薄膜晶体管、包含其的阵列基板及显示面板的制作方法

本公开一般涉及显示技术，尤其涉及一种薄膜晶体管、包含其的阵列基板及显示面板。

背景技术：

随着显示技术的发展，各种显示面板例如液晶显示面板、有机发光显示面板等被广泛应用于各行各业。

薄膜晶体管作为显示面板中重要的开关元件与存储电容器件一起组成了像素显示的驱动电路。

作为薄膜晶体管的一个分支，氧化物半导体薄膜晶体管由于具有较大的迁移率、较低的关态电流以及较低的制作成本，受到越来越多的关注。

氧化物半导体薄膜晶体管的一种现有结构包括在衬底基板上依次叠置的栅极、氮化硅、氧化硅、氧化物半导体及源漏电极。其中，氮化硅和氧化硅覆盖栅极。在该氧化物薄膜晶体管的结构中使用氮化硅和氧化硅作复合栅绝缘层。在这种结构的氧化物半导体薄膜晶体管中，氧化物半导体的欧姆接触区和沟道区均设置在氧化硅上，氧化物半导体的欧姆接触区偏绝缘体而导致欧姆接触不良，致使氧化物半导体薄膜晶体管的开态电流降低。从而影响显示面板的显示效果。

技术实现要素：

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种薄膜晶体管、包含其的阵列基板及显示面板，旨在解决现有技术中存在的至少一个技术问题。

第一方面，本申请提供了一种薄膜晶体管，包括衬底基板、设置在所述衬底基板一侧的栅极、设置在所述栅极远离所述衬底基板一侧且覆盖所述栅极的第一绝缘层，设置在所述第一绝缘层远离所述栅极一侧的第二绝缘层；设置在所述第二绝缘层远离所述第一绝缘层一侧的氧化物半导体层；设置在所述氧化物半导体层远离所述第二绝缘层一侧的源/漏电极；所述氧化物半导体层包括沟道区，以及设置在所述沟道区两侧的欧姆接触区，所述沟道区与所述第二绝缘层接触；至少部分所述欧姆接触区与所述第一绝缘层接触；其中所述欧姆接触区远离所述衬底基板的一侧至少部分与所述源/漏电极连接。

可选的，所述第一绝缘层中单位体积内的氢原子数量大于所述第二绝缘层单位体积内的氢原子数量。

第二方面，本申请提供了一种阵列基板，该阵列基板包括上述薄膜晶体管。

第三方面，本申请提供了一种显示面板，包括上述这阵列基板。

本申请的方案，通过将氧化物半导体欧姆接触区与第一绝缘层接触，而氧化物半导体的沟道区与第二绝缘层接触，通过设置第一绝缘层和第二绝缘层中的带电离子的数量可以改善氧化物半导体的开关特性。

在本实施例一些可选实现方式中，第一绝缘层中的氢原子的数量高于第二绝缘层中氢原子的数量，这样设置第一绝缘层和第二绝缘层可以降低欧姆接触区的电阻，从而可以提高氧化物半导体的开态电流，从而减少对像素电容的充电时间，从而可以改善由于像素电容充电时间过长引起的显示面板的显示不良。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示出了本申请实施例提供的一种薄膜晶体管的截面结构示意图；

图2示出了图1所示栅极、第一绝缘层、第二绝缘层、氧化物半导体的相对位置关系示意图；

图3示出了图1中所示氧化物半导体的放大示意图；

图4示出了图1所示体薄膜晶体管的俯视示意图；

图5示出了本申请实施例提供的一种阵列基板的结构示意图；

图6示出了本申请实施例提供的一种显示面板的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关实用新型，而非对该实用新型的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与实用新型相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

