薄膜晶体管及制备方法、阵列基板及制备方法、显示面板与流程

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管及制备方法、阵列基板及制备方法、显示面板。

背景技术：

近年来，随着各种显示技术，如LCD(Liquid Crystal Display，液晶显示器)显示、OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)显示、柔性显示等的不断发展，采用大尺寸、高分辨率显示面板的产品层出不穷。

显示面板包括阵列基板，其中，阵列基板包括薄膜晶体管。顶栅自对准结构型薄膜晶体管的有源层分为与栅电极对应的高电阻区以及与源漏极对应的低电阻区，因栅电极和有源层中低电阻区没有交叠，使栅电极与有源层之间具有较小的寄生电容，可减小有源层的电阻，从而可减小信号延迟，提高显示效果，而被广泛的应用于高分辨率、大尺寸的显示面板中。

然而，现有技术中，一般先形成低载流子浓度(高电阻)的有源层，之后对有源层中与源电极和漏电极接触的区域进行导体化，而导体化后的有源层迁移率较低，薄膜晶体管的稳定性也较低。

技术实现要素：

本发明的实施例提供一种薄膜晶体管及制备方法、阵列基板及制备方法、显示面板，可避免有源层迁移率的降低，提高薄膜晶体管的稳定性。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括：在衬底上形成有源层，所述有源层包括源极区、漏极区和沟道区；对所述沟道区进行处理，使所述沟道区的载流子浓度降低，以使所述沟道区的载流子浓度保持所述薄膜晶体管的开关特性；形成栅绝缘层、栅电极、钝化层、源电极、漏电极；所述源电极、漏电极至少通过设置在所述钝化层上的过孔，分别与所述源极区和所述漏极区接触。

优选的，对所述沟道区进行处理，包括：在形成有所述有源层的衬底上形成露出所述沟道区的光刻胶层；对所述沟道区进行处理。形成栅绝缘层、栅电极，包括：在形成有所述光刻胶层的衬底上依次形成绝缘薄膜和金属薄膜；将所述光刻胶层剥离，形成图案相同的所述栅绝缘层和所述栅电极。

优选的，所述有源层包括第一子有源层和第二子有源层；所述第一子有源层靠近所述衬底形成；所述第一子有源层的载流子浓度小于所述第二子有源层的载流子浓度；对所述沟道区进行处理，包括：对所述第二子有源层的所述沟道区进行处理。

优选的，所述有源层的材料为金属氧化物材料、非晶硅材料或多晶硅材料；对所述沟道区进行处理，包括：在低于300℃的环境下对所述沟道区进行氧化处理。

进一步优选的，所述氧化处理包括：在O₂气氛中进行退火处理；或者，通过O₂或N₂O等离子体处理。

优选的，所述金属氧化物材料包括氧化锌材料。

基于上述，优选的，所述有源层的厚度为30～70nm。

第二方面，提供一种阵列基板的制备方法，通过第一方面所述的薄膜晶体管的制备方法制备薄膜晶体管。

第三方面，提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管通过第一方面所述的制备方法制备得到。

第四方面，提供一种阵列基板，包括第三方面所述的薄膜晶体管。

优选的，所述薄膜晶体管的衬底为柔性衬底。

第五方面，提供一种显示面板，包括第四方面所述的阵列基板。

优选的，所述显示面板为液晶显示面板或有机电致发光二极管显示面板。

本发明的实施例提供一种薄膜晶体管及制备方法、阵列基板及制备方法、显示面板，通过先在衬底上形成高载流子浓度的有源层，再对有源层的沟道区进行处理，使沟道区的载流子浓度降低到合适的载流子浓度，以保持薄膜晶体管的开关特性。由于本发明实施例中，直接形成高载流子浓度的有源层，使得源电极和漏电极分别与源极区和漏极区的接触电阻较小，而无需对源电极和漏电极进行导体化，因此，可避免有源层迁移率的降低，从而使得薄膜晶体管的稳定性较高。此外，由于可在对沟道区进行处理时，可控制沟道区载流子浓度的大小，从而可以实现对薄膜晶体管特性，如阈值电压(控制薄膜晶体管开关的电压)的调节，提高了薄膜晶体管性能的可控性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的制备方法的流程图；

图2-图3为本发明实施例提供的一种制备薄膜晶体管的过程示意图一；

图4(a)为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图一；

图4(b)为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图二；

图5(a)-图5(b)为本发明实施例提供的一种制备薄膜晶体管的过程示意图二；

图6(a)-图6(b)为本发明实施例提供的一种制备薄膜晶体管的过程示意图三；

图7(a)为本发明实施例提供的一种有源层的结构示意图；

图7(b)为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图三。

附图标记：

01-光刻胶层；10-衬底；20-有源层；21-源极区；22-漏极区；23-沟道区；201-第一子有源层；202-第二子有源层；30-栅绝缘层；31-绝缘薄膜；40-栅电极；41-金属薄膜；50-钝化层；51-过孔；61-源电极；62-漏电极。

