一种薄膜晶体管及其制备方法、显示装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种薄膜晶体管及其制备方法、显示装置。
【背景技术】
[0002]利用P型硅(P-Si)作为薄膜晶体管(TFT)有源层结构制作的薄膜晶体管显示器的缺点是必须要执行脱氢工艺，离子掺杂工艺，离子激活工艺与氢化工艺，且P-Si易受到活化不全、金属离子污染等影响，从而影响薄膜晶体管的性能。
[0003]碳纳米管(Carbon nanotubes, CNTs)在纳米电子和光电应用领域以其优异的电学和机械性能以及广阔的应用潜力得到了广泛的关注。在电学方面，碳纳米管可以提供较高的载流子迀移率。单根半导体碳纳米管可以作为沟道材料用于场效应晶体管(FET)，其性能指标已经在多方面超过传统硅基器件。此外，碳纳米管还具有良好的化学稳定性和机械延展性，具有很好的构柔性电子器件、全碳电路的潜力。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种薄膜晶体管及其制备方法、显示装置，采用碳纳米管制备的薄膜晶体管及其器件的性能稳定尺寸更小。简化了制备过程，降低了制备成本。
[0005]为实现上述目的，本发明提供了一种薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤:
[0006]在衬底上形成具有多个碳纳米管的碳纳米管层；在所述碳纳米管层里形成多个过孔得到第一图案化碳纳米管层；以及在每个过孔中形成具有多个碳纳米管的碳纳米管结构，所述碳纳米管结构和所述第一图案化碳纳米管层具有不同的载流子迀移率由此形成有源层用作薄膜晶体管的有源结构。
[0007]优选的是，所述第一图案化碳纳米管层中的所述多个碳纳米管有序排列，所述碳纳米管结构中的所述多个碳纳米管无序排列。
[0008]优选的是，所述第一图案化碳纳米管层中的所述多个碳纳米管均匀地沿所述基板的表面方向上平行排列。
[0009]优选的是，所述第一图案化碳纳米管层中的所述多个碳纳米管均匀地沿所述有源层的长度方向平行排列。
[0010]优选的是，所述第一图案化碳纳米管层中的所述多个碳纳米管均匀地沿垂直于所述基板表面方向平行排列。
[0011]优选的是，所述在衬底上形成具有多个碳纳米管的碳纳米管层包括以下步骤:在所述基板上涂覆含催化剂的溶液，干燥所述含催化剂的溶液，以及通过引入碳源气体到所述含催化剂的溶液中进行等离子体增强化学气相沉积(PECVD)，以形成所述多个碳纳米管。
[0012]优选的是，在所述含催化剂的溶液包括催化剂镍(NO3)2，500°C干燥所述含催化剂的溶液，碳源气体包括甲烷。
[0013]优选的是，所述在每个过孔中形成具有多个碳纳米管的碳纳米管结构包括:蒸发自组装工艺。
[0014]优选的是，所述在每个过孔中形成具有多个碳纳米管的碳纳米管结构包括以下步骤:在溶液中分散碳纳米管然后离心所述溶液，收集离心后溶液的上清液作为碳纳米管涂层液，在所述每个过孔中涂覆所述碳纳米管涂层液，干燥所述碳纳米管涂层液从而在所述每个过孔中形成碳纳米管结构。
[0015]优选的是，完成所述收集离心后溶液的上清液后还包括:稀释收集的上清液，以形成所述碳纳米管涂层溶液。
[0016]优选的是，所述干燥所述碳纳米管涂层液还包括:在常压下干燥所述碳纳米管涂层液。
[0017]优选的是，完成所述在衬底上形成具有多个碳纳米管的碳纳米管层之后还包括以下步骤:在所述碳纳米管层上形成光刻胶掩膜，其中:将所述光刻胶掩膜用作蚀刻掩膜蚀刻所述碳纳米管层以形成所述多个过孔得到所述第一图案化碳纳米管层，当在所述每个过孔中形成所述碳纳米管结构时，保留所述光刻胶掩膜。
[0018]优选的是，完成所述形成具有多个碳纳米管的碳纳米管结构步骤之后还包括:对所述第一图案化碳纳米管层和所述碳纳米管结构上执行化学机械研磨(CMP)工艺，以齐平所述第一图案化碳纳米管层和碳纳米管结构表面。
[0019]优选的是，完成所述形成具有多个碳纳米管的碳纳米管结构步骤之后还包括:蚀刻所述第一图案化碳纳米管层，以形成第二图案化碳纳米管层，而所述碳纳米管结构保持不变保留在第二图案化碳纳米管层中，从而形成所述薄膜晶体管的所述有源结构，其中每个有源结构包括两个所述碳纳米管结构。
[0020]优选的是，还包括以下步骤:在所述第二图案化碳纳米管层上形成栅绝缘层，在所述栅绝缘层上图案化导电层以形成栅电极。
[0021]优选的是，所述栅电极覆盖相邻的碳纳米管结构之间的所述第二图案化碳纳米管层表面。
[0022]优选的是，所述栅电极的至少一端与相邻的所述碳纳米管结构重叠。
[0023]优选的是，还包括以下步骤:在所述栅电极和所述栅绝缘层上形成层间介质层，形成通孔穿过所述层间绝缘层，其中，相邻的两个碳纳米管结构位于相邻的两个通孔之间，同时在所述通孔和所述层间介质层表面形成导电材料，图案化所述导电材料形成源电极和漏电极。
[0024]优选的是，所述碳纳米管结构用于所述薄膜晶体管的漏源极区。
[0025]优选的是，完成所述在衬底上形成所述纳米管结构体层之前还包括:在衬底上形成缓冲层。
[0026]本发明的另一目的是提供一种薄膜晶体管，包括有源层在衬底上，所述有源层包括碳纳米管结构分散穿插于碳纳米管层；所述碳纳米管层包括第一多个碳纳米管；所述碳纳米管结构包括第二多个碳纳米管，所述碳纳米管结构和所述碳纳米管层中载流子迀移率不同。
[0027]优选的是，所述碳纳米管层的所述第一多个碳纳米管有序排列，所述碳纳米管结构的所述第二多个碳纳米管无序排列。
[0028]优选的是，所述碳纳米管层的所述第一多个碳纳米管均匀地沿所述基板的表面方向上平行排列。
[0029]优选的是，所述碳纳米管层的所述第一多个碳纳米管均匀地沿所述有源层的长度方向平行排列。
[0030]优选的是，所述碳纳米管层的所述第一多个碳纳米管均匀地沿垂直所述基板表面方向平行排列。
[0031]优选的是，还包括位于所述有源层上的栅绝缘层，以及位于所述栅绝缘层上的栅电极。
[0032]优选的是，所述栅电极覆盖相邻的碳纳米管结构之间的碳纳米管层表面。
[0033]优选的是，所述栅电极的至少一端与相邻的碳纳米管结构重叠。
[0034]优选的是，还包括:位于所述栅电极和所述栅绝缘层上的层间介质层，所述层间绝缘层中有通孔穿过，相邻的两个碳纳米管结构位于相邻的两个通孔之间，位于所述通孔里的导电材料，位于所述层间绝缘层上的源电极和漏电极。
[0035]优选的是，所述碳纳米管结构用于所述薄膜晶体管的漏源极区。
[0036]优选的是，还包括:位于衬底上的缓冲层。
[0037]本发明的另一目的是提供一种显示装置，所述显示装置包括上述的薄膜晶体管。
[0038]本发明具有以下有益效果:
[0039]本发明提供一种薄膜晶体