薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置与流程

本发明涉及显示技术领域，具体的，涉及制备薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置。

背景技术：

随着显示面板要求的不断提高，tft金属导线细线化成为所要求的一项要点，tft金属导线细线化可以解决开口率、负载电容等问题。但是，在目前所进行氧化物tft-lcd项目中，形成源漏极的材料为导电性能更好的金属铜。而铜的缓冲层金属与pr胶的粘附力是一项需要解决的问题。同时，随着显示中对比度及分辨率的要求不断提高，需要栅极及源漏极线宽做到较细的水平，然而，细线化的金属线会带来刻蚀过程金属与光刻(pr)胶粘附力的问题。

金属刻蚀过程中，如果所要得到的图形线宽较细，就会带来金属与光刻胶之间结合力变小从而导致pr胶脱落的现象，上述危害制约着金属细线化工艺。同时，由于在htm(半色调掩膜版)工艺中，二次刻蚀过程金属与pr胶的粘附截面会减小，所以常用的htm工艺在二次刻蚀过程中pr胶脱落种现象会加剧。

因此，关于金属导线细线化的研究有待深入。

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能够实现金属电极细线化的薄膜晶体管。

本发明是基于发明人的以下发现和认识而完成的：

发明人研究发现，金属与pr胶相连的界面可能存在两种相互作用力：第一种为分子力，主要为有机物胶体与金属相连；第二种为氢键，氢键主要为极性小分子(n、o等)与h相互作用的力。氢键是介于分子间作用力与化学键之间的一种力。因此，如果增加氢键作用，将会增加金属与pr胶的粘附力。光刻胶一般为酚醛树脂，其中含有大量的h及o，故而发明人经过深入研究后提出在金属与pr胶之间形成一层具有大量氢键供体h和受体o及n的金属配合物层，通过光刻胶和金属配合物层之间形成氢键，使金属和pr胶紧密的粘合在一起，即使在刻蚀过程中金属线宽变细，金属与pr胶接触面积变小两者也不易脱落分离，能够获得细线化金属。

有鉴于此，在本发明的一个方面，本发明提供了一种薄膜晶体管。根据本发明的实施例，该薄膜晶体管包括：基板；栅极，所述栅极包括栅极金属层和栅极金属配合物层，其中，所述栅极金属层设置在所述基板的一个表面上，所述栅极金属配合物层设置在所述栅极金属层远离所述基板的表面上；栅绝缘层，所述栅绝缘层设置在所述基板的一个表面上，且覆盖所述栅极；有源层，所述有源层设置在所述栅绝缘层远离所述基板的表面上；源极，所述源极包括源极金属层和源极金属配合物层，所述源极金属层设置在所述栅绝缘层和所述有源层远离所述基板的表面上，所述源极金属配合物层设置在所述源极金属层远离所述基板的表面上；漏极，所述漏极包括漏极金属层和漏极金属配合物层，所述漏极金属层设置在所述栅绝缘层和所述有源层远离所述基板的表面上，所述漏极金属配合物层设置在所述漏极金属层远离所述基板的表面上。发明人发现，通过在栅极、源极和漏极中设置金属配合物层，其中含有大量可以作为氢键受体的o、n，同时含有大量h可以作为氢键供体，而光刻胶一般为酚醛树脂，其中含有大量的h及o，由此，h与n或者o形成氢键，增大了金属与pr胶之间的粘附力，在刻蚀过程中栅极、源极和漏极的金属层不会因线宽变细、与pr胶的粘附截面减小等原因而和光刻胶脱落分离，从而制备宽度细化(可以小于2微米)的栅极、源极和漏极，由此，有利于缩小该薄膜晶体管的体积，提高含有该薄膜晶体管的显示器件的开口率、对比度及分辨率。

根据本发明的实施例，栅极金属配合物层、源极金属配合物层和漏极金属配合物层是通过以下步骤形成的：于30-40摄氏度条件下，使栅极金属层、源极金属层和漏极金属层远离所述基板的表面与配体溶液接触30-90秒。

