薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板的制作方法_2

文档序号:9549382阅读:来源:国知局
烯或掺杂的石墨烯构成;
[0043]栅绝缘层12由氧化石墨烯构成;
[0044]其中,构成源极14、漏极15、栅极11的石墨烯由氧化石墨烯还原形成;构成有源区13的掺杂的氧化石墨烯或掺杂的石墨烯由对氧化石墨烯进行处理形成。
[0045]具体的,构成有源区13的掺杂的氧化石墨烯由对氧化石墨烯进行掺杂处理形成;或,构成有源区13的掺杂的石墨烯由对氧化石墨烯进行还原后再进行掺杂处理形成。
[0046]也就是说,如图1所示,本实施例的薄膜晶体管中,所有结构都是由石墨烯或氧化石墨烯材料构成的,且均是由氧化石墨烯为最初的原料而形成的。
[0047]其中,石墨稀(Graphene)于2004年由英国曼彻斯特大学安德烈-海姆教授发现,其是一种由碳原子构成的片层状材料,每层中碳原子以类似石墨(Graphite)六角形结构排列;石墨烯具有极好的导电性,常温下电子迀移率超过15000cm2/V.s,电阻率则在10 6Ω/π!量级,故其作为源极14、漏极15、栅极11等时,可极大的降低这些结构的电阻。
[0048]氧化石墨烯(G0)则可由石墨氧化得到,可作为还原法制石墨烯的原料。氧化石墨烯具有很高的电阻率,故作为栅绝缘层12时,可起到很好的隔绝效果。
[0049]氧化石墨烯或石墨烯进行掺杂处理后会成为半导体材料,其具有较高的迀移率和开关电流比,从而适于作为有源区13的材料。
[0050]由此可见,本实施例的薄膜晶体管中的各结构的材料均十分符合其要求;同时,由于各结构的材料比较相似,因此各结构间的晶格常数匹配,结合面不产生晶格畸变,有源区13与源极14、漏极15间的接触电阻小,不需要欧姆接触层;因此,本发明的薄膜晶体管具有优异的综合性能。
[0051]另外,石墨烯/氧化石墨烯材料都是可弯折的,故其适用于柔性显示装置。
[0052]当然,应当理解,图1中薄膜晶体管的形式并非对本发明保护范围的限定,只要是采用以上材料,本实施例的薄膜晶体管也可具有不同的结构。例如,薄膜晶体管可为顶栅型;再如,源极14、漏极15也可位于有源区13下方;再如,有源区13与源极14、漏极15也可不是直接接触,而是之间还设有钝化层(可由氧化石墨烯构成),源极14、漏极15则通过钝化层中的过孔与有源区13连接。
[0053]优选的,薄膜晶体管中各结构的厚度范围在:
[0054]源极14、漏极15的厚度在lnm?lOOnm ;
[0055]栅极11的厚度在lnm?lOOnm ;
[0056]有源区13的厚度在lnm?lOOnm ;
[0057]栅绝缘层12的厚度在30nm?300nm。
[0058]当采用石墨烯/氧化石墨烯材料时,薄膜晶体管的各结构的厚度优选处于以上范围内。这是因为石墨烯的导电性很好,而掺杂的氧化石墨烯或石墨烯的导通性能也好,由此栅极11、源极14、漏极15、有源区13等结构的厚度可很薄,甚至是接近单层石墨烯的厚度(lnm),而这样很薄的结构柔性好,易弯折,适于用在柔性显示装置中。而栅绝缘层12的厚度之所以胶厚,是为了保证绝缘效果。
[0059]本实施例还提供一种薄膜晶体管的制备方法,其包括:
[0060]形成由石墨烯构成的栅极11的步骤,形成由氧化石墨烯构成的栅绝缘层12的步骤,形成由掺杂的氧化石墨烯或掺杂的石墨烯构成的有源区13的步骤,形成由石墨烯构成的源极14、漏极15的步骤。
[0061]也就是说,本实施例提供一种制备上述薄膜晶体管的方法,其中用相应的材料形成薄膜晶体管的各结构。
[0062]应当理解,当薄膜晶体管的具体结构不同时,其形成各结构的顺序也不同,因此,以上的各步骤仅仅表示薄膜晶体管的制备方法中需要包括相应步骤,而并不代表制备方法中的各步骤必须按以上顺序进行。例如,制备底栅型薄膜晶体管时,必然是先形成栅极11再形成栅绝缘层12,最后形成有源区13 ;反之,制备顶栅型薄膜晶体管时,必然是先形成有源区13再形成栅绝缘层12,最后形成栅极11。
[0063]下面提供一种薄膜晶体管的制备方法。当然,其具体制备过程也仅仅是作为例子,而不是对本法明的限定,本领域技术人员也可根据需要改变各步骤的顺序,从而制备出具有其他结构的薄膜晶体管,
