一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及其制备方法与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及其制备方法。

背景技术：

近年来，随着各种显示技术，如LCD（Liquid Crystal Display，液晶显示器）显示、OLED（Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管）显示、柔性显示、透明显示等的不断发展，采用大尺寸、高分辨率显示面板的产品层出不穷。

显示面板包括阵列基板，其中，阵列基板包括薄膜晶体管。薄膜晶体管包括有源层、源极和漏极。

现有薄膜晶体管的有源层对可见光波段具有较好透光性，照射光中波长大于等于阈值波长的光照射到有源层时，有源层对照射光进行透射，薄膜晶体管的I-V曲线（特性转移曲线）比较稳定，但当照射光中波长小于阈值波长的紫外光照射到有源层时，有源层对紫外光有很好的吸收作用，有源层中的沟道区吸收紫外光后，会使薄膜晶体管的I-V曲线开始大幅度漂移，很不稳定，导致薄膜晶体管的阈值电压通常会大幅向负向移动，造成器件功能失效。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及其制备方法，可提高薄膜晶体管的稳定性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种薄膜晶体管，包括衬底，设置在所述衬底上的有源层，所述有源层包括源极区、漏极区和沟道区；还包括设置在所述有源层上方且至少与所述沟道区对应的紫外光阻挡层，所述紫外光阻挡层用于吸收紫外光。

优选的，所述紫外光阻挡层的材料为红外量子点；所述红外量子点材料的激发波长为100-420nm，发射波长为800nm-1100nm；

所述红外量子点的材料包括CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、AgS中至少一种；其中，所述红外量子点的材料为CdS、CdTe、CdSe掺杂ZnS、CdSe掺杂ZnSe时，所述红外量子点的粒径为5-15nm；所述红外量子点的材料为AgS时，所述红外量子点的粒径为7-20nm。

优选的，所述紫外光阻挡层的材料为碳化处理后的光刻胶。

基于上述，优选的，所述薄膜晶体管还包括设置在所述有源层与所述衬底之间的栅极和栅绝缘层，以及设置在所述有源层远离所述衬底一侧的源极、漏极和钝化层；其中，所述紫外光阻挡层设置在所述钝化层上方。

或者，所述薄膜晶体管还包括设置在所述有源层与所述衬底之间的栅极和栅绝缘层，以及设置在所述有源层远离所述衬底一侧的刻蚀阻挡层、源极、漏极和钝化层；所述有源层为氧化物半导体有源层；其中，所述紫外光阻挡层设置在所述钝化层上方。

第二方面，提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括在衬底上形成有源层，所述有源层包括源极区、漏极区和沟道区；还包括在所述有源层上方形成至少与所述沟道区对应的紫外光阻挡层，所述紫外光阻挡层用于吸收紫外光。

优选的，形成所述紫外光阻挡层，包括：在形成有源层的所述衬底上形成至少与所述沟道区对应的光刻胶层；对所述光刻胶层进行碳化处理，形成所述紫外光阻挡层。

进一步优选的，所述方法还包括，在所述有源层与所述衬底之间形成栅极和栅绝缘层，以及在所述有源层远离所述衬底一侧形成源极和漏极。

或者，所述方法还包括，在所述有源层与所述衬底之间形成栅极和栅绝缘层，以及在所述有源层远离所述衬底一侧形成刻蚀阻挡层、源极和漏极；所述有源层为氧化物半导体有源层。

形成所述光刻胶层，包括：在形成有所述源极和所述漏极的所述衬底上形成钝化层薄膜，并形成光刻胶；将半色调掩模板置于光刻胶上方，对所述光刻胶进行曝光、显影；使与所述有源层对应位置处的光刻胶完全保留，与过孔位置处的光刻胶完全去除，其余位置处光刻胶半保留；其中，完全保留的光刻胶至少覆盖所述有源层的沟道区；对所述钝化层薄膜进行刻蚀，形成所述钝化层；对所述钝化层上方的光刻胶进行灰化处理，形成至少与所述有源层的沟道区对应的光刻胶层。

优选的，所述碳化处理的方式为干刻处理；或者，在真空或者惰性气体环境中和250-350℃的温度下进行退火；其中，所述退火时间为0.5-2h。

第三方面，提供一种阵列基板，包括第一方面所述的薄膜晶体管。

第四方面，提供一种阵列基板的制备方法，通过第二方面所述的薄膜晶体管的制备方法制备薄膜晶体管。

本发明的实施例提供一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板及其制备方法，通过在有源层上方设置紫外光阻挡层，并使紫外光阻挡层至少与有源层中的沟道区对应，可以使照射到沟道区位置处的紫外光被紫外光阻挡层吸收，避免紫外光照射到沟道区上，因而，相对现有技术，可提高薄膜晶体管的稳定性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1(a)为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图一；

