一种薄膜晶体管及其制造方法、阵列基板、显示装置的制造方法_2

文档序号:9378226阅读:来源:国知局
接的顶栅侧部,所述顶栅顶部和所述底栅在垂直于所述基板的方向上相对设置,所述有源层夹设于所述顶栅顶部和所述底栅之间,所述顶栅侧部从所述顶栅顶部朝向所述基板延伸,所述有源层的四周被所述顶栅侧部围绕,所述栅极、所述源极和所述漏极均采用非透明的导电材料制成。
[0039]在本实施例的一种实现方式中,非透明的导电材料可以为不完全透明的导电材料,其中,不完全透明的导电材料可以为透过率为15%以下的导电材料,优选为透过率为5%以下的导电材料,在本实施例的一种优选的实现方式中,非透明的导电材料为不透明的导电材料,例如不透明的金属。故此,在本发明实施例中,将均以不透明的金属为例进行说明。
[0040]可选地,有源层可以呈矩形结构,所述顶栅侧部可以包围所述矩形结构的三个侧边(如图1所示实施例,),或者,顶栅侧部也可以包围矩形结构的两个侧边(如图5所示实施例)。
[0041]需要说明的是,在本发明实施例中,有源层包括顶面、底面和连接顶面和底面的侧壁,有源层的顶面与顶栅顶部相对,有源层的底面与底栅相对,有源层的侧壁至少部分被顶栅侧部围绕,是指顶栅侧部会从顶栅顶部朝向基板方向延伸直至挡住有源层的侧壁,即至少延伸到栅极绝缘层。
[0042]在本发明实施例中,有源层下方的底栅可以阻挡从氧化物半导体层下方照射的光,围绕在有源层侧壁的顶栅侧部可以阻挡从有源层侧壁照射的光,而位于有源层上方的顶栅顶部可以阻挡从有源层上方照射的光,从而可以减少有源层被光照射的情况,进而可以避免薄膜晶体管的特性由于光照而劣化。
[0043]图1显示了本发明实施例提供的一薄膜晶体管的具体结构。图1是本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的截面示意图。如图1所示,该薄膜晶体管包括:基板11、以及形成于基板11上的有源层12、源极13、栅极和漏极14,有源层12的两端分别与源极13和漏极14连接,栅极包括顶栅15和底栅16,顶栅15包括顶栅顶部15a和与顶栅顶部15a连接的顶栅侧部15b,顶栅顶部15a和底栅16在垂直于基板11的方向上相对设置,有源层12夹设于顶栅顶部15a和底栅16之间,顶栅侧部15b从顶栅顶部15a朝向基板11延伸,有源层12的侧壁的至少部分被顶栅侧部15b围绕。
[0044]其中,基板11可为玻璃基板、透明塑料基板等,本发明对此不作限制。
[0045]有源层12的材料可以为氧化物半导体、多晶硅、非晶硅等。由于氧化物半导体对光照更为敏感,所以本发明实施例尤其适用于氧化物半导体薄膜晶体管。故在本实施例中,有源层12为氧化物半导体层。本发明实施例的氧化物半导体层的材料包括但不限于IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide,铟嫁锌氧化物)、ITZO(Indium Tin Zinc Oxide,铟锡锌氧化物)或ZnON(锌的氮氧化物)。具体实施时,氧化物半导体层的厚度可以为10-150nm。
[0046]在本实施例中,漏极14包括漏极底层141,漏极底层141、底栅16和源极13同层间隔形成在基板11上,且底栅16位于源极14和漏极底层141之间。
[0047]在本发明实施例中,底栅16、源极13和漏极底层141同层设置,为了节省制作工序,底栅、源极和漏极底层优选采用相同的材料制备,这样,底栅、源极和漏极底层可以通过一次构图工艺形成在基板上,减少了掩模板的使用次数,简化了该薄膜晶体管的制备工艺,进而可以降低其制备成本。
