阵列基板及其制备方法和显示装置与流程

文档序号:11179301阅读:566来源:国知局
阵列基板及其制备方法和显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域,具体地,涉及阵列基板及其制备方法。



背景技术:

随着tft-lcd技术的发展,高的载流子迁移率、低功耗、高分辨率等已经成为大家关注的热点。

在平板显示技术领域,低温多晶硅薄膜晶体管显示器(lowtemperaturepoly-siliconthinfilmtransistor,简称ltpstft)具有高的反应速度、高开口率、高亮度等优点,成为当今平板显示市场增长速度最快的技术。而且它还能被用于柔性显示以及被称为下一代显示技术的有机发光二极管显示器上。低温多晶硅薄膜晶体管有源层为低温多晶硅(p-si),为了增加其载流子迁移率需要对其进行离子掺杂,如b3+,以提高晶体管的开关特性。但是驱动薄膜晶体管(drivingtft)相对于开关薄膜晶体管(switchingtft),并不需要过高的载流子迁移率。传统的设计中为了保证对开态电流(ion)值的要求,对于高载流子迁移率有源层来说,只能增加有源层长度来实现设计要求。但是长度值的增加限制了分辨率的进一步提高。

因此,关于薄膜晶体管的研究仍有待深入。



技术实现要素:

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此,本发明的一个目的在于提出一种减小沟道长度,或者实现高分辨率技术的阵列基板。

在本发明的一个方面,本发明提供了一种阵列基板。根据本发明的实施例,该阵列基板包括开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管,其中,开关薄膜晶体管的第一有源层由掺杂半导体材料形成,驱动薄膜晶体管的第二有源层由非掺杂半导体材料形成。由此,该阵列基板不仅可以保证开关薄膜晶体管的开关特性,而且,提高了开关薄膜晶体管的载流子迁移率及减小了阈值电压(vth)偏移量,同时又可以在保证驱动薄膜晶体管具有理想的载流子迁移率的前提下,降低驱动薄膜晶体管有源层的长度,实现了高分辨率的设计要求。

根据本发明的实施例,第一有源层由掺杂低温多晶硅形成,第二有源层由非掺杂低温多晶硅形成。

根据本发明的实施例,第二有源层的宽长比不小于3:30。

在本发明的另一方面,本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例,该显示装置包括前面所述的阵列基板。由此,该显示装置具有较高的分辨率,同时能耗低,显示品质高。

在本发明的又一方面,本发明提供了一种制备阵列基板的方法。根据本发明的实施例,上述阵列基板包括开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管,在形成有源层的步骤中,开关薄膜晶体管的第一有源层由掺杂半导体材料形成,驱动薄膜晶体管的第二有源层由非掺杂半导体材料形成。利用该方法可以快速有效的制备前面所述的阵列基板,操作简单,降低成本,易于工业化生产,且制备的阵列基板不仅可以保证开关管的开关特性,而且,提高了开关薄膜晶体管的载流子迁移率及减小了vth偏移量,同时又可以在保证驱动薄膜晶体管具有合适的载流子迁移率的前提下,降低驱动薄膜晶体管有源层的长度,实现了高分辨率的设计要求。

根据本发明的实施例,第一有源层由掺杂低温多晶硅形成,第二有源层由非掺杂低温多晶硅形成。

根据本发明的实施例,第二有源层的宽长比不小于3:30。

根据本发明的实施例,形成有源层的步骤通过一次半色调掩膜进行。

根据本发明的实施例,形成有源层的步骤包括:在衬底上形成半导体层;利用半色调掩膜对半导体层进行图案化以形成第一有源层和第二有源层,以及对第一有源层进行掺杂处理。

附图说明

图1是本发明一个实施例的阵列基板的结构示意图。

图2是本发明另一个实施例的阵列基板的结构示意图。

图3是本发明又一个实施例的制备阵列基板的流程示意图。

图4a-4e是本发明另一个实施例的制备阵列基板的流程示意图。

图5是本发明又一个实施例的步骤s100中获得的产品的结构示意图。

图6是本发明又一个实施例的步骤s100中获得的产品的结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例。下面描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。实施例中未注明具体技术或条件的,按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者,均为可以通过市购获得的常规产品。

