CN112635554B - 薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板 - Google Patents

薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板 Download PDF

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Abstract

本申请公开了一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板，所述薄膜晶体管包括栅极、源极、以及漏极，其中，所述栅极、所述源极、以及所述漏极中的至少其中之一为一复合膜层，所述复合膜层包括依次层叠设置的金属层、低反功能层以及合金层。所述合金层覆盖于所述低反功能层表面可以增强所述低反功能层的稳定性，由于所述合金层是与氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层之间的附着力相较于低反功能层更强，在高温环境下，也不易出现鼓包现象，进而可以防止所述复合膜层表面的氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层的脱落问题，提高产品良率。

Description

薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板
技术领域
本申请涉及显示面板的技术领域，特别是涉及一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板。
背景技术
随着显示技术的蓬勃发展，大尺寸显示屏幕成为目前最具吸引力的开发及市场宠儿。大尺寸TFT产品都采用铜制程，尤其是目前热点的8K产品，其铜制程的数量非常多，占整个像素区的面积可达到20％；铜膜在可见光的反射率大于70％，铜膜在上方没有遮挡，可见光到达铜膜表面会引起反射，从而导致产品的反射率偏高，影响视觉效果，无法满足高阶产品需求。
氧化钼膜层具有较低的反射率，最低达到5％，远小于铜膜，故现有技术一般在金属线上方设计低反的氧化钼膜层，来降低产品反射率，由于氧化钼膜层较为疏松，并且与氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层之间的附着力较差，尤其是经过高温制程后，氧化钼膜层上方的氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层易出现鼓包的现象，进而导致膜层脱落，影响产品的良率。
因此，针对现有技术中存在的上述缺陷，急需进行改进。
发明内容
本申请提供一种薄膜晶体管、阵列基板及显示面板，用于解决现有技术中薄膜晶体管由于氧化钼膜层与氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层之间的附着力较差，从而引起膜层脱落的问题。
为了解决上述问题，本申请提供一种薄膜晶体管，包括栅极、源极、以及漏极，所述栅极、所述源极、以及所述漏极中的至少其中之一为一复合膜层，所述复合膜层包括依次层叠设置的金属层、低反功能层以及合金层。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述金属层包括第一金属层以及第二金属层；所述第一金属层形成于一衬底基板上；所述第二金属层第二金属层设置于所述第一金属层与所述低反功能层之间。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述合金层为金属离子注入所述低反功能层而形成。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述金属离子的注入深度小于所述低反功能层的厚度。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述金属离子为钽离子、铌离子、钛离子、镍离子、以及钨离子中的至少一种。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述金属层为钼、铜、铝以及银中的至少一种或多种组成的叠层；所述低反功能层为金属氧化物层；所述合金层为注入有金属离子的金属氧化物层。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一金属层为钼层；所述第二金属层为铜层；所述低反功能层为氧化钼层；所述合金层为注入有金属离子的氧化钼层。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述合金层中所述金属离子与钼原子的相对原子质量比的范围在0.005至0.5之间。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述薄膜晶体管还包括：覆盖所述栅极的栅极绝缘层；设置于所述栅极绝缘层上的有源层，所述有源层与所述源极以及所述漏极电连接；覆盖所述有源层、所述源极、以及所述漏极的钝化层。
