一种薄膜晶体管及其制备方法、显示基板和显示设备的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种薄膜晶体管，包括有源层、刻蚀阻挡层、源电极和漏电极，源电极包括第一源电极和第二源电极，漏电极包括第一漏电极和第二漏电极，第一源电极和第一漏电极设置于有源层上方；刻蚀阻挡层设置于第一源电极和第一漏电极上方；第二源电极和第二漏电极设置于刻蚀阻挡层上方，第一源电极与第二源电极电连接，第一漏电极与第二漏电极电连接，第一源电极、第一漏电极与刻蚀阻挡层部分重叠；源电极和漏电极通过有源层连接。本发明还公开了一种薄膜晶体管的制备方法、阵列基板和显示设备。本发明薄膜晶体管的沟道长度小，从而提高了薄膜晶体管的开启电流，同时本发明还改善了源漏电极与有源层的欧姆接触问题，提高了薄膜晶体管的稳定性。
【专利说明】一种薄膜晶体管及其制备方法、显示基板和显示设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示领域,尤其是一种薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)及其制备方法、显示基板和显示设备。
【背景技术】
[0002]有机发光二极管(Organic Light-Emitting D1de,0LED)显示器由于可以做得更轻更薄，可视角度更大，无辐射，并且能够显著节省电能，从而在当前的平板显示设备市场占据了主导地位，被认为是最可能的下一代新型平面显示器。有源矩阵OLED为每一个像素配备了用于控制该像素的薄膜晶体管作为开关，所述薄膜晶体管通常包括栅极、源极和漏极以及栅绝缘层和有源层。
[0003]氧化物(Oxide)，如铟镓锌氧化物(IGZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等和非晶硅均可作为薄膜晶体管的有源层材料，与非晶硅薄膜晶体管相比，氧化物薄膜晶体管的载流子浓度是非晶硅薄膜晶体管的十倍左右，载流子迁移率是非晶硅薄膜晶体管的20-30倍，因此，氧化物薄膜晶体管可以大大地提高薄膜晶体管对于像素电极的充放电速率，提高像素的响应速度，进而实现更快的刷新率。氧化物薄膜晶体管能够满足需要快速响应和较大电流的应用场合，如高频、高分辨率、大尺寸的显示器以及有机发光显示器等，因此，氧化物薄膜晶体管成为用于新一代IXD，OLED显示设备的半导体组件。
[0004]图1A为现有技术中刻蚀阻挡型氧化物薄膜晶体管的结构示意图，图1B为图1A所示氧化物薄膜晶体管沿A-A’的截面图，如图1A和图1B所示，图1B中，11为基板，12为栅极，13为栅极绝缘层，14为有源层，15为刻蚀阻挡层，16为源漏电极，现有的氧化物薄膜晶体管中，由于氧化物半导体层多为非晶半导体氧化物，因此，其与源漏(SD)金属层的欧姆接触存在问题，从而容易导致薄膜晶体管的稳定性不良。另外，薄膜晶体管的沟道长度会影响薄膜晶体管的开启电流，沟道长度越小薄膜晶体管的开启电流就越大，然而现有的刻蚀阻挡型氧化物薄膜晶体管中，由于刻蚀阻挡层的存在，使得现有氧化物薄膜晶体管的沟道长度较大，开启电流较小，严重降低了薄膜晶体管的性能，不利于高性能显示设备的开发。
【发明内容】
[0005]为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提出一种薄膜晶体管及其制备方法、显示基板和显示设备。
[0006]根据本发明的一方面，提出一种薄膜晶体管，包括:有源层4、刻蚀阻挡层7、源电极和漏电极，其中:
[0007]所述源电极包括第一源电极5和第二源电极8，所述漏电极包括第一漏电极6和第二漏电极9，所述第一源电极5和第一漏电极6设置于所述有源层4的上方；
[0008]所述刻蚀阻挡层7设置于所述第一源电极5和第一漏电极6的上方，用于保护位于所述第一源电极5和第一漏电极6之间的有源层部分；
[0009]所述第二源电极8和第二漏电极9设置于所述刻蚀阻挡层7的上方，所述第一源电极5与第二源电极8电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9电连接，所述第一源电极
5、第一漏电极6与所述刻蚀阻挡层7部分重叠；
[0010]所述源电极和漏电极通过所述有源层4连接。