图1(b)为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图二；

图2为本发明实施例提供的一种紫外光阻挡层的制备方法的流程图一；

图3(a)为本发明实施例提供的一种紫外光阻挡层的制备过程示意图一；

图3(b)为本发明实施例提供的一种紫外光阻挡层的制备过程示意图二；

图4(a)为本发明实施例提供的一种光刻胶层的制备过程示意图一；

图4(b)为本发明实施例提供的一种光刻胶层的制备过程示意图二；

图4(c)为本发明实施例提供的一种光刻胶层的制备过程示意图三；

图4(d)为本发明实施例提供的一种光刻胶层的制备过程示意图四；

图5为本发明实施例提供的一种阵列基板的结构示意图。

附图标记：

100-半色调掩模板；10-衬底；11-栅极；12-栅绝缘层；13-源极；14-漏极；15-钝化层；151-钝化层薄膜；16-刻蚀阻挡层；17-像素电极；20-有源层；21-源极区；22-漏极区；23-沟道区；30-紫外光阻挡层；31-光刻胶层；32-光刻胶。

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。

本发明实施例提供一种薄膜晶体管，如图1(a)和图1(b)所示，包括衬底10，设置在衬底10上的有源层20，有源层20包括源极区21、漏极区22和沟道区23；所述薄膜晶体管还包括设置在有源层20上方且至少与沟道区23对应的紫外光阻挡层30，紫外光阻挡层30用于吸收紫外光。

其中，如图1(a)和图1(b)所示，薄膜晶体管还包括设置在有源层20与衬底10之间的栅极11和栅绝缘层12，以及设置在有源层20远离衬底10一侧的源极13和漏极14。

需要说明的是，第一，不对薄膜晶体管的类型进行限定，根据有源层20材料的不同，薄膜晶体管可以为非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管、氧化物薄膜晶体管、有机薄膜晶体管等。

此外，不对薄膜晶体管的具体结构进行限定，图1(a)和图1(b)中薄膜晶体管的结构仅为示意。

第二，紫外光阻挡层30至少与沟道区23对应，即，可以如图1(a)所示，紫外光阻挡层30在衬底10上的正投影大于沟道区23在衬底10上的正投影且小于有源层20在衬底10上的正投影；也可以如图1(b)所示，紫外光阻挡层30在衬底10上的正投影等于沟道区23在衬底10上的正投影。

其中，不对紫外光阻挡层30的材料及厚度进行限定，能够吸收紫外光即可。

此外，不对紫外光阻挡层30在衬底10上的具体设置位置进行限定，设置在有源层20上方即可，图1(a)和图1(b)中紫外光阻挡层30的设置位置仅为示意，不做任何限定。

第三，不对紫外光阻挡层30对紫外光的吸收方式进行限定，使沟道区23内无紫外光照射即可。例如，可以但不限于通过对紫外光进行吸收、转化、反射等方式来避免沟道区23内受紫外光照射。

本发明实施例提供一种薄膜晶体管，通过在有源层20上方设置紫外光阻挡层30，并使紫外光阻挡层30至少与有源层20中的沟道区23对应，可以使照射到沟道区23位置处的紫外光被紫外光阻挡层30吸收，避免紫外光照射到沟道区23上，因而，相对现有技术，可提高薄膜晶体管的稳定性。

可选的，紫外光阻挡层30的材料为红外量子点；红外量子点材料的激发波长为100-420nm，发射波长为800nm-1100nm。

即，采用红外量子点材料中能将波长为100-420nm的紫外光激发为波长为800nm-1100nm的红外光的材料作为紫外光阻挡层30的材料。

本发明实施例通过将紫外光阻挡层30的材料设置为红外量子点，可通过紫外光阻挡层30将对沟道区23影响较大的紫外光（波长小于420nm）转化为对沟道区23影响较小的红外光（波长大于800nm），从而降低了紫外光对薄膜晶体管的影响，提高了薄膜晶体管的稳定性。此外，红外量子点被紫外光激发出的光线为红外光，而红外光为不可见光，不会影响显示面板的正常显示。

优选的，红外量子点的材料包括CdS（硫化镉）、CdSe（硒化镉）、CdTe（碲化镉）、ZnSe（硒化锌）、AgS（硫化银）中至少一种；其中，红外量子点的材料为CdS、CdTe、CdSe掺杂ZnS、CdSe掺杂ZnSe时，红外量子点的粒径为5-15nm；红外量子点的材料为AgS时，红外量子点的粒径为7-20nm。