可选的，在本申请的一些实施例中，所述栅极绝缘层以及所述钝化层的材料包括氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅中的至少一种。
相应的，本申请还提供所述的薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：在一衬底基板上沉积金属材料，以形成所述金属层；在所述金属层上沉积金属氧化物材料，以形成所述低反功能层；将金属离子注入所述低反功能层，以形成所述合金层。
相应的，本申请还提供一种阵列基板，所述阵列基板包括上述任一实施例中所述的薄膜晶体管以及像素电极层；所述像素电极层设置于所述钝化层上，通过一贯穿所述钝化层的通孔与所述源极或所述漏极接触。
相较于现有技术，本申请薄膜晶体管、阵列基板及显示面板通过将所述栅极、所述源极、以及所述漏极中的至少其中之一设置为一复合膜层，所述复合膜层包括第一金属层、第二金属层以及低反功能层；所述第一金属层形成于一衬底基板上，与所述第二金属层共同作为主要电极层，所述第一金属层的设置可以提高所述第二电极层与所述衬底基板之间的附着力；所述低反功能层位于所述第一金属层的远离所述衬底基板的一侧，且所述低反功能层为一金属氧化物层，可以大幅度降低所述第二金属层的反射率。
进一步地，所述复合膜层还包括位于所述低反功能层的远离所述第一金属层一侧的所述合金层，所述合金层的硬度相对所述金属氧化物层更高，覆盖于所述金属氧化物层表面可以增强所述金属氧化物层的稳定性，由于所述合金层是将金属离子的注入所述金属氧化物层，因此所述合金层的密度更高，与氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层之间的附着力相较于金属氧化物层更强，在高温环境下，也不易出现鼓包现象，进而可以防止所述复合膜层表面的氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层的脱落问题，提高产品良率。
附图说明
下面结合附图，通过对本申请的具体实施方式详细描述，将使本申请的技术方案及其它有益效果显而易见。
图1为本申请薄膜晶体管的其中一实施例的结构示意图；
图2为本申请薄膜晶体管的复合膜层的一实施例例的结构示意图；
图3为本申请薄膜晶体管的复合膜层的另一实施例例的结构示意图；
图4A至4C为本申请薄膜晶体管的复合膜层在其中一实施例中的制备结构示意图；
图5为本申请薄膜晶体管的复合膜层的在其中一实施例中的制备流程示意图；
图6为本申请阵列基板的其中一实施例的结构示意图；
图7为本申请显示面板的其中一实施例的结构示意图。
上述附图中的主要附图标记说明如下：
10、薄膜晶体管； 11、基板； 12、栅极；
13、栅极绝缘层； 14、有源层； 15、源极；
16、漏极； 17、钝化层； 100、复合膜层；
110、衬底基板； 120、金属层； 121、第一金属层；
122、第二金属层； 130、低反功能层； 140、合金层；
141、金属离子； 200、阵列基板； 201、玻璃基板；
202、像素电极层； 300、显示面板； 301、液晶层；
302、彩膜基板。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域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，都属于本申请保护的范围。
本申请提供一种薄膜晶体管，其包括栅极、源极、以及漏极，所述栅极、所述源极、以及所述漏极中的至少其中之一为一复合膜层，所述复合膜层最外层为一合金层。
具体实施例请结合参阅图1至图2，图1为本申请实施例提供的薄膜晶体管的一种结构示意图；图2为本申请实施例提供的复合膜层的一种结构示意图。
在本实施例中，所述薄膜晶体管10包括：一基板11；设置于所述基板11上的栅极12；覆盖所述栅极12与所述基板11的栅极绝缘层13；设置于所述栅极绝缘层上的有源层14；设置于所述有源层14上，并与所述有源层14连接的源极15以及漏极16；覆盖所述有源层14、所述源极15以及所述漏极16的钝化层17。在本申请所述的阵列基板中，所述钝化层17上还设置有像素电极层202，所述像素电极层202通过一过孔与所述源极15或所述漏极16连接。
所述栅极12、所述源极15、以及所述漏极16中的至少其中之一为一复合膜层100。本领域技术人员可以理解的是，所述栅极12、所述源极15、以及所述漏极16中为所述复合膜层100的个数不作限定，优选地，所述栅极12、所述源极15、以及所述漏极16全部为所述复合膜层100。
如图2所示，在本申请中，所述复合膜层100最外层为一合金层。具体地讲，所述复合膜层100包括设置于一衬底基板110上的金属层120、覆盖所述金属层120的低反功能层130，以及位于所述低反功能层130远离所述金属层120一侧的合金层140。所述合金层140位于所述复合膜层100的最外层。其中，所述金属层120包括钼、铜、铝以及银中的至少一种或多种组成的叠层；所述低反功能层130为金属氧化物层；所述合金层140为金属离子141注入所述金属氧化物层。其中，所述金属离子141为钽离子、铌离子、钛离子、镍离子、以及钨离子中的至少一种。本领域技术人员可以理解的是，可以是多种不同的金属离子141同时注入所述金属氧化物层形成所述合金层140，例如：所述合金层140为金属氧化物与钽离子组成的合金材料、所述合金层140为金属氧化物与镍离子组成的合金材料、所述合金层140为金属氧化物与钽离子、铌离子共同组成的合金材料等。