[0011]其中，所述第一源电极5与第二源电极8通过所述刻蚀阻挡层7上的第一过孔电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9通过所述刻蚀阻挡层7上的第二过孔电连接。
[0012]其中，所述第一源电极5与所述第一漏电极6之间的距离小于所述刻蚀阻挡层7上第一过孔与第二过孔之间的距离。
[0013]其中，还包括设置于所述第一源电极5和第一漏电极6上的氧化层10，所述氧化层10为所述第一源电极5和第一漏电极6经过热处理后形成。
[0014]其中，所述第一漏电极5和/或第一源电极6的材料为铝或铝的合金。
[0015]其中，所述有源层4为金属氧化物半导体材料。
[0016]其中，所述有源层4中含有与所述第一源电极5和第一漏电极6相同的金属原子。
[0017]根据本发明的另一方面，还提出一种阵列基板，包括如上所述的薄膜晶体管。
[0018]根据本发明的另一方面，还提出一种显示设备，包括如上所述的阵列基板。
[0019]根据本发明的再一方面，还提出一种薄膜晶体管的制备方法，该制备方法包括以下步骤:
[0020]在基板I上形成半导体层，并进行图形化，得到有源层4 ；
[0021 ] 在所述有源层4上形成第一电极材料层，并进行图形化，得到第一源电极5和第一漏电极6 ；
[0022]在第一源电极5和第一漏电极6的上方形成刻蚀阻挡材料层，并进行图形化，形成刻蚀阻挡层7，所述刻蚀阻挡层7与所述第一源电极5和第一漏电极6部分重叠；
[0023]在所述刻蚀阻挡层7的上方形成第二电极材料层，并进行图形化，得到第二源电极8和第二漏电极9，其中，所述第一源电极5与第二源电极8电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9电连接。
[0024]其中，所述有源层4为金属氧化物半导体材料。
[0025]其中，所述第一漏电极5和/或第一源电极6的材料为铝或铝的合金。
[0026]其中，所述第一源电极5与第二源电极8通过所述刻蚀阻挡层7上的第一过孔电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9通过所述刻蚀阻挡层7上的第二过孔电连接。
[0027]其中，所述第一源电极5与所述第一漏电极6之间的距离小于所述刻蚀阻挡层7上第一过孔与第二过孔之间的距离。
[0028]其中，在形成第一源电极5和第一漏电极6之后，还包括对所述第一源电极5和第一漏电极6进行热处理，形成氧化层10的步骤。
[0029]其中，利用退火工艺对所述第一源电极5和第一漏电极6进行热处理。。
[0030]根据上述技术方案，一方面，第一源电极和第二源电极的形成缩短了源、漏电极之间载流子的传输距离，使得本发明薄膜晶体管的沟道长度小于现有薄膜晶体管的沟道长度，从而减小了薄膜晶体管的尺寸，提高了液晶面板的开口率，减少了能耗，提高了薄膜晶体管的开启电流，提高了充电效率，大大地提高了薄膜晶体管的整体性能，有利于高分辨产品的开发。另一方面，本发明通过对第一源电极和第一漏电极的表面材料进行退火处理，在退火过程中，第一源电极和第一漏电极中的金属原子进入有源层，从而增强了有源层的导电性，进而改善源漏电极与有源层的欧姆接触问题，提高氧化物薄膜晶体管的稳定性。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1A为现有技术中的氧化物薄膜晶体管的结构示意图；
[0032]图1B为图1A所示氧化物薄膜晶体管沿A-A’的截面图；
[0033]图2为根据本发明一实施例的薄膜晶体管的结构示意图；
[0034]图3为Al原子掺杂浓度对于有源层导电性能的影响不意图；
[0035]图4为根据本发明一实施例的薄膜晶体管制备工艺流程图。
【具体实施方式】
[0036]为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
[0037]根据本发明的一方面，提出一种薄膜晶体管，如图2所示，该薄膜晶体管包括:有源层4、刻蚀阻挡层7、源电极和漏电极，其中:
[0038]所述源电极包括第一源电极5和第二源电极8，所述漏电极包括第一漏电极6和第二漏电极9，所述第一源电极5和第一漏电极6设置于所述有源层4的上方；