根据本发明的实施例，配体溶液含有乙酸、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种、硝酸铈铵和浸润剂。

根据本发明的实施例，基于配体溶液的总质量，配体溶液含有：乙酸3-7％wt、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种5-15％wt、硝酸铈铵2-5％wt和浸润剂1-3％wt。

根据本发明的实施例，形成栅极金属层、源极金属层和漏极金属层的材料各自独立的包括铜、银、铝、钛中的至少一种。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备薄膜晶体管的方法。根据本发明的实施例，该制备薄膜晶体管的方法中形成所述薄膜晶体管的栅极、源极和漏极的步骤包括：形成金属层；在所述金属层的一个表面形成金属配合物层；在所述金属配合物层远离所述金属层的表面形成光刻胶图案；去除未被所述光刻胶图案覆盖的所述金属配合物层和金属层。由此，制备方法简便成熟，成本低，易于工业化生产，且制备获得的金属线宽度较窄，含有该薄膜晶体管的显示器件具有较高的开口率，显示效果较佳。

根据本发明的实施例，所述形成金属配合物层包括：于30-40摄氏度条件下，使所述金属层的表面与配体溶液接触30-90秒。

根据本发明的实施例，所述配体溶液含有乙酸、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种、硝酸铈铵和浸润剂。

在本发明的又一个方面，本发明提供了一种阵列基板。根据本发明的实施例，该阵列基板包括前面所述的薄膜晶体管。由此，开口率高，电学稳定性好，使用性能佳。

在本发明的又一个方面，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，开口率高，电学稳定性好，使用性能佳。

附图说明

图1是本发明的一个实施例中薄膜晶体管的结构示意图。

图2是本发明的一个实施例中制备薄膜晶体管的方法的流程示意图。

图3至图7是本发明的另一个实施例中制备薄膜晶体管的方法的流程示意图

图8至图12是本发明的又一个实施例中制备薄膜晶体管的方法的流程示意图。

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，本发明提供了一种薄膜晶体管。根据本发明的实施例，参照图1，该薄膜晶体管包括：基板100，栅极200，所述栅极200包括栅极金属层210和栅极金属配合物层220，其中，所述栅极金属层210设置在所述基板100的一个表面上，所述栅极金属配合物层220设置在所述栅极金属层210远离所述基板100的表面上；栅绝缘层300，所述栅绝缘层300设置在所述基板100的一个表面上，且覆盖所述栅极200；有源层400，所述有源层400设置在所述栅绝缘层300远离所述基板100的表面上；源极500，所述源极500包括源极金属层510和源极金属配合物层520，所述源极金属层510设置在所述栅绝缘层300和所述有源层400远离所述基板100的表面上，所述源极金属配合物层520设置在所述源极金属层510远离所述基板100的表面上；漏极600，所述漏极600包括漏极金属层610和漏极金属配合物层620，所述漏极金属层610设置在所述栅绝缘层300和所述有源层400远离所述基板100的表面上，所述漏极金属配合物层620设置在所述漏极金属层610远离所述基板100的表面上。发明人发现，通过在栅极、源极和漏极中设置金属配合物层，其中含有大量可以作为氢键受体的o、n，同时含有大量h可以作为氢键供体，而光刻胶一般为酚醛树脂，其中含有大量的h及o，由此，h与n或者o形成氢键，增大了金属与pr胶之间的粘附力，在刻蚀过程中栅极、源极和漏极的金属层不会因线宽变细、与pr胶的粘附截面减小等原因而和光刻胶脱落分离，从而制备宽度细化(可以小于2微米)的栅极、源极和漏极，由此，有利于缩小该薄膜晶体管的体积，提高含有该薄膜晶体管的显示器件的开口率、对比度及分辨率。