由于CdS、CdSe、CdTe、ZnSe、AgS等材料易于获得，成本低，因此本发明实施例优选采用上述材料作为紫外光阻挡层30的材料。在此基础上，通过限定材料的粒径，来使紫外光阻挡层30将一定波长的紫外光转化为红外光。

可选的，紫外光阻挡层30的材料为碳化处理后的光刻胶。

由于光刻胶在绝氧或者惰性气体气氛中，在高温环境下会脱去氢原子和氧原子，剩余的主要成分为无定型碳，颜色在碳化处理过程中逐渐变成黑色，光刻胶的表面也会变得粗糙，从而起到很好的吸光作用。因此本发明实施例通过采用碳化处理后的光刻胶对紫外光进行吸收，来避免紫外光照射到沟道区23上，制备工艺简单，材料易于获得，生产成本低。

基于上述，优选的，如图1(a)所示，薄膜晶体管还包括设置在源极13和漏极14远离衬底10一侧的钝化层15；其中，紫外光阻挡层30设置在钝化层15上方。

本发明实施例通过将紫外光阻挡层30设置在钝化层15上方，结构简单，便于制备。

优选的，有源层20为氧化物半导体有源层。

其中，有源层的材料例如可以为IGZO（氧化铟镓锌）。

氧化物半导体具有载流子迁移率高、制备温度低、大面积均匀性优良、光学透过率高等优点，采用氧化物半导体材料作为有源层20的薄膜晶体管适用于制备高分辨率的液晶显示面板、有机电致发光二极管显示面板、柔性显示面板、透明显示面板等新型显示器件，因此，本发明优选氧化物半导体作为有源层20的材料。

其中，氧化物半导体禁带宽度一般在3.2eV-3.6eV，易于吸收短波长的紫外光，但不易于吸收波长较长的红外光，因此，设置有紫外光阻挡层30的薄膜晶体管，采用氧化物半导体作为有源层20的材料，薄膜晶体管的稳定性高，且性能较好。

优选的，如图1(b)所示，有源层20为氧化物半导体有源层；所述薄膜晶体管还包括设置在氧化物半导体有源层与源极13和漏极14之间的刻蚀阻挡层16。

本发明实施例通过在氧化物半导体有源层与源极13和漏极14之间设置刻蚀阻挡层16，形成刻蚀阻挡型薄膜晶体管，刻蚀阻挡层16可以避免刻蚀形成源极13和漏极14时，对氧化物半导体有源层的影响，从而降低对刻蚀液的要求。

本发明实施例还提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括在衬底10上形成有源层20，有源层20包括源极区21、漏极区22和沟道区23；所述方法还包括在所述有源层上方形成至少与沟道区23对应的紫外光阻挡层30，所述紫外光阻挡层30用于吸收紫外光。

本发明实施例提供一种薄膜晶体管的制备方法，通过在有源层20上方形成紫外光阻挡层30，并使紫外光阻挡层3 0至少与有源层20中的沟道区23对应，可以使照射到沟道区23位置处的紫外光被紫外光阻挡层30吸收，避免紫外光照射到沟道区23上，因而，相对现有技术，可提高薄膜晶体管的稳定性。

优选的，紫外光阻挡层30的材料为碳化处理后的光刻胶。

由于光刻胶在绝氧或者惰性气体气氛中，在高温环境下会脱去氢原子和氧原子，剩余的主要成分为无定型碳，颜色在碳化处理过程中逐渐变成黑色，光刻胶的表面也会变得粗糙，从而起到很好的吸光作用。因此本发明实施例通过采用碳化处理后的光刻胶对紫外光进行吸收，来避免紫外光照射到沟道区23上，制备工艺简单，材料易于获得，生产成本低。

进一步优选的，如图2所示，形成紫外光阻挡层30，具体包括如下步骤：

S10、如图3(a)所示，在形成有源层20的衬底10上形成至少与沟道区23对应的光刻胶层31。

此处，光刻胶层31可通过涂覆光刻胶，曝光和显影而得到。

S20、如图3(b)所示，对光刻胶层31进行碳化处理，形成紫外光阻挡层30。

本发明实施例通过在有源层20上方形成光刻胶层31，并对光刻胶层31进行碳化处理形成紫外光阻挡层30，来避免紫外光照射到沟道区23上，制备工艺简单。

进一步的优选的，所述方法还包括，在有源层20与衬底10之间形成栅极11和栅绝缘层12，以及在有源层20远离衬底10一侧形成源极13和漏极14，形成光刻胶层31，包括：