[0039]其中，所述有源层4为金属氧化物半导体材料，优选为载流子迁移率较高的氧化物半导体材料，比如氮氧化锌(ZnON)、铟镓锌氧化物(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等氧化物半导体材料。
[0040]其中，所述源电极和漏电极由导电材料制成，优选地，所述导电材料为金属材料，比如铝、锌、锡、镆、钨、钛等常用金属，或者金属合金材料，优选为铝。
[0041]所述刻蚀阻挡层7设置于所述第一源电极5和第一漏电极6的上方，以保护处于第一源电极5和第一漏电极6之间的沟道区域中的有源层4部分不受显影液和刻蚀液的侵蚀影响；
[0042]其中，所述刻蚀阻挡层7由能够对显影液和刻蚀液起阻挡作用的材料制成，比如硅的氧化物(S1x)、硅的氮化物(SiNx)、铪的氧化物(HfOx)和硅的氮氧化物(S1N)中的其中一种或多种。硅的氧化物(S1x)等材料对显影液和源、漏刻蚀液不敏感，采用上述材料制作刻蚀阻挡层7时，能够阻挡显影液和源、漏极刻蚀液对有源层4造成的不利影响，满足氧化物晶体管的基本要求。
[0043]所述第二源电极8和第二漏电极9设置于所述刻蚀阻挡层7的上方，所述第一源电极5与第二源电极8电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9电连接，所述第一源电极
5、第一漏电极6与所述刻蚀阻挡层7部分重叠；
[0044]所述源电极和漏电极通过所述有源层4连接。
[0045]其中，所述第一源电极5与第二源电极8通过所述刻蚀阻挡层7上的第一过孔电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9通过所述刻蚀阻挡层7上的第二过孔电连接。
[0046]由上可知，源电极包括第一源电极5和第二源电极8,漏电极包括第一漏电极6和第二漏电极9，第一源电极5与第二源电极8电连接，第一漏电极6与第二漏电极9电连接，第一源电极5和第一漏电极6均与有源层4相接触，从而所述源电极和漏电极通过所述有源层4连接。
[0047]在本发明一实施例中，所述第一源电极5与所述第一漏电极6之间的距离小于所述刻蚀阻挡层7上第一过孔与第二过孔之间的距离。
[0048]本发明对于第一源电极、第一漏电极、第二源电极、第二漏电极的具体区分不作特殊要求，因为具体哪个位置的电极是源电极还是漏电极根据与像素电极的连接关系而定，本申请中定义与像素电极连接的是漏电极，但是至少需要满足的条件是，第一源电极与第二源电极的位置相对应，第一漏电极与第二漏电极的位置相对应。
[0049]在本发明一实施例中，所述薄膜晶体管还包括设置于所述第一源电极5和第一漏电极6上的氧化层10，所述氧化层10为所述第一源电极5和第一漏电极6经过热处理后形成，比如在所述第一源电极5和第一漏电极6形成之后，通过退火等工艺对所述第一源电极5和第一漏电极6进行热处理，热处理后，所述第一源电极5和第一漏电极6上形成氧化层10。
[0050]需要特别说明的是，在对所述第一源电极5和第一漏电极6进行热处理的过程中，所述第一源电极5和第一漏电极6中的金属原子会掺杂进入到与所述第一源电极5和第一漏电极6接触的有源层4中，即使所述有源层4中含有与所述第一源电极5和第一漏电极6相同的金属原子，从而增强所述有源层4的导电性，进而改善源漏电极与有源层的欧姆接触问题，提高氧化物薄膜晶体管的稳定性。
[0051]可选地，所述退火工艺为:在空气氛围下，将退火温度设置在200?300摄氏度之间，进行时间为0.5-3个小时的退火。
[0052]比如，若选用金属铝作为制作第一源电极5和第一漏电极6的材料，则在退火过程中，暴露在退火环境中的金属铝表面被氧化成铝的氧化物(Al2O3),同时所述第一源电极5和第一漏电极6中的铝原子会进入到与所述第一源电极5和第一漏电极6接触的有源层4中，从而增强所述有源层4的导电性。
[0053]具体地，在退火过程中，铝原子通过扩散到达有源层4，进入氧化物晶格内部，生成铝代锌原子，进而产生氧空位以及自由电子载流子。有源层通常采用氮氧化锌(ZnON)^B镓锌氧化物(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等锌氧化物材料制作，由于三价Al原子比有源层中的二价Zn原子多一个价电子，因此可以在靠近导带底部的位置，束缚电子形成浅能级陷阱。但是这种陷阱的束缚力很小，吸附电子常温下就可以被激发并跃迁到导带，形成自由电子，这就是掺杂铝原子能够增强有源层4导电性的原因。三价Al原子的掺杂浓度对于有源层导电性能的影响示意图如图3所示，图3中，横坐标表示三价Al原子的掺杂浓度，纵坐标表示“方块电阻(kQ / □) ”。
