专利名称：阵列基板及其制备方法、薄膜晶体管及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种阵列基板及其制备方法、薄膜晶体管及显示装置。
背景技术：
薄膜晶体管液晶显不器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射等特点，在当前的平板显示器市场中占据了主导地位。在TFT-LCD中，高性能的薄膜晶体管是整个TFT-LCD的关键器件，现有市场中，薄膜晶 体管内作为有源开关器件的有源层多采用a-Si等非晶硅沉积晶化而成，采用非晶硅沉积晶化而成的有源层存在一些固有问题，如迁移率较低，稳定性较差等，限制了 TFT-LCD的进一步发展，尤其是在高分辨率、电流驱动等模型中的应用，问题则更加突出。低温多晶硅(LTPSpoly-Si)可以解决这个问题，但其无论米用何种晶化工艺，均是两步晶化法，工艺复杂，也给其实际应用带来不足。
发明内容
本发明的一个目的是提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管的制备工艺简单，且具有较好的驱动能力。本发明的另一个目的是提供一种具有上述薄膜晶体管的薄膜晶体管阵列基板，该薄膜晶体管阵列基板的制备工艺简单，且驱动性好。本发明还提供了一种上述薄膜晶体管阵列基板的制备方法，其有源层材料不需要晶化，制备工艺简单。本发明还提供了一种具有上述薄膜晶体管阵列基板的显示装置。为达到上述目的，本发明提供以下技术方案一种顶栅型薄膜晶体管，包括依次形成的源漏极、有源层、栅绝缘层以及栅极，所述有源层由微晶硅制备而成。本发明还提供了一种薄膜晶体管阵列基板，包括衬底基板和依次形成的源漏极、有源层、栅绝缘层以及栅极，所述有源层由微晶硅制备而成。优选地，还包括由单壁碳纳米管制备而成，且位于所述衬底基板上的透明导电膜；所述源漏极位于所述透明导电膜上。优选地，还包括像素电极，所述像素电极与漏极连接，且由所述透明导电膜形成。本发明提供了一种上述薄膜晶体管阵列基板的制备方法，包括在衬底基板上形成源漏极的图形；在源漏极图形上形成有源层图形、位于所述有源层图形上的栅绝缘层图形以及位于栅绝缘层图形上的栅极图形，所述有源层由微晶硅材料制备。优选地，所述在源漏极图形上形成有源层图形、位于所述有源层图形上的栅绝缘层图形以及位于栅绝缘层图形上的栅极图形中，所述有源层图形、栅绝缘层图形、栅极图形通过一次构图工艺完成。优选地，所述在源漏极图形上形成有源层图形、位于所述有源层图形上的栅绝缘层图形以及位于栅绝缘层图形上的栅极图形中，具体包括在源漏极图形上利用磁控溅射沉积半导体层微晶硅，且在所述半导体层微晶硅上溅射沉积栅绝缘材料层，并在栅绝缘材料层上溅射沉积栅金属层；在栅金属层上涂覆一层光刻胶，并用灰色或半色调掩模板对光刻胶进行曝光显影，并进行第一次刻蚀，形成预定图形的有源层和栅绝缘层，经过灰化工艺后，对栅金属层进行第二次刻蚀，形成栅极。
优选地，在形成栅极之后，还包括在所述栅极图形上形成钝化层图形。优选地，在所述栅极图形上形成钝化层图形，具体包括利用PECVD沉积钝化材料层；在钝化材料层上涂覆一层光刻胶，使用掩模板对光刻胶进行曝光显影；对钝化材料层进行第一次刻蚀，引出栅极；然后进行第二次刻蚀栅绝缘层和有源层，引出数据线，形成钝化层图形。优选地，在衬底基板上形成源漏极的图形之前，还包括采用卷对卷涂布roll to roll工艺在衬底基板上沉积单壁碳纳米管材料的透明导电层。