具体实施方式

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。

本发明实施例提供一种薄膜晶体管的制备方法，如图1所示，所述方法包括：

S10、如图2所示，在衬底10上形成有源层20，所述有源层20包括源极区21、漏极区22和沟道区23。

此处，有源层20的载流子浓度为高载流子浓度。其中不对高载流子浓度的具体数值范围进行限定，只要使源电极和漏电极分别与源极区21和漏极区22的接触电阻较小即可。

对于衬底10的材料，可以是柔性衬底、玻璃衬底、或者其他衬底。当为柔性衬底时，该柔性衬底需设置在承载基板上。

对于有源层20的材料，可根据薄膜晶体管的类型，进行合理选择。其中，薄膜晶体管例如可以为非晶硅薄膜晶体管、多晶硅薄膜晶体管、金属氧化物薄膜晶体管、有机薄膜晶体管等。

示例的，可以依次在衬底10上形成具有高载流子浓度的半导体薄膜以及光刻胶层，对光刻胶层进行曝光显影后，可使光刻胶完全保留部分覆盖待形成有源层图案的区域。之后通过对半导体薄膜进行刻蚀，形成有源层20，并去除光刻胶完全保留部分。

其中，不对半导体薄膜的载流子浓度进行限定，具有较高的载流子浓度来使源电极和漏电极分别与源极区21和漏极区22的接触电阻较小即可。

S20、如图3所示，对沟道区23进行处理，使沟道区23的载流子浓度降低，以使沟道区23的载流子浓度保持所述薄膜晶体管的开关特性。

即：使源极区21和漏极区22载流子浓度不变，使沟道区23的载流子浓度降低。

可通过调节对沟道区23处理的工艺条件，来控制沟道区23的载流子浓度，以实现根据对不同薄膜晶体管的需求，来满足不同薄膜晶体管对阈值电压的需求。

其中，不对使沟道区23的载流子浓度降低的处理方式进行限定，能降低沟道区23的载流子浓度且不影响源极区21和漏极区22载流子浓度即可。

S30、如图4(a)和图4(b)所示，在形成有有源层20的衬底10上依次形成栅绝缘层30、栅电极40、钝化层50、源电极61、漏电极62；所述源电极61、漏电极62至少通过设置在钝化层50上的过孔51，分别与源极区21和漏极区22接触。

具体的，对于如图4(a)所示的结构，源电极61、漏电极62仅通过设置在钝化层50上的过孔51，分别与源极区21和漏极区22接触。

对于如图4(b)所示的结构，源电极61、漏电极62需通过设置在钝化层50和栅绝缘层30上的过孔51，分别与源极区21和漏极区22接触。

其中，不对位于有源层20远离衬底10一侧的各膜层的形成工艺进行限定，能够形成薄膜晶体管各层图案即可。

本发明实施例提供一种薄膜晶体管的制备方法，通过先在衬底10上形成高载流子浓度的有源层20，再对有源层20的沟道区23进行处理，使沟道区23的载流子浓度降低到合适的载流子浓度，以保持薄膜晶体管的开关特性。由于本发明实施例中，直接形成高载流子浓度的有源层20，使得源电极61和漏电极62分别与源极区21和漏极区22的接触电阻较小，而无需对源电极61和漏电极62进行导体化，因此，可避免有源层20迁移率的降低，从而使得薄膜晶体管的稳定性较高。此外，由于可在对沟道区23进行处理时，可控制沟道区23载流子浓度的大小，从而可以实现对薄膜晶体管特性，如阈值电压(控制薄膜晶体管开关的电压)的调节，提高了薄膜晶体管性能的可控性。

优选的，对沟道区23进行处理，包括：如图5(a)所示，在形成有源层20的衬底10上形成露出沟道区23的光刻胶层01；如图5(b)所示，对沟道区23进行处理。

在此基础上，形成栅绝缘层30、栅电极40，包括：如图6(a)所示，在形成有所述光刻胶层01的衬底10上依次形成绝缘薄膜31和金属薄膜41；如图6(b)所示，将光刻胶层01剥离，形成图案相同的栅绝缘层30和栅电极40。

本发明实施例通过在形成有源层20的衬底10上形成露出沟道区23的光刻胶层01，并在形成有光刻胶层01的衬底10上依次形成绝缘薄膜31和金属薄膜41。一方面，在对沟道区23进行处理的过程中光刻胶层01起到保护源极区21和漏极区22，避免源极区21和漏极区22的载流子浓度降低的作用；另一方面，在依次形成绝缘薄膜31和金属薄膜41后，通过直接将光刻胶层01剥离，形成顶栅自对准型薄膜晶体管的栅绝缘层30和栅电极40，相对现有技术既可以简化制备工艺，又可以避免采用湿法刻蚀形成栅绝缘层30和栅电极40的过程中，产生offset(横向钻蚀)的问题，从而有效的减小了源电极61和漏电极62的寄生电阻，提高了薄膜晶体管的性能。