[0054]此外，对于顶栅结构的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管还包括:位于所述第二源电极8和第二漏电极9之上的栅极绝缘层3，以及位于所述栅极绝缘层3之上的栅极2。
[0055]对于底栅结构的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管还包括:位于所述有源层4之下的栅极绝缘层3，以及位于所述栅极绝缘层3之下的栅极2。
[0056]根据上述任一实施例的薄膜晶体管，一方面，本发明首先在有源层的上方形成第一源电极和第一漏电极，在第一源电极和第一漏电极上方形成刻蚀阻挡层，且第一源电极和第一漏电极与刻蚀阻挡层之间存在部分重叠，再在刻蚀阻挡层的上方形成第二源电极和第二漏电极，第一源电极与第二源电极通过刻蚀阻挡层上的第一过孔电连接，形成源电极，第一漏电极与第二漏电极通过刻蚀阻挡层上的第二过孔电连接，形成漏电极。在通电的情况下，源漏电极之间的区域形成沟道，这样由于第一源电极和第一漏电极与刻蚀阻挡层之间存在部分重叠，因此，第一源电极和第一漏电极的形成缩短了源、漏电极之间载流子的传输距离，进而减小了薄膜晶体管的沟道长度，使得根据本发明上述技术方案的薄膜晶体管的沟道长度D2小于现有薄膜晶体管的沟道长度，如图2所示。较小的沟道长度能够减小薄月旲晶体管的尺寸，提闻液晶面板的开口率，减少能耗；并且较小的沟道长度能够提闻薄I旲晶体管的开启电流，提高充电效率，从而大大提高薄膜晶体管的整体性能，有利于高分辨产品的开发。另一方面，本发明还包括设置于第一源电极和第一漏电极上的氧化层，该氧化层在对所述第一源电极和第一漏电极进行退火处理的过程中形成，在热退火的过程中，第一源电极和第一漏电极中的金属原子会进入与第一源电极和第一漏电极接触的有源层中，从而增强了有源层的导电性，进而改善源漏电极与有源层的欧姆接触问题，提高氧化物薄膜晶体管的稳定性。
[0057]根据本发明的另一方面，还提出一种阵列基板，所述阵列基板包括上述任一实施例所述的薄膜晶体管。
[0058]根据本发明的另一方面，还提出一种显示设备，所述显示设备包括如上所述的阵列基板。
[0059]根据本发明的再一方面，还提出一种薄膜晶体管的制备方法，所述制备方法包括以下步骤:
[0060]步骤1，在基板I上形成半导体层，并进行图形化，得到有源层4 ；
[0061]可选地，所述基板I的制作材料包括玻璃、硅片、石英、塑料以及硅片等材料，优选为玻璃。
[0062]其中，所述有源层4为金属氧化物，优选为载流子迁移率较高的氧化物半导体材料，比如氮氧化锌(ZnON)、铟镓锌氧化物(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等氧化物半导体材料。
[0063]其中，所述半导体层可采用溅射技术或等离子体化学气相沉积(PECVD)技术形成，本发明对于所述半导体层的形成方式不作特殊限定。
[0064]可选地，通过灰阶掩膜曝光工艺来对半导体层进行图形化，形成有源层4。
[0065]步骤2，在所述有源层4上形成第一电极材料层，并进行图形化，得到第一源电极5和第一漏电极6 ；
[0066]其中，所述源电极和漏电极由导电材料制成，优选地，所述导电材料为金属材料，比如铝、锌、锡、镆、钨、钛等常用金属，或者金属合金材料，优选为铝。
[0067]步骤3，在所述第一源电极5和第一漏电极6的上方形成刻蚀阻挡材料层，并进行图形化，形成刻蚀阻挡层7，以保护处于第一源电极5和第一漏电极6之间的沟道区域中的有源层4部分不受显影液和刻蚀液的侵蚀影响，其中，所述刻蚀阻挡层7与第一源电极5和第一漏电极6部分重叠；
[0068]其中，所述刻蚀阻挡层7由能够对显影液和刻蚀液起阻挡作用的材料制成，比如硅的氧化物(S1x)、硅的氮化物(SiNx)、铪的氧化物(HfOx)和硅的氮氧化物(S1N)中的其中一种或多种。硅的氧化物(S1x)等材料对显影液和源、漏刻蚀液不敏感，采用上述材料制作刻蚀阻挡层7时，能够阻挡显影液和源、漏极刻蚀液对有源层4造成的不利影响，满足氧化物晶体管的基本要求。