优选地，所述形成源漏极图形中，源漏极的构图工艺包括在源漏极的金属层上涂覆一层光刻胶并用灰色或半色调掩模板对光刻胶进行曝光显影；进行第一次刻蚀，形成源漏电极图形；进行灰化工艺，将与TFT阵列基板的像素单元区对应的光刻胶去除；进行第二次刻蚀，将像素电极区域的透明导电层刻蚀一定厚度；将源漏极的源极以及漏极对应的光刻胶剥离。本发明还提供了一种显示装置，包括上述技术方案中提供的任一种薄膜晶体管阵列基板。本发明提供的薄膜晶体管，包括依次形成的源漏极、有源层、栅绝缘层以及栅极，所述有源层由微晶硅制备而成。上述薄膜晶体管中，其有源层的生成材料为微晶硅，微晶硅作为一种晶体硅，既具有传统非晶硅低温大面积的直接沉积能力，具有与其兼容的制备工艺，因此在形成有源层时无需进行晶化工艺，制备工艺简单；同时，微晶硅形成的有源层的场效应迁移率比非晶硅薄膜晶体管中的有源层更高，且顶栅型的薄膜晶体管能够减少孵化层对源漏极之间的电流路径的影响，因此，采用微晶硅形成有源层的薄膜晶体管的驱动能力较高。另外，以这种以晶化硅形成有源层的薄膜晶体管还具有良好的稳定性。本发明还提供了一种薄膜晶体管阵列基板，包括衬底基板和依次形成的源漏极、有源层、栅绝缘层以及栅极，所述有源层由微晶硅制备而成。因为上述微晶硅在形成有源层时无需进行晶化工艺，制备工艺简单；同时，微晶硅形成的有源层的场效应迁移率比非晶硅薄膜晶体管中的有源层更高，因此，采用微晶硅形成有源层的薄膜晶体管的驱动能力较高。所以，本发明提供的薄膜晶体管阵列基板的制备工艺简单，且驱动性好。在进一步的技术方案中，本发明提供的薄膜晶体管阵列基板还包括由单壁碳纳米管制备而成，且位于所述衬底基板上的透明导电膜；所述源漏极位于所述透明导电膜上。单壁碳纳米管具有优异的导电性、透光性和柔性，进而可以增加阵列基板中薄膜晶体管的柔性以及导电功能，因而可以提高阵列基板的性能。
进一步的，薄膜晶体管阵列基板还包括像素电极，所述像素电极与漏极连接，且由单壁碳纳米管构成的透明导电膜形成。源漏极的图形与透明导电膜(即像素电极)的图形通过一次构图工艺实现，可以进一步地简化上述薄膜晶体管阵列基板的制备工艺。本发明还提供了一种上述薄膜晶体管阵列基板的制备方法，包括形成源漏极的图形；在源漏极图形上形成有源层图形、位于所述有源层图形上的栅绝缘层图形以及位于栅绝缘层图形上的栅极图形，所述有源层由微晶硅材料制备。上述薄膜晶体管阵列基板的制备工艺中，微晶硅从开始生长到长成完整微晶硅层的结构变化过程中，最先生长的是一层结构无序的孵化层，然后有一个渐变区，最终生长出一个较为完整的微晶硅层，本发明采用顶栅型结构能够减少孵化层对源漏极之间的电流路径的影响，由于微晶硅形成有源层时无需晶化工艺，能够简化薄膜晶体管阵列基板的制备工艺。本发明还提供了一种具有上述薄膜晶体管阵列基板的显示装置，该显示装置驱动性好。
图1为本发明提供的薄膜晶体管阵列基板的结构示意图；图2为本发明提供的薄膜晶体管阵列基板制备方法的流程图；图3为本发明提供的薄膜晶体管阵列基板制备方法中形成源漏极和透明导电膜的原理不意图；图4为本发明提供的薄膜晶体管阵列基板制备方法中形成有源层、栅极的原理示意图；图5为本发明提供的薄膜晶体管阵列基板制备方法中沉积钝化层并引出数据线和栅极的原理示意图；图6为图5所示沉积钝化层并引出数据线和栅极的原理示意图的侧视图。
具体实施例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。实施例一