[0064]具体的,该薄膜晶体管的制备过程包括:
[0065]S1:形成由石墨烯构成的栅极11,其具体包括:
[0066]S101:形成第一氧化石墨烯材料层21。
[0067]也就是说,如图3所示,将氧化石墨烯材料分散在溶剂中形成悬浮液,之后将悬浮液涂布在基底9上,最后加热将溶剂蒸干,在基底9上形成的完整的第一氧化石墨烯材料层21。其中,具体的涂布量以形成的第一氧化石墨烯材料层21的厚度在以上栅极11的厚度范围内为准。其中,可选用挥发性较强的乙醇等作为溶剂,而聚甲基丙烯酸甲酯在其中的浓度以能够方便的涂布、成膜为准。
[0068]其中,此处之所以先形成氧化石墨烯材料层而非直接形成石墨烯材料层,是因为如前所述,氧化石墨烯比石墨烯更易于分散、成膜;同时,按照本实施例的方法,所有结构的原料均为氧化石墨烯,从而工艺统一,原料便于管理。
[0069]S102:对第一氧化石墨烯材料层21进行还原得到第一石墨烯材料层31,将第一石墨烯材料层31图案化形成栅极11,得到如图2所示的结构。
[0070]也就是说,如图4所示,在得到第一氧化石墨烯材料层21后,先对第一氧化石墨烯材料层21整体进行还原,使其转变为第一石墨烯材料层31 ;之后再将第一石墨烯材料层31不需要的部分除去(图案化),使剩余部分形成如图2所示的石墨烯的栅极11。
[0071]其中,以上还原可采用已知的方法,其可为以下方法中的任意一种:
[0072]a采用还原性的气体进行还原,例如氢气(处理温度在100?200°C )、溴化氢或碘化氢气体(处理温度在25?10°c ),联氨(N2H4)蒸汽(处理温度25?100°C );
[0073]b真空热还原,即在真空环境下,于100?300°C的温度加热氧化石墨烯材料层1?10秒,使其还原;
[0074]c等离子体处理,即用氢、氩等的等离子体处理氧化石墨烯材料层,使其还原。
[0075]其中,以上的“图案化”具体可通过构图工艺完成,即:先在石墨烯材料层上涂布一层光刻胶,之后对光刻胶进行曝光显影,将部分光刻胶除去,使石墨烯材料层不需要保留的部分暴露,之后通过干法刻蚀(干刻)工艺将暴露的石墨烯材料层除去,最后剥离剩余的光刻胶,使剩余的石墨烯材料层成为所需结构。
[0076]其中,干法刻蚀所用的刻蚀气体可为氧气,气体压力在10?300mTorr,刻蚀功率100?4000W,刻蚀时间以既能将目标层完全除去而又不影响其下方的结构为准。
[0077]由于以上的还原、干刻等工艺本身是已知的,故在此不再详细描述。
[0078]或者,作为本实施例的另一种方式,本步骤也可为:将第一氧化石墨烯材料层21图案化,对图案化的第一氧化石墨烯材料层21进行还原,形成栅极11。
[0079]也就是说,在形成第一氧化石墨烯材料层21后,也可以如图5所示,直接对其进行图案化,使剩余的第一氧化石墨烯材料层21成为对应栅极11的图形,之后再将剩余的第一氧化石墨烯材料层21还原,从而形成如图2所示的石墨烯的栅极11。
[0080]具体的,以上过程中的还原、干刻等具体工艺可与之前叙述的先还原再图案化的方法相同,故在此不再详细描述。
[0081]可见,形成栅极11的方式有先图案化再还原和先还原再图案化两种,与此类似的,此后形成源极14、漏极15的方式也可以是先图案化再还原或先还原再图案化,而形成有源区13的方式可以是先图案化再掺杂或先掺杂再图案化。
[0082]在本步骤中,由于氧化石墨烯材料层下方没有其他的结构,故其先图案化或后图案化都是一样的。但在后续步骤中,如过先进行图案化,则会使被图案化的层(如用于形成有源区13的层)下方的结构(如栅绝缘层12)暴露,由此后续进行工艺(如掺杂)可能影响下方的结构,故还需要用临时的光刻胶对下方暴露的结构进行保护,因此对于后续工艺,优选应当先掺杂(或还原)再图案化。
[0083]S2:形成由氧化石墨烯构成的栅绝缘层12,其优选包括:形成第二氧化石墨烯材料层,以第二氧化石墨烯材料层作为栅绝缘层12,得到如图6所示的结构。
[0084]也就是说,由于栅绝缘层12 —般是完整的,故可按上述方法形成第二氧化石墨烯材料层,并直接以其作为栅绝缘层12。
[0085]当然,如果栅绝缘层12中具有
当前第2页1 2 3 4 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1