上,所述第二栅电极通过所述第二过孔与导体转换层连接。
7.根据权利要求1~6任一所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述第一栅电极为辅栅电极,第二栅电极为与栅线连接的主栅电极;或者,所述第一栅电极为与栅线连接的主栅电极,第二栅电极为辅栅电极。
8.一种显示装置,其特征在于,包括如权利要求1~7任一所述的显示基板。
9.一种薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,包括:
在基底上形成叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,所述导体转换层用于通过在绝缘状态和导电状态之间转换使所述薄膜晶体管形成单栅薄膜晶体管或双栅薄膜晶体管。
10.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,所述导体转换层的材料包括二氧化钒,所述导体转换层的温度低于预设温度阈值时,所述导体转换层处于绝缘状态,所述导体转换层的温度高于预设温度阈值时,所述导体转换层处于导电状态。
11.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,在基底上形成叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,包括:
在基底上形成第一栅电极和第一绝缘层,所述第一绝缘层设置在第一栅电极上;形成覆盖所述第一绝缘层的第二绝缘层,通过构图工艺形成暴露出第一栅电极的第一过孔;
在所述第二绝缘层上形成导体转换层和有源层,所述导体转换层通过所述第一过孔与第一栅电极连接;
形成覆盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开设有暴露出导体转换层的第二过孔;
在所述第三绝缘层上形成第二栅电极,所述第二栅电极通过所述第二过孔与导体转换层连接。
12.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所形成的第一过孔还暴露出所述第一绝缘层,使所形成的有源层的一部分设置在所述第二绝缘层上,另一部分设置在所述第一过孔中的第一绝缘层上。
13.根据权利要求11所述的制备方法,其特征在于,所述第一栅电极的材料包括铝,所述第一绝缘层的材料包括三氧化二铝;在基底上形成第一栅电极和第一绝缘层,包括:
在基底上形成第一栅电极;
通过阳极氧化在第一栅电极的表面形成第一绝缘层。
14.根据权利要求9所述的制备方法,其特征在于,在基底上形成叠设的第一栅电极、导体转换层和第二栅电极,所述导体转换层分别与所述第一栅电极和第二栅电极连接,包括:
在基底上形成第一栅电极;形成覆盖所述第一栅电极的第二绝缘层,通过构图工艺形成暴露出第一栅电极的第一过孔;
在所述第二绝缘层上形成导体转换层和有源层,所述导体转换层通过所述第一过孔与第一栅电极连接;
形成覆盖所述导体转换层和有源层的第三绝缘层,所述第三绝缘层上开设有暴露出导体转换层的第二过孔;
在所述第三绝缘层上形成第二栅电极,所述第二栅电极通过所述第二过孔与导体转换层连接。
15.根据权利要求9~14任一所述的制备方法,其特征在于,所述第一栅电极为辅栅电极,第二栅电极为与栅线连接的主栅电极;或者,所述第一栅电极为与栅线连接的主栅电极,第二栅电极为辅栅电极。
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