本发明提供的薄膜晶体管，包括依次形成的源漏极7、有源层3、栅绝缘层6以及栅极1，如图1所示；其中，有源层3由微晶硅制备而成。上述薄膜晶体管中，其有源层3的生成材料为微晶硅，微晶硅作为一种晶体硅，既具有传统非晶硅低温大面积的直接沉积能力，具有与其兼容的制备工艺，因此在形成有源层3时无需进行晶化工艺，制备工艺简单；同时，微晶硅形成的有源层3的场效应迁移率比非晶硅薄膜晶体管中的有源层更高，因此，采用微晶硅形成有源层的薄膜晶体管的驱动能力较高。另外，以这种以晶化硅形成有源层3的薄膜晶体管还具有良好的稳定性。·如图1所示，本发明还提供了一种薄膜晶体管阵列基板，包括衬底基板5和依次形成的源漏极7、有源层3、栅绝缘层6以及栅极1，上述有源层3由微晶硅制备而成。因为上述微晶硅在形成有源层3时无需进行晶化工艺，制备工艺简单；同时，微晶硅形成的有源层3的场效应迁移率比非晶硅薄膜晶体管中的有源层更高，因此，使用微晶硅形成有源层的薄膜晶体管的驱动能力较高。所以，本发明提供的薄膜晶体管阵列基板的制备工艺简单，且驱动性好。在进一步的技术方案中，本发明提供的薄膜晶体管阵列基板还包括由单壁碳纳米管制备而成，且位于衬底基板上的透明导电膜4 ;源漏极7位于透明导电膜4上。单壁碳纳米管具有优异的导电性、透光性和柔性，进而可以增加阵列基板中薄膜晶体管的柔性以及导电功能，因而可以提高阵列基板的性能。进一步的，薄膜晶体管阵列基板还包括像素电极，像素电极与源漏极7的漏极连接，且由单壁碳纳米管构成的透明导电膜4形成。源漏极7的图形与透明导电膜4(即像素电极)的图形通过一次构图工艺实现，可以进一步地简化上述薄膜晶体管阵列基板的制备工艺。如图2所示，本发明还提供了一种上述薄膜晶体管阵列基板的制备方法，包括步骤S201 :在衬底基板上形成源漏极7的图形；步骤S202 :在源漏极7图形上形成有源层3图形、位于有源层3图形上的栅绝缘层6图形以及位于栅绝缘层6图形上的栅极I图形，有源层3由微晶硅材料制备。上述薄膜晶体管阵列基板的制备工艺中，微晶硅从开始生长到长成完整微晶硅层的结构变化过程中，最先生长的是一层结构无序的孵化层，然后有一个渐变区，最终生长出一个较为完整的微晶硅层，本发明采用顶栅型结构，能够减少孵化层对源漏极之间的电流路径的影响，由于微晶硅形成有源层时无需晶化工艺，能够简化薄膜晶体管阵列基板的制备工艺。为进一步简化上述薄膜晶体管阵列基板的制备方法，上述在源漏极7图形上形成的有源层3的图形、位于有源层3的图形上的栅绝缘层6图形以及位于栅绝缘层6图形上的栅极I图形中，有源层3的图形、栅绝缘层6图形、栅极I图形通过一次构图工艺完成。具体地，上述在源漏极7图形上形成有源层3图形、位于有源层3图形上的栅绝缘层6图形以及位于栅绝缘层6图形上的栅极I的图形中，具体包括在源漏极7的图形上利用磁控溅射沉积半导体层微晶硅31，且在半导体层微晶硅31上溅射沉积栅绝缘材料层61，并在栅绝缘材料层61上溅射沉积栅金属层11 ;如图4中a所示。
在栅金属层11上涂覆一层光刻胶，并用灰色或半色调掩模板对光刻胶8进行曝光显影，曝光显影之后得到的光刻胶8如图4中b所示，并进行第一次刻蚀，形成预定图形的有源层3和栅绝缘层6，如图4中c所示；经过灰化工艺后，对栅金属层11进行第二次刻蚀，形成栅极1，如图4中d所示。其中，光刻胶8的涂覆可以采用旋涂方式或滚涂等方式。当然，在形成栅极I之后，上述薄膜晶体管阵列基板的制备方法还包括在形成的栅极I的图形上形成钝化层图形。具体地，在栅极I的图形上形成钝化层的图形具体包括利用PECVD沉积钝化材料层2，如图5中a和图6中a所示； 在钝化材料层2上涂覆一层光刻胶(图中未示出)，使用掩模板对光刻胶进行曝光显影；对钝化材料层2进行第一次刻蚀，引出栅极1，如图5中b和图6中b所示；然后进行第二次刻蚀栅绝缘层6和有源层3，引出数据线，形成钝化层图形，如图5中c和图6中c所示。