根据本发明的实施例，基板的具体种类没有特殊的限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，基板的具体种类可以为玻璃基板、陶瓷基板或聚合物基板。由此，来源广，成本低，性能佳。

根据本发明的实施例，形成栅极金属层、源极金属层和漏极金属层的材料也没有特殊要求，只要具有良好的导电性能即可。在本发明的一些实施例中，形成栅极金属层、源极金属层和漏极金属层的材料各自独立的包括铜、银、铝、钛中的至少一种。由此，材料来源广泛，导电性能佳，使用性能好，且上述多种金属可满足不同情况、不同部件的使用要求，应用范围广泛。

根据本发明的实施例，形成栅极金属层、源极金属层和漏极金属层的方法也没有特殊限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，形成栅极金属层、源极金属层和漏极金属层的方法包括但不限于涂覆、沉积、印刷等方法。由此，操作简单、方便，易于控制。

根据本发明的实施例，为了得到具有较强氢键作用的栅极金属配合物层、源极金属配合物层和漏极金属配合物层，形成栅极金属配合物层、源极金属配合物层和漏极金属配合物层的步骤包括：于30-40摄氏度条件下，使栅极金属层、源极金属层和漏极金属层远离基板的表面与配体溶液接触30-90秒。具体的，使栅极金属层、源极金属层和漏极金属层远离基板的表面与配体溶液接触的具体方式没有特别限制，只要使得配体溶液可以与栅极金属层、源极金属层和漏极金属层发生配位反应即可，本领域技术人员可以根据需要灵活选择，例如包括但不限于将配体溶液喷淋至栅极金属层、源极金属层和漏极金属层的表面，或者将栅极金属层、源极金属层和漏极金属层的表面浸泡到配体溶液中，或者采用喷淋和浸泡结合的方式使得栅极金属层、源极金属层和漏极金属层与配体溶液接触。由此，可以快速有效地在栅极金属层、源极金属层和漏极金属层表面形成具有较强氢键作用的金属配合物层，为使后续的光刻工艺提供便利的条件，实现细线化金属电极，同时提高工作效率和产品良率。

根据本发明的实施例，为了提高栅极金属配合物层、源极金属配合物层和漏极金属配合物层中氢键的受体和供体，配体溶液含有乙酸、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种、硝酸铈铵和浸润剂。由此，在栅极金属层、源极金属层和漏极金属层表面形成的m[c6h13n2p2]cooh金属配合物层中含有大量氢键的受体和供体，与后续步骤中的光刻胶中的h及o形成氢键，从而增大栅极金属层、源极金属层和漏极金属层和光刻胶之间的粘附力，实现细线化金属电极。

根据本发明的实施例，为了达到栅极金属层、源极金属层和漏极金属层与光刻胶之间最佳的粘附效果，取适量的乙酸、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种、硝酸铈铵和浸润剂溶于水中，得到配体溶液，基于配体溶液的总质量，配体溶液各组分的含量为：乙酸3-7％wt、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种5-15％wt、硝酸铈铵2-5％wt和浸润剂1-3％wt。由此，栅极金属层、源极金属层和漏极金属层和光刻胶之间的粘附力达到最佳。

其中，需要说明的是，浸润剂的具体种类没有特别限制，只要能够减小金属层的表面张力，增强配体溶液的浸润效果，且同时能够发挥增强结合力的作用即可，可以为本领域任何已知的浸润剂，例如包括但不限于醇类浸润剂、酯类浸润剂等。

在本发明的另一方面，本发明提供了一种制备薄膜晶体管的方法。根据本发明的实施例，参照图2，该制备薄膜晶体管的方法中形成所述薄膜晶体管的栅极、源极和漏极的步骤包括：

s100：形成金属层200，结构示意图参见图3。

根据本发明的实施例，金属层200可以在具有支撑功能的衬底10上形成，衬底的具体种类没有特别限制，可以为显示器件中的基板，如玻璃基板、陶瓷基板、聚合物基板等，也可以是基板上形成有一些层结构的半成品，例如，栅极可以直接形成在基板上，而源极和漏极则需要形成在具有栅极、栅绝缘层、有源层的基板上。