[0069]步骤4，在所述刻蚀阻挡层7的上方形成第二电极材料层，并进行图形化，得到第二源电极8和第二漏电极9，其中，所述第一源电极5与第二源电极8电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9电连接。
[0070]可选地，可通过曝光、显影、刻蚀等工艺来形成第二源电极8和第二漏电极9。
[0071]其中，所述第一源电极5与第二源电极8通过所述刻蚀阻挡层7上的第一过孔电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9通过所述刻蚀阻挡层7上的第二过孔电连接。
[0072]由上可知，第一源电极5和第二源电极8构成源电极，第一漏电极6和第二漏电极9构成漏电极，第一源电极5与第二源电极8电连接，第一漏电极6与第二漏电极9电连接，第一源电极5和第一漏电极6均与有源层4相接触，这样，所述源电极和漏电极就通过所述有源层4实现了连接。
[0073]在本发明一实施例中，所述第一源电极5与所述第一漏电极6之间的距离小于所述刻蚀阻挡层7上第一过孔与第二过孔之间的距离。
[0074]本发明对于第一源电极、第一漏电极、第二源电极、第二漏电极的具体区分不作特殊要求，因为具体哪个位置的电极是源电极还是漏电极根据与像素电极的连接关系而定，本申请中定义与像素电极连接的是漏电极，但是至少需要满足的条件是，第一源电极与第二源电极的位置相对应，第一漏电极与第二漏电极的位置相对应。
[0075]在本发明一实施例中,所述制备方法在形成第一源电极5和第一漏电极6之后,还包括对所述第一源电极5和第一漏电极6进行热处理的步骤。
[0076]对于该实施例，在后续进行图形化处理形成刻蚀阻挡层7时，需将对应位置处的氧化层10部分也一并去除，暴露出相应位置处的第一源电极或者第一漏电极部分，以使得第二源电极能够与第一源电极电连接，第二漏电极能够与第一漏电极电连接。
[0077]可选地，可通过退火等工艺对所述第一源电极5和第一漏电极6的表层进行热处理；
[0078]可选地，所述退火工艺为:在空气氛围下，将退火温度设置在200?300摄氏度之间，进行时间为0.5-3个小时的退火。
[0079]需要特别说明的是，在对所述第一源电极5和第一漏电极6进行热处理的过程中，所述第一源电极5和第一漏电极6中的金属原子会进入到与所述第一源电极5和第一漏电极6接触的有源层4中，即使所述有源层4中含有与所述第一源电极5和第一漏电极6相同的金属原子，从而增强所述有源层4的导电性，进而改善源漏电极与有源层的欧姆接触问题，提高氧化物薄膜晶体管的稳定性。
[0080]如，若选用金属铝作为制作第一源电极5和第一漏电极6的材料，则在退火过程中，暴露在退火环境中的金属铝表面被氧化成铝的氧化物(Al2O3),同时所述第一源电极5和第一漏电极6中的铝原子会进入与所述第一源电极5和第一漏电极6接触的有源层4中，从而增强所述有源层4的导电性。
[0081]具体地，在退火过程中，铝原子通过扩散到达有源层4，进入氧化物晶格内部，生成铝代锌原子，进而产生氧空位以及自由电子载流子。有源层通常采用氮氧化锌(ZnON)^B镓锌氧化物(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等锌氧化物材料制作，由于三价Al原子比有源层中的二价Zn原子多一个价电子，因此可以在靠近导带底部的位置，束缚电子形成浅能级陷阱。但是这种陷阱的束缚力很小，吸附电子常温下就可以被激发并跃迁到导带，形成自由电子，这就是掺杂铝原子能够增强有源层4导电性的原因。三价Al原子的掺杂浓度对于有源层导电性能的影响示意图如图3所示，图3中，横坐标表示三价Al原子的掺杂浓度，纵坐标表示“方块电阻(kQ / □) ”。
[0082]此外，在制备顶栅结构的薄膜晶体管时，还包括在所述第二源电极8和第二漏电极9上形成栅极绝缘层3，以及在所述栅极绝缘层3上形成栅极2的步骤。
[0083]在制备底栅结构的薄膜晶体管时，在形成所述有源层4之前，还包括在所述基板I上形成栅极2，以及在形成有所述栅极2的基板上形成栅极绝缘层3的步骤。
[0084]下面以底栅结构的薄膜晶体管为例更详细的说明本发明的技术方案，如图4所示，所述底栅结构的薄膜晶体管的制备方法包括以下步骤:
[0085]步骤1，在基板I上依次形成栅极材料层和栅极绝缘材料层，并进行图形化，得到栅极2和栅极绝缘层3,如图4Α所示；