在本发明的一个方面,本发明提供了一种阵列基板。根据本发明的实施例,参照图1,该阵列基板包括开关薄膜晶体管1和驱动薄膜晶体管2,其中,开关薄膜晶体管1的第一有源层100由掺杂半导体材料形成,驱动薄膜晶体管2的第二有源层200由非掺杂半导体材料形成。由此,该阵列基板不仅可以保证开关薄膜晶体管的开关特性,而且,提高了开关薄膜晶体管的载流子迁移率及减小了vth偏移量,同时又可以在保证驱动薄膜晶体管具有理想的载流子迁移率的前提下,降低驱动薄膜晶体管有源层的长度,实现了高分辨率的设计要求。

本领域技术人员可以理解,除了上述第一有源层和第二有源层之外,上述开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管还具有常规薄膜晶体管所具备的必要结构,例如可以具有常规底栅薄膜晶体管结构或顶栅薄膜晶体管结构,下面以底栅结构薄膜晶体管结构为例进行说明,参照图1,第一有源层100和第二有源层200设置于衬底500上,栅绝缘层800覆盖第一有源层100和第二有源层200,在栅绝缘层远离衬底500的一侧形成第一栅极900和第二栅极1000,且第一栅极900在衬底500上的投影落入第一有源层100在衬底500上的投影的区域内,第二栅极1000在衬底500上的投影落入第二有源层100在衬底上的投影的区域内,在栅绝缘层800远离衬底500的一层形成层间绝缘层1200,在层间绝缘层1200远离衬底500的一侧设置有第一漏极1300、第一源极1400、第二漏极1500和第二源极1600,且第一漏极1300和第一源极1400通过过孔与第一有源层100电连接,第二漏极1500和第二源极1600通过过孔与第二有源层200电连接。

根据本发明的实施例,为了满足柔性显示器件的使用要求,上述阵列基板可以中的衬底500可以为柔性基板,例如聚合物基板,包括但不限于聚酰亚胺(pi)、聚酯形成的柔性基板等。由此,在为薄膜晶体管提供良好的支撑作用的同时,具有理想的柔韧性,可以应用于柔性显示器件。根据本发明的实施例,由于柔性基板具有一定的柔韧性,在制备过程中,可以预先在具有良好支撑作用的基底上形成沉积柔性薄膜,如聚酰亚胺和/或聚酯薄膜等,然后在柔性薄膜上形成薄膜晶体管结构和阵列基板的电极结构,最后将基底剥离,柔性薄膜即构成柔性基板。

根据本发明的实施例,为了进一步提高薄膜晶体管结构与衬底之间的结合力以及形成性能更佳的薄膜晶体管结构,参照图2,上述阵列基板还可以包括缓冲层300,缓冲层300设置于衬底500和有源层之间。由此,可以提高薄膜晶体管和衬底之间的强度,同时提高薄膜晶体管的使用性能。

根据本发明的实施例,形成缓冲层的材料和方法没有特殊的限制,本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的一些实施例,形成缓冲层的材料包括但不限于sin和sio2中的至少一种。而且,缓冲层可以为单层结构也可以为多层结构,同时缓冲层的厚度也没有特殊的要求,本领域技术人员可以灵活选择,例如可以为50~650nm。根据本发明的一些实施例,缓冲层可以为50~150nm的sin层和100~500nmsio2层的双层结构。本领域人员也可以根据实际需求灵活选择形成缓冲层的方法,例如包括但不限于物理气相沉积法、化学气相沉积法,比如等离子体增强化学气相沉积。

根据本发明的实施例,形成第一有源层和第二有源层的材料没有特殊的要求,本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的一些实施例,第一有源层由掺杂低温多晶硅形成,第二有源层由非掺杂低温多晶硅形成。由此,第一有源层载流子可以达到较高迁移率的同时,又能保证第二有源层载流子不会有较高的迁移率,也能使薄膜晶体管的能耗更低,稳定性更高。

根据本发明的实施例,形成第一有源层和第二有源层的方法没有特殊的要求,本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的一些实施例,形成有源层的方法可以包括但不限于物理气相沉积、化学气相沉积比如等离子体增强化学气相沉积等。根据本发明的又一些实施例,通过等离子体增强化学气相沉积法在缓冲层远离衬底的一侧沉积一层一定厚度的非晶硅(a-si),之后再通过准分子激光晶化工艺形成低温多晶硅,接着对低温多晶硅进行图案化,形成第一有源层和第二有源层,最后向第一有源层注入所要掺杂的离子,从而得到了由掺杂低温多晶硅形成的第一有源层和由非掺杂低温多晶硅形成的第二有源层。由此,制作方法成熟,操作简单,易于工业化生产。

根据本发明的实施例,上述形成的非晶硅的厚度没有特别限制,本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中,非晶硅的厚度可以为30~100nm。由此,可以形成厚度适宜、性能更佳的有源层。