根据本发明的实施例，形成金属层的材料也没有特殊要求，只要具有良好的导电性能即可。在本发明的一些实施例中，形成金属层的材料包括铜、银、铝、钛中的至少一种。由此，材料来源广泛，导电性能佳，使用性能好，且上述多种金属可满足不同情况、不同部件的使用要求，应用范围广泛。

根据本发明的实施例，形成金属层的方法也没有特殊限制，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，形成金属层的方法包括但不限于涂覆、沉积、印刷等方法。由此，操作简单、方便，易于控制。在所述金属配合物层远离所述金属层的表面形成光刻胶图案；去除未被所述光刻胶图案覆盖的所述金属配合物层和金属层。由此，制备方法简便成熟，成本低，易于工业化生产，且制备获得的金属线宽度较窄，含有该薄膜晶体管的显示器件具有较高的开口率，显示效果较佳。

s200：在金属层20的一个表面形成金属配合物层30，结构示意图见图4。

根据本发明的实施例，为了得到具有较强氢键作用的金属配合物层，形成金属配合物层步骤包括：于30-40摄氏度条件下，使金属层远离基板的表面与配体溶液接触30-90秒。具体的，使金属层远离基板的表面与配体溶液接触的具体方式没有特别限制，只要使得配体溶液可以与金属层发生配位反应即可，本领域技术人员可以根据需要灵活选择，例如包括但不限于将配体溶液喷淋至金属层的表面，或者将金属层的表面浸泡到配体溶液中。由此，可以快速有效地在金属层表面形成具有较强氢键作用的金属配合物层，为使后续的光刻工艺提供便利的条件，提高工作效率和产品良率。

根据本发明的实施例，为了提高金属配合物层中氢键的受体和供体，配体溶液含有乙酸、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种、硝酸铈铵和浸润剂。由此，在金属层表面形成的m[c6h13n2p2]cooh金属配合物层中含有大量氢键的受体和供体，与后续步骤中的光刻胶中的h及o形成氢键，从而增大金属层和光刻胶之间的粘附力。

根据本发明的实施例，为了达到金属层与光刻胶之间最佳的粘附效果，取适量的乙酸、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种、硝酸铈铵和浸润剂溶于水中，得到配体溶液，基于配体溶液的总质量，配体溶液各组分的含量为：乙酸3-7％wt、二氮二磷杂环戊烷和二氧杂环戊烷中的至少一种5-15％wt、硝酸铈铵2-5％wt和浸润剂1-3％wt。由此，金属层和光刻胶之间的粘附力达到最佳。

其中，需要说明的是，浸润剂的具体种类没有特别限制，只要能够减小金属层的表面张力，增强配体溶液的浸润效果，且同时能够发挥增强结合力的作用即可，可以为本领域任何已知的浸润剂，例如包括但不限于醇类浸润剂、酯类浸润剂等。

s300：在金属配合物层30远离金属层20的表面上形成光刻胶图案40。结构示意图参见图5。

根据本发明的实施例，形成光刻胶图案的方法和材料没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。例如，可以先在金属层的整个表面涂覆光刻胶层，然后对光刻胶层进行曝光、显影，形成光刻胶图案30。

s400：去除未被光刻胶图案覆盖的金属配合物层和金属层，得到金属线50，该金属线可以为薄膜晶体管的栅极、源极或漏极。结构示意图参见图6。

根据本发明的实施例，去除未被光刻胶图案覆盖的金属配合物层和金属层的方法没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，可以通过刻蚀的方法去除金属配合物层和金属层，包括但不限于湿法刻蚀、干法刻蚀等。由此，操作简单，工艺成熟，易于实现，且成本较低。