[0086]可选地，所述基板I的制作材料包括玻璃、硅片、石英、塑料以及硅片等材料，优选为玻璃。
[0087]其中，所述栅极2由导电材料制成，优选为金属材料。
[0088]可选地，所述栅极绝缘层3可通过CVD方法来沉积，其制作材料优选为绝缘材料，可以为二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等，或者以上材料的组合。
[0089]步骤2，在所述栅极绝缘层3上形成半导体层，并进行图形化，得到有源层4，如图4Β所示；
[0090]其中，所述有源层4为金属氧化物半导体材料，优选为载流子迁移率较高的氧化物半导体材料，比如氮氧化锌(ZnON)、铟镓锌氧化物(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等氧化物半导体材料。
[0091]其中，所述半导体层可采用溅射技术或等离子体化学气相沉积(PECVD)技术形成，本发明对于所述半导体层的形成方式不作特殊限定。
[0092]可选地，通过灰阶掩膜曝光工艺来对半导体层进行图形化，形成有源层4。
[0093]步骤3，在所述有源层4上形成第一电极材料层，并进行图形化，得到第一源电极5和第一漏电极6,如图4C所不；
[0094]其中，所述源电极和漏电极由导电材料制成，优选地，所述导电材料为金属材料，比如铝、锌、锡、镆、钨、钛等常用金属，或者金属合金材料，优选为铝。
[0095]步骤4，对所述第一源电极5和第一漏电极6的进行热处理，形成氧化层10，如图4D所示；
[0096]可选地，可通过退火等工艺对所述第一源电极5和第一漏电极6的进行热处理；
[0097]可选地，所述退火工艺为:在空气氛围下，将退火温度设置在200?300摄氏度之间，进行时间为0.5-3个小时的退火。
[0098]需要特别说明的是，在对所述第一源电极5和第一漏电极6进行热处理的过程中，所述第一源电极5和第一漏电极6中的金属原子会进入到与所述第一源电极5和第一漏电极6接触的有源层4中，即使所述有源层4中含有与所述第一源电极5和第一漏电极6相同的金属原子，从而增强所述有源层4的导电性，进而改善源漏电极与有源层的欧姆接触问题，提高氧化物薄膜晶体管的稳定性。
[0099]如，若选用金属铝作为制作第一源电极5和第一漏电极6的材料，则在退火过程中，暴露在退火环境中的金属铝表面被氧化成铝的氧化物(Al2O3),同时所述第一源电极5和第一漏电极6中的铝原子会进入与所述第一源电极5和第一漏电极6接触的有源层4中，从而增强所述有源层4的导电性。
[0100]具体地，在退火过程中，铝原子通过扩散到达有源层4，进入氧化物晶格内部，生成铝代锌原子，进而产生氧空位以及自由电子载流子。有源层通常采用氮氧化锌(ZnON)^B镓锌氧化物(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、铟锡锌氧化物(ITZO)等锌氧化物材料制作，由于三价Al原子比有源层中的二价Zn原子多一个价电子，因此可以在靠近导带底部的位置，束缚电子形成浅能级陷阱。但是这种陷阱的束缚力很小，吸附电子常温下就可以被激发并跃迁到导带，形成自由电子，这就是掺杂铝原子能够增强有源层4导电性的原因。三价Al原子的掺杂浓度对于有源层导电性能的影响示意图如图3所示，图3中，横坐标表示三价Al原子的掺杂浓度，纵坐标表示“方块电阻(kQ / □) ”。
[0101]步骤5，在所述氧化层10的上方形成刻蚀阻挡材料层，并进行图形化，形成刻蚀阻挡层7，如图4Ε所示，以保护处于第一源电极5和第一漏电极6之间的沟道区域中的有源层4部分不受显影液和刻蚀液的侵蚀影响，其中，所述刻蚀阻挡层7与第一源电极5和第一漏电极6部分重叠；
[0102]需要特别说明的是，在对刻蚀阻挡材料层进行图形化处理形成刻蚀阻挡层7时，同时将对应位置处的氧化层10部分也一并去除，如图4F所示，暴露出相应位置处的第一源电极或者第一漏电极部分，以使得第二源电极能够与第一源电极电连接，第二漏电极能够与第一漏电极电连接，最终使得源漏电极通过有源层实现电连接。
[0103]其中，所述刻蚀阻挡层7由能够对显影液和刻蚀液起阻挡作用的材料制成，比如硅的氧化物(S1x)、硅的氮化物(SiNx)、铪的氧化物(HfOx)和硅的氮氧化物(S1N)中的其中一种或多种。硅的氧化物(S1x)等材料对显影液和源、漏刻蚀液不敏感，采用上述材料制作刻蚀阻挡层7时，能够阻挡显影液和源、漏极刻蚀液对有源层4造成的不利影响，满足氧化物晶体管的基本要求。