具体地，在步骤S201中在衬底基板上形成源漏极的图形之前，还包括采用卷对卷(roll to roll)涂布工艺在衬底基板5上沉积单壁碳纳米管材料的透明导电层41，如图3中a所示。单壁碳纳米管具有优异的导电性、透光性和柔性，进而可以增加阵列基板中薄膜晶体管的柔性以及导电功能，因而可以提高阵列基板的性能。具体地，为进一步简化薄膜晶体管阵列基板的制备工艺，上述薄膜晶体管阵列基板制备方法中，源漏极7的图形和透明电极膜4的图形采用一次构图工艺完成，具体的，上述形成源漏极图形中，源漏极的构图工艺包括在源漏极7的金属层71上涂覆一层光刻胶8 并用灰色或半色调掩模板对光刻胶8进行曝光显影，如图3中b所示；进行第一次刻蚀，形成源漏电极图形；进行灰化工艺，将与薄膜晶体管阵列基板的像素单元区对应的光刻胶8去除；进行第二次刻蚀，将像素电极区域的透明导电层41刻蚀一定厚度；将源漏极的源极以及漏极对应的光刻胶8剥离，最终得到源漏极7的图形和透明导电膜4的图形，得到的最终图形如图3中c所示，此时的透明导电膜4可以作为像素电极。同理，光刻胶8的涂覆可以采用旋涂方式或滚涂等方式。源漏极7的图形与透明导电膜4 (即像素电极)的图形通过一次构图工艺实现，可以进一步地简化上述薄膜晶体管阵列基板的制备工艺。优选地，在衬底基板5上沉积的透明导电层41的厚度为200nm,i贱射沉积的金属层71厚度为20(T400nm，第二次刻蚀形成的透明导电薄膜4的厚度为50nm。透明导电薄膜4的厚度为50nm，而源漏极7的厚度为金属层71的厚度，可以为200nm、230nm、250nm、300nm、350nm、380nm、以及 400nm。且形成源漏极7和透明导电薄膜4的工艺过程中，透明导电层41上面沉积的金属层71的沉积材料可以有多种选择，如铜、铝、钥或者钛等。可选技术方案中，在形成有源层3、栅极I和栅线的工艺中，使用微晶硅材料沉积的有源层3厚度为50nm。
且在形成有源层3、栅极I和栅线的工艺中中，栅绝缘层6的沉积材料可以有多种选择，如可以为Al2O3, AlN或Si02、SiNx等。可选地，上述栅金属层11的沉积材料也可以有多种选择，如可以为铜、铝、钥或者钦等。优选实施方式中，沉积钝化层并引出数据线和栅极I的工艺中，沉积的钝化层的厚度为 20(T400nm。本发明还提供了一种显示装置，该显示装置包括上述技术方案中提供的任一实施方式中提供的薄膜晶体管阵列基板，该显示装置驱动性好。
显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种顶栅型薄膜晶体管，包括依次形成的源漏极、有源层、栅绝缘层以及栅极，其特征在于，所述有源层由微晶硅制备而成。
2.一种薄膜晶体管阵列基板，包括衬底基板和依次形成的源漏极、有源层、栅绝缘层以及栅极，其特征在于，所述有源层由微晶硅制备而成。
3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，还包括由单壁碳纳米管制备而成，且位于所述衬底基板上的透明导电膜；所述源漏极位于所述透明导电膜上。
4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，还包括像素电极，所述像素电极与漏极连接，且由所述透明导电膜形成。