根据本发明的实施例，根据不同工艺，在后续步骤中可以根据实际需求进一步去除光刻胶图案或去除部分光刻胶图案，去除全部光刻胶图案后的结构示意图参见图7，如采用半色调掩膜则需要去除部分光刻胶图案，本领域技术人员可以按照常规操作进行，在此不再过多赘述。

通过上述方法，金属层与光刻胶之间形成氢键，增大了金属与pr胶之间的粘附力，在刻蚀过程中金属层不会因线宽变细、与pr胶的粘附截面减小等原因而和光刻胶脱落分离，从而制备宽度细化的金属线，且制备方法简便成熟，成本低，易于工业化生产。

本领域人可以理解，制备薄膜晶体管的方法除了包括前面所述的形成栅极、源极和漏极的步骤外，还应包括形成其他必要结构部件的方法和步骤，比如形成栅极绝缘层、有源层和钝化层等的方法步骤，本领域技术人员可以根据常规操作进行，在此不再过多赘述。

下面根据本发明一个制备薄膜晶体管的具体实施例进行详细阐述，其中，栅极、源极和漏极采用前面所述的制备金属线的方法形成。具体的，参照图8，在基板100的一侧形成第一金属层700，然后在第一金属层远离基板100的表面形成第一金属配合物层800，接着在第一金属配合物层远离基板100的表面形成光刻胶图案900，参照图9，然后刻蚀掉未被光刻胶图案覆盖的第一金属层和第一金属配合物层和光刻胶图案900，以形成栅极金属层210和栅极金属配合物层220，栅极金属层210和栅极金属配合物层220共同构成栅极200，参照图10，接着在基板的一侧形成栅绝缘层300并覆盖栅极200，在栅绝缘层300远离基板100的一侧形成半导体层1000，在半导体层1000远离基板100的一侧形成第二金属层1100，在第二金属层1100远离基板100的一侧形成第二金属配合物层1200，在第二金属配合物层1200远离基板100的一侧形成光刻胶1300；参照图11，利用金属刻蚀工艺去除未被光刻胶覆盖的半导体、第二金属层及第二金属配合物层，形成有源层400；参照图12，然后去除中间的光刻胶；参照图1，接着通过金属刻蚀工艺去除未被光刻胶覆盖的第二金属层和第二金属配合物层；并去除光刻胶，形成源极500和漏极600。

本领域技术人员可以理解，形成金属配合物层的方法与前面所述的形成金属配合物层的方法一致，其他步骤均可按照本领域常规操作进行，在此不再过多的赘述。

根据本发明的实施例，去除光刻胶的工艺没有特殊要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，去除光刻胶的工艺为灰化工艺。由此，工艺成熟，易于工业化生产。

根据本发明的实施例，形成栅绝缘层方法和材料没有限制要求，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，形成栅绝缘层的方法可以为涂覆、沉积和印刷等方法，形成栅绝缘层的材料可以为氮化硅、碳化硅或二氧化硅等材料。

根据本发明的实施例，形成有源层的方法也没有特殊的限制要球，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，形成有源层的方法可以为涂覆、沉积和印刷等方法。

根据本发明的实施例，形成有源层的材料也没有特殊的限制要球，本领域技术人员可以根据实际情况灵活选择。在本发明的一些实施例中，有源层的材料可以选择低温多晶硅或者铟镓锌氧化物等。

在本发明的又一个方面，本发明提供了一种阵列基板。根据本发明的实施例，该阵列基板包括前面所述的薄膜晶体管。由此，开口率高，电学稳定性好，使用性能佳。

本领域技术人员可以理解，本发明的阵列基板除了包括前面所述到的薄膜晶体管，还包括常规阵列基板所必须的其他结构部件，比如公共电极、像素电极、功能层等结构部件。

在本发明的又一个方面，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，开口率高，电学稳定性好，使用性能佳。

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，在此不再过多赘述。

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。