S100、如图4(a)所示，在形成有源极13和漏极14的衬底10上形成钝化层薄膜151，并形成光刻胶32。

其中，对于光刻胶32，其种类很多，根据其化学反应机理和显影原理，可分负性胶和正性胶两类。光照后形成不可溶物质的是负性胶；反之，对某些溶剂是不可溶的，经光照后变成可溶物质的即为正性胶。不同种类的光刻胶对应有不同的掩膜板。本发明实施例不对光刻胶32的种类进行限定，其可以是正性胶，也可以是负性胶。

S200、如图4(b)所示，将半色调掩模板100置于光刻胶32上方，对光刻胶32进行曝光、显影，使与有源层20对应位置处的光刻胶32完全保留，与过孔位置处的光刻胶32完全去除，其余位置处光刻胶32半保留；其中，完全保留的光刻胶32至少覆盖有源层20的沟道区23。

其中，将半色调掩模板100包括完全透光部分、完全不透光部分、以及半透光部分。若光刻胶32为正性胶，半色调掩模板100的完全透光部分与光刻胶完全去除部分对应，完全不透光部与光刻胶完全保留部分对应，半透光部分与光刻胶半保留部分对应；若光刻胶32为负性胶，半色调掩模板100的完全透光部分与光刻胶完全保留部分对应，完全不透光部与光刻胶完全去除部分对应，半透光部分与光刻胶半保留部分对应。

S300、如图4(c)所示，对钝化层薄膜151进行刻蚀，形成钝化层15。

S400、如图4(d)所示，对钝化层15上方的光刻胶32进行灰化处理，形成至少与有源层20的沟道区23对应的光刻胶层31。

本发明实施例通过将制备钝化层15时涂覆的光刻胶32进行曝光、显影、灰化后只保留至少与有源层20的沟道区23对应的光刻胶层31，可在不增加mask数量的基础上，降低紫外光对薄膜晶体管的影响，提高薄膜晶体管的稳定性。制备方法简单易行，且成本低。

优选的，所述碳化处理的方式为干刻处理。

即，采用高能量的离子，例如氢气和氦气对光刻胶层31进行轰击，使光刻胶层31产生高温进行碳化。

在此基础上，优选，采用干刻处理方式对光刻胶层31进行碳化处理的过程中，弱化对衬底10的冷却，从而相对的提升衬底10的温度，加速碳化处理过程。

本发明实施例通过采用干刻处理的方式对光刻胶层31进行碳化处理，工艺成熟，方法简单。此外，若S300步骤中采用干刻方式形成钝化层15，可以采用与S300步骤相同的干刻设备对光刻胶层31进行碳化处理，节省成本。

或者，优选的，在真空或者惰性气体环境中和250-350℃的温度下进行退火；其中，退火时间为0.5-2h。

本发明实施例通过在真空或者惰性气体环境中进行高温退火，来脱去光刻胶层31中的氢原子和氧原子，工艺成熟，方法简单。

本发明实施例还提供一种阵列基板，包括上述薄膜晶体管。

其中，当阵列基板应用于液晶显示面板（Liquid Crystal Display，简称LCD）时，如图5所示，所述阵列基板还包括与薄膜晶体管的漏极电连接的像素电极17；进一步的还可以包括公共电极。此处，图5中阵列基板的结构仅为示意，不做任何限定。

当阵列基板应用于有机电致发光二极管（Organic Light Emitting Diode，简称OLED）显示面板时，所述阵列基板还包括与薄膜晶体管的漏极电连接的阳极、阴极、以及位于阳极和阴极之间的有机材料功能层。

本发明实施例提供一种阵列基板，通过在有源层20上方设置紫外光阻挡层30，并使紫外光阻挡层30至少与有源层20中的沟道区23对应，可以使照射到沟道区23位置处的紫外光被紫外光阻挡层30吸收，避免紫外光照射到沟道区23上，因而，相对现有技术，可提高薄膜晶体管的稳定性。

本发明实施例还提供一种阵列基板的制备方法，所述方法包括，通过上述薄膜晶体管的制备方法制备得到薄膜晶体管。

本发明实施例提供一种阵列基板的制备方法，通过在有源层20上方形成紫外光阻挡层30，并使紫外光阻挡层30至少与有源层20中的沟道区23对应，可以使照射到沟道区23位置处的紫外光被紫外光阻挡层30吸收，避免紫外光照射到沟道区23上，因而，相对现有技术，可提高薄膜晶体管的稳定性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。