请结合图1和图2，图1示出了本申请实施例提供的一种薄膜晶体管的截面结构示意图；图2示出了图1所示栅极、第一绝缘层、第二绝缘层、氧化物半导体的相对位置关系示意图。

本实施例提供的薄膜晶体管100包括衬底基板11，设置在衬底基板11一侧的栅极12，设置在栅极12远离衬底基板11一侧且覆盖栅极12的第一绝缘层13，设置在第一绝缘层13远离栅极12一侧的第二绝缘层14，设置在第二绝缘层14远离第一绝缘层13一侧的氧化物半导体层15，设置在氧化物半导体层15远离第二绝缘层14一侧的源/漏电极16。其中源/漏电极16包括源电极161和漏电极162。可以理解的是，源电极161和漏电极162的标注为示意性的。实际上图1所标记的源电极161和漏电极162可以互为源电极和漏电极。图2中所示氧化物半导体中的点线框区域为氧化物半导体的沟道区151，虚线框区域为氧化物半导体的欧姆接触区152。

在本实施例中，氧化物半导体15的材料例如可以为金属与氧气形成的化合物半导体材料，例如氧化锌(ZnO)、氧化镉(CdO)、氧化锡(SnO)等。

请参考图3，其示出了图1中所示氧化物半导体的放大示意图。如图3所示，氧化物半导体15包括沟道区151(图3中点线框内的区域)、欧姆接触区152(图3中虚线框内的区域)。具体地，沟道区151的两侧均设置有欧姆接触区152。

请继续参考图1，氧化物半导体15的沟道区151与第二绝缘层14接触。至少部分欧姆接触区152与第一绝缘层13接触。

这样，设置氧化物半导体以及第一绝缘层和第二绝缘层，使得氧化物半导体的沟道区只能与第二绝缘层接触。氧化物半导体的欧姆接触区可以部分与第二绝缘层接触。

在本实施例中，第二绝缘层14向衬底基板11的正投影覆盖氧化物半导体的沟道区151向衬底基板11的正投影。至多部分氧化物半导体15的欧姆接触区152向衬底基板11的正投影与第二绝缘层14向衬底基板11的正投影重叠。也就是说，氧化物半导体15的欧姆接触区152向衬底基板11的正投影与第二绝缘层14向衬底基板11的正投影重叠可以部分与第二绝缘层14向衬底基板11的正投影重叠，也可以与第二绝缘层向衬底基板的正投影没有重叠的区域。第一绝缘层13向衬底基板11的正投影覆盖氧化物半导体15的欧姆接触区152向衬底基板11的正投影与第二绝缘层14向衬底基板11的正投影。

在本实施例中，可以通过设置第一绝缘层和第二绝缘层中的带电离子的含量来调节氧化物半导体的开关特性及开态电流。例如，可以设置第二绝缘层中的带电离子含量使得第二绝缘层中的带电离子含量小于预设阈值，这样有利于氧化物半导体的沟道区有较好的开关特性；同时可以设置第一绝缘层中的带电离子含量使得第一绝缘层中的带电离子含量大于预设阈值，以降低氧化物半导体欧姆接触区的电阻，从而提高氧化物半导体的开态电流。欧姆接触区152远离衬底基板11的一侧至少部分与源/漏电极16连接。

请参考图4，其示出了图1所示体薄膜晶体管的俯视示意图。如图4所示，源/漏电极16中的源电极161和漏电极162分别与氧化物半导体15的欧姆接触区连接，并且源电极161和漏电极162分别包括与第一绝缘层13接触的区域。在源电极161和漏电极162分别与氧化物半导体15的欧姆接触区连接的区域，金属与氧化物半导体之间的接触形成欧姆接触。

薄膜晶体管作为一个开关元件，一个重要的参数为其开态电流。当包括图1所示的薄膜晶体管100的显示面板加电工作时，当对图1所示薄膜晶体管100的栅极12、源电极161之间所加的偏压大于该薄膜晶体管的阈值电压时，氧化物半导体的沟道区可以形成电流通道；可以对源电极161施加图像显示信号。图像显示信号传输的具体路径可以如下：

图像显示信号通过源电极161、与源电极161接触的氧化物半导体的欧姆接触区传输至氧化物半导体的沟道区；然后经氧化物半导体的沟道区传输至与氧化物半导体的漏电极162连接的氧化物半导体的欧姆接触区；再由与氧化物半导体的漏电极162连接的氧化物半导体的欧姆接触区传输至漏电极162；然后图像显示信号经漏电极162对像素存储电容进行充电以使显示面板显示图像。