[0048]如前所述,在本实施例中,底栅16、源极13和漏极底层141均采用不透明的金属制成。具体地,可以采用由钼(Mo)、钼铌合金(MoNb)、铝(Al)、铝钕合金(AlNd)Ji (Ti)和铜(Cu)中的一种材料形成的单层膜或多种材料形成的多层复合膜;优选采用Mo、Al或含Mo、Al的合金组成的单层或多层复合膜,例如Mo/Al/Mo三层复合膜。由于Al的电阻较小而Mo的抗氧化能力较强,所以采用这种复合膜结构能够保证信号传输速度并提高使用寿命。具体实施时,底栅、源极和漏极底层的厚度可以为10nm?500nm。
[0049]该薄膜晶体管还包括栅极绝缘层17,栅极绝缘层17形成在基板11上,且覆盖漏极底层141、底栅16和源极13,从而使得漏极底层141、底栅16和源极13彼此绝缘,栅极绝缘层17对应漏极底层141和源极13的位置分别设有第一过孔171 (参见图4b),有源层12形成在栅极绝缘层17上,有源层17通过第一过孔171分别与漏极底层141和源极13连接。
[0050]其中,栅极绝缘层17可以为由硅的氧化物(S1x)、硅的氮化物(SiNx)、铪的氧化物(HfOx)、硅的氮氧化物(S1N)、A10x等中的一种材料形成的单层膜或两种材料组成的多层复合膜。优选为SiNx/S1x的叠层结构或者SiNx/S1N/S1x的叠层结构。栅极绝缘层17的厚度可以为100?600nm。
[0051]薄膜晶体管还包括钝化层18,钝化层18形成在栅极绝缘层17上且覆盖有源层12,钝化层18和栅极绝缘层17内对应漏极底层141形成有连通的第二过孔181 (参见图4d)而对应基板形成有连通的第三过孔182,漏极14还包括漏极顶层142,漏极顶层142通过第二过孔181与漏极底层141连接,顶栅15通过第三过孔182与基板11连接(即顶栅侧部15b与基板11连接),第三过孔182和第二过孔181间隔设置,第三过孔182和第二过孔181 —起围绕在有源层12的侧壁周围。
[0052]本发明实施例通过使第三过孔182和第二过孔181 —起围绕在有源层12的侧壁周围,从而顶栅侧部和漏极顶层可以包围有源层的侧壁,栅极、漏极、源极形成一个基本封闭的空间,进而有源层处于基本上不会被光照射到的状态,可以进一步防止薄膜晶体管的特性因光照而劣化。同时,在钝化层上形成漏极顶层,当该薄膜晶体管应用于阵列基板时,像素电极层可以直接在钝化层上形成图案,便于与像素电极层连接。
[0053]需要说明的是,在图1所示实施例中,第三过孔182从钝化层18延伸至基板11表面,从而可以更严密地遮挡有源层,防止其被光照到;而在其他实现方式中,第三过孔182也可以从钝化层18延伸到栅极绝缘层17内而不到达基板11表面,只要能够遮挡从有源层侧壁照射的光即可。也就是说,在本发明实施例中,顶栅侧部通过第三过孔从钝化层至少延伸到栅极绝缘层。
[0054]结合图2,图2是本发明实施例提供的薄膜晶体管去掉顶栅和部分漏极后的俯视结构示意图。如图2所示,在本实施例中,第二过孔181的横截面形状为一边开口的矩形框(包括底边181a和垂直连接在底边181a两端的两侧边181b),而第三过孔182的横截面形状呈直线形,第二过孔181和第三过孔182的横截面形状一起构成类似于矩形框状结构。容易知道,第二过孔181的横截面形状和第三过孔182的横截面形状也可以是圆弧形,第二过孔181的横截面和第三过孔182的横截面形状一起构成类似于圆形框状结构,或者,在其他实现方式中,第二过孔181和第三过孔182的横截面形状一起还可以构成多边形框等形状,只要能够围绕有源层的四周即可,本发明对此不做限制。
[0055]需要说明的是,本发明实施例中的过孔(包括第一过孔、第二过孔、第三过孔等)的侧壁通常并非垂直于基板的板面,而是呈一定的坡度角,坡度角通常为30°?70°。
[0056]同样地,在本实施例中,顶栅15采用不透明的金属制成。具体地,顶栅15可以为Mo、MoNb、Al、AlN
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