[0104]步骤6，在所述刻蚀阻挡层7的上方形成第二电极材料层，并进行图形化，得到第二源电极8和第二漏电极9，如图4G所示，其中，所述第一源电极5与第二源电极8电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9电连接。
[0105]可选地，可通过曝光、显影、刻蚀等工艺来形成第二源电极8和第二漏电极9。
[0106]其中，所述第一源电极5与第二源电极8通过所述刻蚀阻挡层7上的第一过孔电连接，所述第一漏电极6与第二漏电极9通过所述刻蚀阻挡层7上的第二过孔电连接。
[0107]由上可知，第一源电极5和第二源电极8构成源电极，第一漏电极6和第二漏电极9构成漏电极，第一源电极5与第二源电极8电连接，第一漏电极6与第二漏电极9电连接，第一源电极5和第一漏电极6均与有源层4相接触，这样，所述源电极和漏电极就通过所述有源层4实现了连接。
[0108]在本发明一实施例中，所述第一源电极5与所述第一漏电极6之间的距离小于所述刻蚀阻挡层7上第一过孔与第二过孔之间的距离。
[0109]本发明对于第一源电极、第一漏电极、第二源电极、第二漏电极的具体区分不作特殊要求，因为具体哪个位置的电极是源电极还是漏电极根据与像素电极的连接关系而定，本申请中定义与像素电极连接的是漏电极，但是至少需要满足的条件是，第一源电极与第二源电极的位置相对应，第一漏电极与第二漏电极的位置相对应。
[0110]根据上述任一实施例所描述的制备方法得到的薄膜晶体管，一方面，本发明首先在有源层的上方形成第一源电极和第一漏电极，在第一源电极和第一漏电极上方形成刻蚀阻挡层，且第一源电极和第一漏电极与刻蚀阻挡层之间存在部分重叠，再在刻蚀阻挡层的上方形成第二源电极和第二漏电极，第一源电极与第二源电极通过刻蚀阻挡层上的第一过孔电连接，形成源电极，第一漏电极与第二漏电极通过刻蚀阻挡层上的第二过孔电连接，形成漏电极。在通电的情况下，源漏电极之间的区域形成沟道，这样由于第一源电极和第一漏电极与刻蚀阻挡层之间存在部分重叠，因此，第一源电极和第一漏电极的形成缩短了源、漏电极之间载流子的传输距离，进而减小了薄膜晶体管的沟道长度，使得根据本发明上述技术方案制得的薄膜晶体管的沟道长度D2小于现有技术制得的薄膜晶体管的沟道长度D1。较小的沟道长度能够减小薄膜晶体管的尺寸，提高液晶面板的开口率，减少能耗；并且较小的沟道长度能够提高薄膜晶体管的开启电流，提高充电效率，从而大大提高薄膜晶体管的整体性能，有利于高分辨产品的开发。另一方面，本发明还在第一源电极和第一漏电极形成后，对第一源电极和第一漏电极进行退火处理，在退火过程中，第一源电极和第一漏电极中的金属原子会进入与第一源电极和第一漏电极接触的有源层中，第一源电极和第一漏电极的金属原子会进入与第一源电极和第一漏电极接触的有源层中，从而增强了有源层的导电性，进而改善源漏电极与有源层的欧姆接触问题，提高氧化物薄膜晶体管的稳定性。
[0111]以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括:有源层(4)、刻蚀阻挡层(7)、源电极和漏电极，其中: 所述源电极包括第一源电极(5)和第二源电极(8)，所述漏电极包括第一漏电极(6)和第二漏电极(9)，所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)设置于所述有源层(4)的上方； 所述刻蚀阻挡层(7)设置于所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)的上方，用于保护位于所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)之间的有源层部分； 所述第二源电极(8)和第二漏电极(9)设置于所述刻蚀阻挡层(7)的上方，所述第一源电极(5)与第二源电极⑶电连接，所述第一漏电极(6)与第二漏电极(9)电连接，所述第一源电极(5)、第一漏电极(6)与所述刻蚀阻挡层(7)部分重叠； 所述源电极和漏电极通过所述有源层(4)连接。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一源电极(5)与第二源电极(8)通过所述刻蚀阻挡层(7)上的第一过孔电连接，所述第一漏电极(6)与第二漏电极(9)通过所述刻蚀阻挡层(7)上的第二过孔电连接。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一源电极(5)与所述第一漏电极(6)之间的距离小于所述刻蚀阻挡层(7)上第一过孔与第二过孔之间的距离。