由上述图像显示信号传输的路径可以看出，欧姆接触区的导电性能直接影响向存储电容充电的电流的大小。如果欧姆接触区的导电性比较差，使得欧姆电阻率也比较大，则向存储电容充电的电流比较小，就需要比较长的充电时间。有可能在设定的充电时间内，像素存储电容充电不足，从而影响显示面板的显示效果。

本实施例中，可以对第一绝缘层掺杂一定浓度的容易电离的绝缘杂质，同时对第二绝缘层严格控制容易电离的物质的含量，这样第一绝缘层中的杂质在一定条件下可以扩散至氧化物半导体的欧姆接触区中，可以改善欧姆接触区的导电性能，降低欧姆电阻率。从而可以提高氧化物半导体的开态电流，以保证在较短的时间内可以对像素电容充电至预定电位。

在本实施例的一些可选实现方式中，第一绝缘层的材料例如可以为以下任意一种：氮化硅、氮氧化硅、二氧化硅。

在本实施例的一些可选实现方式中，第二绝缘层的材料例如可以为以下任意一种：二氧化硅、三氧化二铝、氮氧化硅。

在本实施例中，在第一绝缘层中掺杂的杂质例如可以为氦原子。

在本实施例的一些可选实现方式中，第一绝缘层中掺杂的杂质例如可以为氢原子。可选的，调节第一绝缘层中氢原子的数量和第二绝缘层中氢原子的数量使得第一绝缘层中单位体积内的氢原子数量大于第二绝缘层单位体积内的氢原子数量。

下面以第一绝缘层为氮化硅(SiNx)，第二绝缘层为SiO2为例进行说明。

第一绝缘层是在通有硅烷(SiH4)和氨气(NH3)气体的环境中并加预定温度的高温形成的。第二绝缘层是在通有硅烷(SiH4)和一氧化二氮(N2O)气体的环境中并加预定温度的高温形成的。

在形成第二绝缘层时，可以通过调节硅烷和一氧化二氮的比例来调节第二绝缘层中氢原子的含量使得形成的第一绝缘层中的氢原子的含量远比第二绝缘层中的氢原子的含量高。

此外，由于在制作薄膜晶体管的工艺过程中，比如在氧化物半导体的欧姆接触区之上形成源/漏电极之后，需要高温退火以实现氧化物半导体的欧姆接触区与源/漏电极之间的欧姆接触。在高温退火时，第一绝缘层中的氢原子的扩散速度加快，第一绝缘层中的氢原子扩散进入氧化物半导体的欧姆接触区中，以氢离子的形式分布在氧化物半导体的欧姆接触区中。这样，扩散进入欧姆接触区中的氢离子增加了欧姆接触区的电导率，降低了欧姆接触区的电阻。

这样可以直接使用形成第一绝缘层的工艺和形成第二绝缘层的工艺来对第一绝缘层和第二绝缘层进行掺杂，且不需要添加额外的掺杂元素就可以改善欧姆接触区的电阻率，可以简化制作工艺过程，降低制作成本。

这样设置氧化物薄膜晶体管的结构，使得氧化物半导体的沟道区与第二绝缘层接触，至少部分欧姆接触区与第一绝缘层接触，由于第一绝缘层中单位体积内的氢原子数量大于第二绝缘层中单位体积内的氢原子数量，第一绝缘层中的氢原子可以扩散进入氧化物半导体的欧姆接触区从而可以改善氧化物半导体欧姆接触区的电阻，从而增加氧化物半导体薄膜晶体管的开态电流。

此外，还可以通过对欧姆接触区注入氢元素的方法来改善欧姆接触区的电阻以改善欧姆接触区的导电性能。但这样的方式，需要增加较多的工艺步骤，比上述改善欧姆接触区导电性能的方案制作复杂度高。

请继续参考图1，如图1所示，第二绝缘层14包括第一表面142、第二表面141、和端面143。第一表面142与第一绝缘层13接触，第二表面141与第一表面142之间相互平行且与氧化物半导体15接触，端面143与第二表面141和第一表面142均相交。

