薄膜晶体管及其制备方法和阵列基板与流程

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薄膜晶体管及其制备方法和阵列基板与流程

本发明涉及显示技术领域,具体的,涉及薄膜晶体管及其制备方法和阵列基板。



背景技术:

传统的薄膜晶体管(TFT)采用非晶硅材料作为有源层,但由于其载流子迁移率太小,很难满足大尺寸显示装置的驱动需要。因此,业内目前大都准备采用具有高载流子迁移率的铟镓锌氧化物(IGZO)半导体做有源层来制备TFT,但是由于IGZO独特的四元结构,想要精确控制有源层中的氢含量变得十分困难,若有源层中的氢含量不能降到一定的浓度,其会显著影响TFT的电学特性,进而影响产品的显示效果。



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含氢量低或载流子迁移率高的薄膜晶体管。

在本发明的一个方面,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,该方法包括:在衬底的一侧形成栅极;在衬底的一侧形成覆盖栅极的栅绝缘层;在栅绝缘层远离衬底的一侧形成有源层;在栅绝缘层远离衬底的一侧形成覆盖有源层的析氢层,并放置预定时间;去除析氢层的至少一部分;在未去除的所述析氢层远离衬底的一侧形成源极和漏极,或者去除全部所述析氢层后,在所述栅绝缘层和有源层远离衬底的一侧形成源极和漏极。由此,制备方法简便成熟,易于工业化生产,相对于现有薄膜晶体管的制备工艺,该方法中设置的析氢层的析氢能力可达到火山调控曲线的峰值附近,催化活性极高,且氢在界面处的扩散速率非常快,由此利用析氢层将有源层中的氢析出,降低有源层中的氢含量,进而能够有效提高薄膜晶体管的电学稳定性和显示效果,改善产品性能。

根据本发明的实施例,析氢层包括石墨烯层和金属催化剂层,其中,石墨烯层设置于靠近有源层的一侧。

根据本发明的实施例,析氢层采用转印工艺形成。

根据本发明的实施例,去除析氢层的至少一部分包括去除全部析氢层。

根据本发明的实施例,去除析氢层的至少一部分包括:在形成源极和漏极之前,去除金属催化剂层;在形成源极和所述漏极之后,去除未被源极和漏极覆盖的石墨烯层。

根据本发明的实施例,形成金属催化剂层的材料选自镍、铑、钯、铂、铜、金及银中的至少一种。

根据本发明的实施例,形成金属催化剂层的材料选自镍和钯中的至少一种。

根据本发明的实施例,金属催化剂层是通过湿刻工艺去除的,石墨烯层是通过灰化工艺去除的。

在本发明的另一方面,本发明提供了一种薄膜晶体管。根据本发明的实施例,该薄膜晶体管是前面所述的方法制备的。由此,该薄膜晶体管中的有源层含氢量低,载流子迁移率高,使该薄膜晶体管有很好的电学稳定性和显示效果。

在本发明的又一方面,本发明提供了一种阵列基板。该阵列基板包括前面所述的薄膜晶体管。由此,电学稳定性高,显示效果佳。

附图说明

图1是氢原子位于石墨烯和金属镍的界面时的扩散示意图。

图2是本发明一个实施例中制备薄膜晶体管的流程示意图。

图3是本发明另一个实施例中薄膜晶体管的结构示意图。

图4是本发明又一个实施例中薄膜晶体管的结构示意图。

图5是本发明又一个实施例中薄膜晶体管的结构示意图。

图6是本发明又一个实施例中薄膜晶体管的结构示意图。

图7是本发明又一个实施例中薄膜晶体管的结构示意图。

图8是本发明又一个实施例中薄膜晶体管的结构示意图。

图9是本发明又一个实施例中薄膜晶体管的结构示意图。

图10是理论预言的石墨烯覆盖后不同金属表面的析氢催化活性的火山型曲线图。

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,本发明提供了一种制备薄膜晶体管的方法。根据本发明的实施例,参照图2,该方法包括:

S100:在衬底10的一侧形成栅极20,结构示意图参照图3。

根据本发明的实施例,衬底的具体种类包括但不限于玻璃衬底、聚合物衬底或金属衬底。

根据本发明的实施例,形成栅极的方法可以为沉积和构图工艺等方法。

根据本发明的实施例,形成栅极的具体材料包括但不限于金属如Cu、Al或者MoNb/Cu、Mo/Al等叠层金属等。

S200:在衬底10的一侧形成覆盖栅极20的栅绝缘层30,结构示意图参照图4。

根据本发明的实施例,形成栅绝缘层的具体材料包括但不限于氧化硅、氮化硅、五氧化二钽等。

S300:在栅绝缘层30远离衬底10的一侧形成有源层40,结构示意图参照图5。

根据本发明的实施例,采用沉积和构图工艺形成有源层。

根据本发明的实施例,为了提高有源层载流子的迁移率,在本发明的一些实施例中,采用铟镓锌氧化物制备有源层。由此,有源层的载流子迁移率高,可以满足大尺寸显示装置的驱动需要,改善薄膜晶体管的电学稳定性,提高显示效果。