如图3所示，在本申请一实施例中，所述复合膜层100最外层为一合金层，所述金属层120包括第一金属层121以及第二金属层121。具体地讲，所述复合膜层100包括设置于一衬底基板110上的第一金属层121、覆盖所述第一金属层121的第二金属层121、覆盖所述第二金属层121的低反功能层130，以及位于所述低反功能层130远离所述第一金属层121一侧的合金层140。所述合金层140位于所述复合膜层100的最外层。其中，所述第一金属层121包括钼、铜、铝以及银中的至少一种或多种组成的叠层；所述第二金属层121包括钼、铜、铝以及银中的至少一种或多种组成的叠层；所述低反功能层130为金属氧化物层；所述合金层140为金属离子141注入所述金属氧化物层。其中，所述金属离子141为钽离子、铌离子、钛离子、镍离子、以及钨离子中的至少一种。本领域技术人员可以理解的是，可以是多种不同的金属离子141同时注入所述金属氧化物层形成所述合金层140，例如：所述合金层140为金属氧化物与钽离子组成的合金材料、所述合金层140为金属氧化物与镍离子组成的合金材料、所述合金层140为金属氧化物与钽离子、铌离子共同组成的合金材料等。优选地，所述第一金属层121为钼层，所述第二金属层121为铜层，所述所述低反功能层130为氧化钼层，所述所述合金层140为注入有钽离子所述氧化钼层。
本申请中所述第一金属层121以及所述第二金属层121均包括钼、铜、铝以及银中的至少一种或多种组成的叠层。其中所述第一金属层121与所述衬底基板110接触，故优选地，所述第一金属层121的材料与所述衬底基板110的附着力高于所述第二金属层121的材料与所述衬底基板110的附着力。
在本申请的一些实施例中，所述金属离子141的注入深度小于等于所述金属氧化物层的厚度。本领域技术人员可以理解的是，当所述金属离子141的注入深度等于所述金属氧化物层的厚度时，所述复合膜层100的膜层结构包括设置于一衬底基板110上的第一金属层121、覆盖所述第一金属层121的第二金属层121、覆盖所述第二金属层的合金层140。此时所述低反功能层130全部被所述合金层140替代。优选地，所述金属离子141的注入深度小于所述金属氧化物层的厚度，即所述低反功能层130与所述合金层140同时存在。
在本申请中，所述合金层140中所述金属离子141与钼原子的相对原子质量比的范围在0.005至0.5之间。本领域技术人员可以理解的是，当多种不同的金属离子141同时注入所述金属氧化物层形成所述合金层140时，所述金属离子141与钼原子的相对原子质量比的范围在0.005至0.5之间，具体指的是多种不同的金属离子141分别与钼原子的相对原子质量比之和在0.005至0.5之间。例如：所述合金层140为氧化钼与钽离子、铌离子共同组成的合金材料，则所述金属离子141与钼原子的相对原子质量比指的是钽离子、铌离子分别与钼原子的相对原子质量比之和；所述合金层140为氧化钼与钽离子、铌离子、钛离子、镍离子、以及钨离子共同组成的合金材料，则所述金属离子141与钼原子的相对原子质量比指的是钽离子、铌离子、钛离子、镍离子、以及钨离子分别与钼原子的相对原子质量比之和。所述合金层140中所述金属离子141与钼原子的相对原子质量比并不受所述金属离子141的种类的限制。
在本申请中，当所述栅极12为所述复合膜层100时，所述衬底基板110为所述基板10；当所述源极15或所述漏极16为所述复合膜层100时，所述衬底基板110为所述有源层14。本领域技术人员可以理解的是，所述复合膜层100中的所述衬底基板110实质上为所述栅极12、所述源极15以及所述漏极16中的所述第一金属层121远离所述第二金属层121一侧所接触的膜层，即所述衬底基板110并非所述复合膜层100的必要结构。
需要注意的是，本申请中所述薄膜晶体管10可以是底栅结构，例如：背沟道刻蚀型结构以及刻蚀阻挡型结构；所述薄膜晶体管10还可以是顶栅结构，所述薄膜晶体管的结构并不以图1为限，只要满足本申请中所述栅极12、所述源极15、以及所述漏极16中的至少其中之一为一复合膜层100即可。
本申请中所述薄膜晶体管10的其他膜层材料可以是本领域常规材料构成，例如：所述基板11为聚酰亚胺基板或玻璃基板；所述栅极绝缘层13以及所述钝化层17的材料包括氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅中的至少一种；所述有源层14为非晶硅或多晶硅材料制成；所述像素电极层为氧化铟锡合金材料。具体地材料可以根据实际进行选择，本申请不作限定。
请结合参阅图4A至4C以及图5，图4A至4C为本申请实施例提供的复合膜层的一种制备结构示意图；图5为本申请实施例提供的复合膜层的一种制备流程示意图。本申请还提供一种所述复合膜层100的制备方法，包括如下步骤：