根据本发明的实施例,向第一有源层掺杂的离子种类没有特殊的要求,只要能够达到提高其载流子迁移率的要求即可。根据本发明的一些实施例,向第一有源层掺杂的离子可以包括但不限于b3+、al3+等等。由此,可以使第一有源层具有较高的载流子迁移率。

根据本发明的实施例,本发明的阵列基板可以在保证驱动薄膜晶体管使用性能的前提下,使得驱薄膜动晶体管中的第二有源层具有较短的长度。根据本发明的一些实施例,第二有源层的长宽比可以不小于3:30。根据本发明的另一些实施例,有源层的长宽比可以为3:30~3:26。根据本发明的另一些实施例,有源层的长宽比也可以小于3:26,如可以为3:25、3:24、3:23、3:22、3:21、3:20等。由此,在保证驱动薄膜晶体管低载流子迁移率的同时,又能有效减小有源层的长度,实现高分辨率,进而提高显示装置的显示质量。

在本发明的另一方面,本发明提供了一种显示装置。根据本发明的实施例,该显示装置包括前面所述的阵列基板。该显示装置具有较高的分辨率,显示效果理想。且本领域技术人员可以理解,该显示装置包括上述阵列基板所有的特征和优点,在此不再一一赘述。

根据本发明的实施例,该显示装置的具体种类没有特别限制,可以为本领域任何具有显示功能的装置、设备,例如包括但不限于手机、平板电脑、计算机显示器、游戏机、电视机、显示屏幕、可穿戴设备及其他具有显示功能的生活电器或家用电器等。

当然,本领域技术人员可以理解,除了前面所述的阵列基板,本发明所述的显示装置还可以包括常规显示装置所具有的必要的结构和部件,以手机为例进行说明,除了具有本发明的阵列基板件外,其还可以具有触控屏、外壳、cpu、照相模组、指纹识别模组、声音处理系统等等常规手机所具有的结构和部件。

在本发明的又一方面,本发明提供了一种制备阵列基板的方法。根据本发明的实施例,上述阵列基板包括开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管,在形成有源层的步骤中,开关薄膜晶体管的第一有源层由掺杂半导体材料形成,驱动薄膜晶体管的第二有源层由非掺杂半导体材料形成。该方法可以快速、有效的制备前面所述的阵列基板,操作简单,降低成本,易于工业化生产。而且上述方法制备的阵列基板不仅可以保证开关管的开关特性,而且,提高了开关薄膜晶体管的载流子迁移率及减小了vth偏移量,同时又可以在保证驱动薄膜晶体管具有理想的载流子迁移率的前提下,降低驱动薄膜晶体管有源层的长度,实现了高分辨率的设计要求。

本领域技术人员可以理解,该方法还可以包括形成栅绝缘层、栅极、层间绝缘层、源漏极等其他结构的步骤,本领域技术人员可以根据常规操作进行。

根据本发明的实施例,形成第一有源层和第二有源层的材料没有特殊的要求,本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的一些实施例,第一有源层由掺杂低温多晶硅形成,第二有源层由非掺杂低温多晶硅形成。由此,第一有源层载流子可以达到较高迁移率的同时,又能保证第二有源层载流子不会有较高的迁移率,也能使薄膜晶体管的能耗更低,稳定性更高。

根据本发明的实施例,形成有源层的步骤通过一次半色调掩膜进行。根据本发明的一些实施例,参照图3,形成有源层的步骤包括:

s100:在衬底上形成半导体层,结构示意图参照图4a。

根据本发明实施例,形成半导体层600的方法没有特殊的要求,本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。根据本发明的一些实施例,形成半导体层600的方法可以包括但不限于物理气相沉积、化学气相沉积比如等离子体增强化学气相沉积。下面以半导体层为低温多晶硅为例进行说明,参照图4a,通过等离子体增强化学气相沉积法衬底一侧沉积一层一定厚度的非晶硅(a-si),之后再通过准分子激光晶化工艺形成低温多晶硅(p-si),从而得到半导体层600。由此,制作方法成熟,操作简单,易于工业化生产。