S400:在栅绝缘层30远离衬底10的一侧形成覆盖有源层40的析氢层50,并放置预定时间,结构示意图参照图6。

需要说明的是,在本申请中,析氢层是指可以将有源层中氢析出的结构,析氢层包括金属催化剂层和石墨烯层,金属催化剂层的吸附能因为石墨烯层的覆盖,其相应的吸氢能力被调控到火山曲线的峰值附近,成为具有高催化剂活性的催化剂材料,同时,氢在界面处的扩散速率仍非常快。利用此原理,在有源层的一侧形成析氢层,将有源层中的氢析出,从而降低有源层中氢含量,进而达到提高薄膜晶体管电学稳定性的技术效果。理论预言的石墨烯覆盖后不同金属表面的析氢催化活性的火山型曲线图见图10,由图10可以看出,石墨烯覆盖后镍和钯表面的析氢催化活性最高。

根据本发明的实施例,析氢层放置的时间可以为12小时、24小时、36小时等。由此,可以尽可能的降低有源层中的含氢量,提高薄膜晶体管的电学稳定性。

根据本发明的实施例,析氢层是采用图案转印工艺形成。由此,工艺简单成熟,易于工业化生产。

根据本发明的实施例,参照图7,析氢层50包括石墨烯层51和金属催化剂层52,其中,石墨烯层51设置于靠近有源层40的一侧。由此,可以使有源层中的氢最大限度的被析氢层析出,提高薄膜晶体管的电学稳定性及显示效果,改善产品性能。

根据本发明的实施例,为了达到更好的析氢效果,降低有源层中的氢含量,在本发明的一些实施例中,形成金属催化剂层的材料为镍、铑、钯、铂、铜、金及银中的至少一种。由此,可以有效降低有源层中的氢含量,提高薄膜晶体管的电学稳定性及显示效果,改善产品性能。

根据本发明的实施例,为了达到最佳的析氢效果,降低有源层中的氢含量,在本发明的一些实施例中,形成金属催化剂层的材料为镍和钯中的至少一种。由此,可以使有源层中的氢含量降到最小,提高薄膜晶体管的电学稳定性及显示效果,改善产品性能。

S500:去除析氢层的至少一部分。

S600:在未去除的所述析氢层远离衬底的一侧形成源极和漏极,或者去除全部所述析氢层后,在所述栅绝缘层和有源层远离衬底的一侧形成源极和漏极。

根据本发明的实施例,为了后续工艺的进行且不影响薄膜晶体管的电学性能,在本发明的一些实施例中,参照图8,析氢层放置预定时间后,去除全部析氢层,之后在栅绝缘层30和有源层40远离衬底10的一侧形成源极61和漏极62。由此,便于形成源漏极,且不影响TFT电学性能。

根据本发明的实施例,为了降低接触电阻,进一步改善TFT特性,在本发明的一些实施例中,参照图9,可以去除部分析氢层,包括:在形成源极61和漏极62之前,去除金属催化剂层52;在形成源极61和漏极62之后,去除未被源极61和漏极62覆盖的石墨烯层51。由此,源极和漏极之间的石墨烯层被去除,源极和漏极之间只能通过有源层进行导通,不存在有源层被短路的问题,而且保留被源漏极覆盖的石墨烯层可以降低接触电阻,进一步改善TFT的特性。

根据本发明的实施例,金属催化剂层是通过湿刻工艺去除的,石墨烯层是通过灰化工艺去除的,比如等离子体灰化工艺。由此,方法简便,易操作,成本低,也易于工业化生产。

在本发明的另一方面,本发明提供了一种薄膜晶体管。根据本发明的实施例,该薄膜晶体管是由前面所述的方法制备的。由此,该薄膜晶体管中的有源层含氢量低,载流子迁移率高,使该薄膜晶体管有很好的电学稳定性和显示效果。

在本发明的又一方面,本发明提供了一种阵列基板。该阵列基板包括前面所述的薄膜晶体管。由此,电学稳定性高,显示效果佳。本领域技术人员可以理解,该阵列基板具有前面所述的薄膜晶体管的所有特征和优点,在此不再一一赘述。

根据本发明的实施例,该阵列基板的应用没有特别限制,可以应用到本领域任何具有显示功能装置或设备中,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设备或装置等。

当然,本领域技术人员可以理解,除了前面所述的薄膜晶体管,本发明的阵列基板还包括常规阵列基板所应有的结构部件,比如像素电极、数据线、钝化层、绝缘层、公共电极等结构。

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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