在本实施例的一些可选实现方式中，氧化物半导体15包括与第二绝缘层14的端面143接触的第一区域153(第一区域153如图1中的虚线标记的区域)。栅极12向衬底基板11的正投影覆盖上述第一区域153向衬底基板11的正投影。也就是说，在沟道区的长度方向上，栅极12向衬底基板11的正投影可以覆盖上述第二绝缘层14向衬底基板11的正投影。这里，沟道区的长度方向与由源电极161指向漏电极162的方向相同。

假设在沟道区的长度方向上，栅极12向衬底基板11的正投影未覆盖上述第二绝缘层14向衬底基板11的正投影，氧化物半导体中在欧姆接触区152与沟道区151之间的区域为高电阻区。这样一来，在氧化物半导体的栅极12和源电极161之间加上电压之后，从源电极161传入的信号经源电极161和欧姆接触区之后需要经过高电阻区才能进入沟道区151，这样就会使得薄膜晶体管的开态电流变小。因此，在本实施例中，在沟道区的长度方向上，栅极12向衬底基板11的正投影覆盖上述第二绝缘层14向衬底基板11的正投影，这样一来，当在氧化物半导体的栅极和源电极之间加上电压之后，从源电极传入的信号经源电极和欧姆接触区进入沟道区，可以改善开态电流。

在本实施例的一些可选实现方式中，第二绝缘层14的端面143与第二绝缘层14的第一表面142的夹角为θ。可选的，θ满足：0﹤θ﹤75°。将θ设置为小于75°是为了避免在第二绝缘层之上形成氧化物半导体层时，与上述端面143接触的氧化物半导体出现断层。

进一步可选地，上述第二绝缘层14的端面143与其第一表面142的夹角为θ满足：0﹤θ﹤45°。这样设置第二绝缘层14的端面与其第一表面142的夹角θ可以使得与第二绝缘层的端面143相接触的氧化物半导体层15的厚度与其他部分的氧化物半导体15的厚度的段差较小。

请继续参考图5，其示出了本申请实施例提供的一种阵列基板的结构示意图。

如图5所示，阵列基板200包括多条沿第一方向延伸、沿第二方向排布的扫描线201，多条沿第二方向延伸、沿第一方向排布的数据线202，扫描线201与数据线202交叉设置而形成的像素区域，像素区域中设置有像素电极203，在扫描线与数据线交叉处设置有薄膜薄膜晶体管204(薄膜晶体管204可以为图1所示的薄膜晶体管100)。此外，阵列基板中还形成有与各个像素区对应的像素存储电容(图中未示出)。其中，上述扫描线201的一端与薄膜晶体管中的栅极电连接。上述数据线202的一端与薄膜晶体管中的源电极电连接。阵列基板上还包括对应各个像素区域的像素电极203，各个像素电极对应的存储电容通过过孔与薄膜晶体管204中的漏电极电连接。在阵列基板加电工作时，可以依次向各条扫描线201输入选择开关信号，扫描线201将此选择开关信号传输至位于阵列基板200上的一行薄膜晶体管204的栅极，薄膜晶体204管导通。用于显示图像的数据信号由数据线202的另一端输入，并由数据线202传输到薄膜晶体管204的源电极，并通过氧化物半导体薄膜晶体管204的源电极传输到薄膜晶体管204的漏电极；由薄膜晶体管204的漏电极传输到像素存储电容，再由像素存储电容为像素电极203提供电信号以驱动包含该阵列基板的显示面板进行图像显示。

请继续参考图6，其示出了本申请实施例提供的一种显示面板的结构示意图。

如图6所示，显示面板300可以为液晶显示面板，上述液晶显示面板300包括阵列基板31、与阵列基板31相对设置的彩膜基板32以及设置在阵列基板与彩膜基板之间的液晶层33。其中阵列基板31可以为图5所示的阵列基板200。这样的显示面板在加电工作时，由于其上的薄膜晶体管具有好的开态电流、且各个薄膜薄膜晶体管的电性能趋于一致，显示面板300上具有较佳的图像显示效果。

此外，上述显示面板300还可以为有机发光显示面板以及其他现在已知或将来开发的显示面板。

此外，本领域技术人员可以明白，本申请的显示面板除了包括图6所示的结构之外，还可以包括其它的一些公知的结构，例如用于驱动显示面板的驱动电路。为了不模糊本申请的重点，将不再对这些公知的结构进行进一步的描述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。