如图4A以及图5所示，步骤S1：在一衬底基板110上沉积金属材料，以形成所述金属层120；
如图4B以及图5所示，步骤S2：在所述金属层120上沉积金属氧化物材料，以形成低反功能层130；
如图4C以及图5所示，步骤S3：在所述低反功能层130上注入金属离子141，以形成所述合金层140。
在本申请中，所述复合膜层100可以是本领域任意类型薄膜晶体管中的栅极、源极以及漏极；所述薄膜晶体管可以应用于是TFT-LCD、OLED、mini-LED、micro-LED等显示装置中，并不做限定。
在本申请所述薄膜晶体管中，所述栅极12、所述源极15、以及所述漏极16中的至少其中之一为一复合膜层100，所述复合膜层100包括第一金属层121、第二金属层121以及低反功能层130；所述第一金属层121形成于一衬底基板110上，与所述第二金属层121共同作为主要电极层，所述第一金属层121的设置可以提高所述第二金属层121与所述衬底基板110之间的附着力；所述低反功能层130位于所述第一金属层121的远离所述衬底基板110的一侧，且所述低反功能层130为一金属氧化物层，可以大幅度降低所述第二金属层121的反射率。
进一步地，所述复合膜层100还包括位于所述低反功能层130的远离所述第一金属层121一侧的所述合金层140，所述合金层140的硬度相对所述金属氧化物层更高，覆盖于所述金属氧化物层表面可以增强所述金属氧化物层的稳定性，由于所述合金层140是将金属离子141的注入所述金属氧化物层，因此所述合金层140的密度更高，与氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层之间的附着力相较于金属氧化物层更强，在高温环境下，也不易出现鼓包现象，进而可以防止所述复合膜层100表面的氧化硅、氮化硅以及氮氧化硅等介电层的脱落问题，提高产品良率。
本申请还提供一种阵列基板，其采用了多个如上所述的薄膜晶体管10，用于像素单元驱动电路中。在如图6所示的实施例中，所述阵列基板200包括一玻璃基板201、形成于所述玻璃基板201上的薄膜晶体管层10，设置于所述薄膜晶体管上的像素电极层202，所述薄膜晶体管层10采用上述薄膜晶体管10的结构。
本申请还提供一种显示面板300，所述显示面板300包括所述阵列基板200，所述阵列基板为TFT阵列基板，其采用了如上所述的薄膜晶体管。在如图7所示的实施例中，所述显示面板300包括所述阵列基板200、液晶层301、以及彩膜基板302。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
以上对本申请实施例所提供的一种薄膜晶体管10进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的技术方案及其核心思想；本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例的技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种薄膜晶体管，包括栅极、源极、以及漏极，其特征在于：所述栅极、所述源极、以及所述漏极中的至少其中之一为一复合膜层，所述复合膜层包括依次层叠设置的金属层、低反功能层以及合金层；所述合金层为金属离子注入所述低反功能层而形成；所述金属离子的注入深度小于所述低反功能层的厚度。
2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特性在于：所述金属层包括第一金属层以及第二金属层；
所述第一金属层形成于一衬底基板上；
所述第二金属层设置于所述第一金属层与所述低反功能层之间。
3.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其特性在于：所述金属离子为钽离子、铌离子、钛离子、镍离子、以及钨离子中的至少一种。
4.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其特性在于：所述金属层为钼、铜、铝以及银中的至少一种或多种组成的叠层；所述低反功能层为金属氧化物层；所述合金层为注入有金属离子的金属氧化物层。
5.如权利要求4所述的薄膜晶体管，其特性在于：所述第一金属层为钼层；所述第二金属层为铜层；所述低反功能层为氧化钼层；所述合金层为注入有金属离子的氧化钼层。
6.如权利要求5所述的薄膜晶体管，其特性在于，所述合金层中所述金属离子与钼原子的相对原子质量比的范围在0.005至0.5之间。
7.一种如权利要求1所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
在一衬底基板上沉积金属材料，以形成所述金属层；
在所述金属层上沉积金属氧化物材料，以形成所述低反功能层；
将金属离子注入所述低反功能层，所述金属离子的注入深度小于所述低反功能层的厚度，以形成所述合金层。
8.一种阵列基板，其特性在于，所述阵列基板包括如权利要求1至6中任一项所述的薄膜晶体管。
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