4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，还包括设置于所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)上的氧化层(10)，所述氧化层(10)为所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)经过热处理后形成。
5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一漏电极(5)和/或第一源电极出)的材料为铝或铝的合金。
6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层(4)为金属氧化物半导体材料。
7.根据权利要求6所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层(4)中含有与所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)相同的金属原子。
8.—种阵列基板，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的薄膜晶体管。
9.一种显示设备，其特征在于，包括如权利要求8所述的阵列基板。
10.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤: 在基板(I)上形成半导体层，并进行图形化，得到有源层(4)； 在所述有源层(4)上形成第一电极材料层，并进行图形化，得到第一源电极(5)和第一漏电极⑶; 在第一源电极(5)和第一漏电极(6)的上方形成刻蚀阻挡材料层，并进行图形化，形成刻蚀阻挡层(7)，所述刻蚀阻挡层(7)与所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)部分重叠； 在所述刻蚀阻挡层(7)的上方形成第二电极材料层，并进行图形化，得到第二源电极(8)和第二漏电极(9)，其中，所述第一源电极(5)与第二源电极(8)电连接，所述第一漏电极(6)与第二漏电极(9)电连接。
11.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述有源层(4)为金属氧化物半导体材料。
12.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述第一漏电极(5)和/或第一源电极出)的材料为铝或铝的合金。
13.根据权利要求10所述的制备方法，其特征在于，所述第一源电极(5)与第二源电极(8)通过所述刻蚀阻挡层(7)上的第一过孔电连接，所述第一漏电极(6)与第二漏电极(9)通过所述刻蚀阻挡层(7)上的第二过孔电连接。
14.根据权利要求13所述的制备方法，其特征在于，所述第一源电极(5)与所述第一漏电极(6)之间的距离小于所述刻蚀阻挡层(7)上第一过孔与第二过孔之间的距离。
15.根据权利要求10-14任一项所述的制备方法，其特征在于，在形成第一源电极(5)和第一漏电极(6)之后，还包括对所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)进行热处理，形成氧化层(10)的步骤。
16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于，利用退火工艺对所述第一源电极(5)和第一漏电极(6)进行热处理。
【文档编号】H01L21/336GK104241392SQ201410334150
【公开日】2014年12月24日 申请日期:2014年7月14日 优先权日:2014年7月14日
【发明者】张锋, 曹占锋, 姚琪 申请人:京东方科技集团股份有限公司