根据本发明的实施例,上述形成的非晶硅的厚度没有特别限制,本领域技术人员可以根据需要灵活选择。在本发明的一些实施例中,非晶硅的厚度可以为30~100nm。由此,可以形成厚度适宜、性能更佳的有源层。

s200:利用半色调掩膜对半导体层进行图案化以形成第一有源层和第二有源层。

根据本发明的实施例,参照图4b和图4c,该步骤中首先在半导体层600上形成光刻胶层700,然后利用半色调掩膜10对所述光刻胶层进行曝光显影,然后对暴露出来的半导体层600进行刻蚀,形成第一有源层100和第二有源层200,刻蚀后的产品结构示意图参照图4c。其中,半色调掩膜10包括遮挡区11、半透区12和全透区13,具体的,半色调掩膜10与第一有源层100对应的位置为半透区12,与第二有源层200对应的位置为遮挡区11,其余位置为全透区13,由此,经过显影后,与全透区对应的光刻胶全部去除,与半透区对应的光刻胶去除一部分,而与遮挡区对应的光刻胶保持原状。

根据本发明的实施例,本发明的阵列基板可以在保证驱动薄膜晶体管使用性能的前提下,使得驱薄膜动晶体管中的第二有源层具有较短的长度。根据本发明的一些实施例,第二有源层的长宽比可以不小于3:30。根据本发明的另一些实施例,有源层的长宽比可以为3:30~3:26。根据本发明的另一些实施例,有源层的长宽比也可以小于3:26,如可以为3:25、3:24、3:23、3:22、3:21、3:20等。由此,在保证驱动薄膜晶体管低载流子迁移率的同时,又能有效减小有源层的长度,实现高分辨率,进而提高显示装置的显示质量。

s300:对第一有源层进行掺杂处理。

在步骤s200的基础上,参照图4d和图4e,利用半色调掩膜10再次对光刻胶层进行曝光、显影处理,显影后与第一有源层100对应的光刻胶全部去除,与第二有源层200对应的光刻胶保持原状,然后,对第一有源层进行离子注入处理,得到掺杂半导体材料形成的第一有源层100,最后,去除与第二有源层200对应的光刻胶,由此,得到由掺杂半导体材料形成的第一有源层100和由非掺杂半导体材料形成的第二有源层200。

根据本发明的实施例,向第一有源层掺杂的离子种类没有特殊的要求,只要能够达到提高其载流子迁移率的要求即可。根据本发明的一些实施例,向第一有源层掺杂的离子可以包括但不限于b3+、al3+等等。

根据本发明的实施例,如前所述,该方法还可以包括形成栅绝缘层、栅极、层间绝缘层、源漏极等其他结构的步骤,因此,在本发明的一些实施例中,在步骤s300基础上还可以包括以下步骤:参照图1,在有源层的表面涂覆一层栅绝缘层800,在栅绝缘层远离衬底的一侧形成第一栅极900和第二栅极1000,且第一栅极900在衬底上的投影落入第一有源层100在衬底500上的投影的区域内,第二栅极1000在玻璃基板500上的投影落入第二有源层100在衬底上的投影的区域内,在栅绝缘层800远离衬底500的一层形成层间绝缘层1200,在层间绝缘层1200远离衬底500的一侧形成第一漏极1300、第一源极1400、第二漏极1500和第二源极1600,且第一漏极1300和第一源极1400通过过孔与第一有源层100连接,第二漏极1500和第二源极1600通过过孔与第二有源层200连接。当然,本领域技术人员可以理解,图1示出的为开关薄膜晶体管和驱动薄膜晶体管均为顶栅结构时的结构示意图,其仅为示例性说明本申请的阵列基板的结构,并不能理解为对本发明的限制,只要不脱离本发明的发明构思,在本发明基础上做出的合理改变和替换均在本发明的保护范围之内。

根据本发明的另一些实施例,参照图5,在形成半导体层600之前,还可以预先在衬底500上形成缓冲层300,然后按照上述步骤操作,获得的产品的结构示意图参照图2。由此,可以提高衬底与后续形成的半导体层600等结构之间的结合强度,提高阵列基板的使用性能。形成缓冲层300的具体方法没有特别限制,本领域技术人员可以根据实际需要灵活选择,例如包括但不限于物理气相沉积、化学气相沉积等。

根据本发明的实施例,参照图6,当衬底500为柔性基板时,在形成半导体层600之前,需要预先在具有良好支撑作用的基底400上形成柔性基板500,然后在柔性基板500上形成半导体层600,接着按照上述步骤操作,然后需要剥离基底400,得到如图2所示结构的柔性阵列基板。

在本发明的描述中,需要理解的是,术语“第一”、“第二”仅用于描述目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此,限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中,“多个”的含义是两个或两个以上,除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中,参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中,对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且,描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外,在不相互矛盾的情况下,本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例,可以理解的是,上述实施例是示例性的,不能理解为对本发明的限制,本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

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