5.一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法，其特征在于，包括在衬底基板上形成源漏极的图形；在源漏极图形上形成有源层图形、位于所述有源层图形上的栅绝缘层图形以及位于栅绝缘层图形上的栅极图形，所述有源层由微晶硅材料制备。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述在源漏极图形上形成有源层图形、位于所述有源层图形上的栅绝缘层图形以及位于栅绝缘层图形上的栅极图形中，所述有源层图形、栅绝缘层图形、栅极图形通过一次构图工艺完成。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述在源漏极图形上形成有源层图形、位于所述有源层图形上的栅绝缘层图形以及位于栅绝缘层图形上的栅极图形中，具体包括在源漏极图形上利用磁控溅射沉积半导体层微晶硅，且在所述半导体层微晶硅上溅射沉积栅绝缘材料层，并在栅绝缘材料层上溅射沉积栅金属层；在栅金属层上涂覆一层光刻胶，并用灰色或半色调掩模板对光刻胶进行曝光显影，并进行第一次刻蚀，形成预定图形的有源层和栅绝缘层，经过灰化工艺后，对栅金属层进行第二次刻蚀，形成栅极。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，在形成栅极之后，还包括在所述栅极图形上形成钝化层图形。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，在所述栅极图形上形成钝化层图形， 具体包括利用PECVD沉积钝化材料层；在钝化材料层上涂覆一层光刻胶，使用掩模板对光刻胶进行曝光显影；对钝化材料层进行第一次刻蚀，引出栅极；然后进行第二次刻蚀栅绝缘层和有源层，引出数据线，形成钝化层图形。
10.根据权利要求5、任一项所述的制备方法，其特征在于，在衬底基板上形成源漏极的图形之前，还包括采用卷对卷涂布工艺在衬底基板上沉积单壁碳纳米管材料的透明导电层。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述形成源漏极图形中，源漏极的构图工艺包括在源漏极的金属层上涂覆一层光刻胶并用灰色或半色调掩模板对光刻胶进行曝光显影；进行第一次刻蚀，形成源漏电极图形；进行灰化工艺，将与TFT阵列基板的像素单元区对应的光刻胶去除；进行第二次刻蚀，将像素电极区域的透明导电层刻蚀一定厚度；将源漏极的源极以及漏极对应的光刻胶剥离。
12.—种显示装置，其特征在于，包括如权利要求2-4任一所述的薄膜晶体管阵列基板。
全文摘要
本发明公开了一种薄膜晶体管，包括依次形成的源漏极、有源层、栅绝缘层以及栅极，所述有源层由微晶硅制备而成。微晶硅形成有源层时无需进行晶化工艺，制备工艺简单；同时，微晶硅形成的有源层的场效应迁移率比非晶硅TFT结构中的有源层更高，且顶栅型的薄膜晶体管结构能够减少孵化层对源漏极之间的电流路径的影响，因此，采用微晶硅形成有源层的薄膜晶体管驱动能力较高。本发明还提供了一种具有上述薄膜晶体管的薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、以及一种包括上述薄膜晶体管阵列基板的显示装置。
文档编号G02F1/1368GK103022147SQ20121052627
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月7日 优先权日2012年12月7日
发明者杨静, 戴天明 申请人:京东方科技集团股份有限公司