优选的，如图7(a)所示，有源层20包括第一子有源层201和第二子有源层202；第一子有源层201靠近衬底10形成；第一子有源层201的载流子浓度小于第二子有源层202的载流子浓度。

在此基础上，如图7(b)所示，对沟道区23进行处理，包括：对第二子有源层202的沟道区23进行处理。

需要说明的是，第一，不对第一子有源层201的载流子浓度的大小进行限定，能够保持薄膜晶体管的开关特性即可。

不对第二子有源层202的载流子浓度的大小进行限定，具有低阻特性，能够使源电极61和漏电极62分别与源极区21和漏极区22的接触电阻较小即可。

其中，第一子有源层201的载流子浓度与第二子有源层202中沟道区23的载流子浓度可以相同，也可以不同。

第二，第一子有源层201和第二子有源层202可以通过一次构图工艺形成。

第三，不对第一子有源层201和第二子有源层202的厚度进行限定，根据薄膜晶体管的结构合理设置即可。

其中，可以通过降低第二子有源层202的厚度，以节省对沟道区23进行处理的时间。

本发明实施例通过在衬底10上形成第一子有源层201和第二子有源层202，且第一子有源层201中载流子浓度小于第二子有源层202的载流子浓度，使第一子有源层201用于保证薄膜晶体管的开关性能，第二子有源层202用于减小源电极61和漏电极62分别与源极区21和漏极区22的电阻，来提高有源层20的迁移率。此外，第一子有源层201和第二子有源层202通过同一次构图工艺形成，不会增加工艺步骤。

优选的，所述有源层20的材料为金属氧化物材料、非晶硅材料或多晶硅材料。

在此基础上，对所述沟道区23进行处理，包括：在低于300℃的环境下对沟道区23进行氧化处理。

例如，可以在50℃、100℃、150℃、200℃、250℃的环境下对沟道区23进行氧化处理。

其中，当有源层20的材料为金属氧化物材料时，可采用磁控溅射的方法，在纯氩气或者氦气中沉积有源层20，此时有源层20由于产生大量的氧空位，而呈现为高载流子浓度的低阻特性，通过氧化处理可以增加金属氧化物材料中的氧原子，从而降低沟道区23的载流子浓度。当有源层20的材料为非晶硅材料或多晶硅材料时，通过氧化处理可以激发出非晶硅材料或多晶硅材料中的氢原子，从而降低沟道区23的载流子浓度。

此处，本发明实施例优选的，所述金属氧化物材料包括氧化锌材料。例如，有源层20的材料可以为IGZO(indium gallium zinc oxide，铟镓锌氧化物)。

本发明实施例提供的薄膜晶体管的制备方法，既适用于金属氧化物薄膜晶体管，又适用于低温多晶硅薄膜晶体管，还适用于非晶硅薄膜晶体管，适用范围较广。

此外，本发明通过在低温环境下对沟道区进行氧化处理，在降低沟道区载流子浓度的基础上，可以使薄膜晶体管应用于柔性显示面板中，增大了薄膜晶体管的适用范围。

由于在O₂气氛中进行退火处理，或者，通过O₂或N₂O等离子体处理的工艺成熟，成本较低，因此，本发明实施例进一步优选的，所述氧化处理包括：在O₂气氛中进行退火处理；或者，通过O₂或N₂O等离子体处理。

基于上述，优选的，所述有源层20的厚度为30～70nm。

其中，当有源层20包括第一子有源层201和第二子有源层202时，第一子有源层201和第二子有源层202的厚度和为30～70nm。例如，有源层20的厚度可以为40nm、45nm、50nm、55nm、60nm、65nm。

本发明实施例通过将有源层20的厚度限定在30～70nm的范围内，在满足薄膜晶体管性能的基础上，可以降低薄膜晶体管的厚度，节省成本。

下面提供一具体实施例，以对一种薄膜晶体管的制备方法进行说明，其包括如下步骤：

S100、如图2所示，在衬底10上形成有源层20，所述有源层20包括源极区21、漏极区22和沟道区23。

有源层20的厚度为30～70nm，材料为IGZO，且具有高浓度载流子。

具体的，可采用磁控溅射的方法，在纯氩气或者氦气中沉积IGZO薄膜，此时IGZO薄膜由于产生大量的氧空位，而呈现为高载流子浓度的低阻特性，之后形成光刻胶，对光刻胶进行曝光显影后，可使光刻胶完全保留部分覆盖待形成有源层20的区域。之后通过对半导体薄膜进行刻蚀，形成如图2所示的有源层20，并去除光刻胶完全保留部分。

其中，不对半导体薄膜的成膜方式进行限定。对于上述的光刻胶，可以为正性光刻胶，也可以为负性光刻胶。对半导体薄膜进行刻蚀，可采用干法刻蚀，也可以为湿法刻蚀，可根据半导体薄膜的材料进行合理选择。

S200、如图5(a)所示，在S100的基础上，形成露出沟道区23的光刻胶层01。

S300、如图5(b)所示，在S200的基础上，在低于300℃的环境下，对沟道区23进行氧化处理，使沟道区23的载流子浓度降低。

沟道区23的载流子浓度降低程度，以使沟道区23的载流子浓度保持所述薄膜晶体管的开关特性为准。

S400、如图6(a)所示，在S300的基础上，依次形成绝缘薄膜31和金属薄膜41。

具体的，可通过PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，等离子体增强化学气相沉积法)、CVD(Chemical Vapor Deposition，化学气相沉积法)、等来形成厚度为100nm～400nm的绝缘薄膜31，其材料可以为氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等绝缘材料中至少一种。

进一步的，可通过磁控溅射等方法来形成厚度为100nm～200nm的金属薄膜41，其材料可以为Mo(钼)、Al(铝)、Ti(钛)、Au(金)、Cu(铜)、Hf(铪)、Ta(钽)等。

S500、如图6(b)所示，在S400的基础上，将光刻胶层01剥离，形成图案相同的栅绝缘层30和栅电极40。

S600、如图4(a)所示，在S500的基础上，依次形成钝化层50和源电极61、漏电极62。所述源电极61、漏电极62通过设置在钝化层50上的过孔51，分别与源极区21和漏极区22接触。

其中，钝化层50可以采用与栅绝缘层30相同工艺以及相同的材料制备。

源电极61和漏电极62可以采用与栅电极40相同工艺及相同的材料制备。

本发明实施例还提供一种阵列基板的制备方法，所述方法包括通过上述薄膜晶体管的制备方法制备薄膜晶体管。

本发明实施例提供一种阵列基板的的制备方法，在制备薄膜晶体管的过程中，通过先在衬底10上形成高载流子浓度的有源层20，再对有源层20的沟道区23进行处理，使沟道区23的载流子浓度降低到合适的载流子浓度，以保持薄膜晶体管的开关特性。由于本发明实施例中，直接形成高载流子浓度的有源层20，使得源电极61和漏电极62分别与源极区21和漏极区22的接触电阻较小，而无需对源电极61和漏电极62进行导体化，因此，可避免有源层20迁移率的降低，从而使得薄膜晶体管的稳定性较高。此外，由于可在对沟道区23进行处理时，可控制沟道区23载流子浓度的大小，从而可以实现对薄膜晶体管特性，如阈值电压(控制薄膜晶体管开关的电压)的调节，提高了薄膜晶体管性能的可控性。

本发明实施例还提供一种薄膜晶体管，如图4(a)、图4(b)和图7(b)所示，所述薄膜晶体管通过上述薄膜晶体管的制备方法制备得到。

本发明实施例提供一种薄膜晶体管，由于源电极61和漏电极62分别与源极区21和漏极区22的接触电阻较小，使得有源层20的迁移率较高。从而提高薄膜晶体管的性能。

本发明实施例还提供一种阵列基板，包括上述薄膜晶体管。

本发明实施例提供的阵列基板的有益效果与上述阵列基板的有益效果相同，此处不再赘述。

优选的，所述阵列基板的衬底为柔性衬底。

本发明实施例提供的阵列基板中的薄膜晶体管使在低温环境下制备，因此，阵列基板的衬底可以为柔性衬底，从而可将阵列基板应用于柔性显示面板中，提高阵列基板的适用范围。

本发明实施例还提供一种显示面板，包括上述阵列基板。

本发明实施例提供的显示面板的有益效果与上述阵列基板的有益效果相同，此处不再赘述。

优选的，所述显示面板为液晶显示面板或有机电致发光二极管显示面板。

当显示面板为液晶显示面板时，其包括阵列基板、对盒基板以及设置在二者之间的液晶层。其中，阵列基板包括上述薄膜晶体管，与薄膜晶体管的漏电极62电连接的像素电极；进一步的还可以包括公共电极。对盒基板可以包括黑矩阵和彩膜。此处，彩膜可以设置在对盒基板上，也可设置在阵列基板上；公共电极可以设置在阵列基板上，也可设置在对盒基板上。

当显示面板为有机电致发光二极管(Organic Light Emitting Diode，简称OLED)显示面板时，其包括阵列基板和封装基板。其中，阵列基板包括上述薄膜晶体管，与薄膜晶体管的漏电极62电连接的阳极、阴极、以及位于阳极和阴极之间的有机材料功能层。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。