薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及显示技术领域，尤其是涉及一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板。
【背景技术】
[0002]单壁半导体碳纳米管以其优异的电学和机械性能在逻辑电路和光学电子器件领域拥有广泛的应用前景，例如，场效应晶体管、反相器、环振和发光器件等。单壁碳纳米管的合成方法主要有化学气相沉积法、电弧放电法和激光烧灼法等，合成的碳纳米管中含有2/3的半导体性碳纳米管和1/3金属性碳纳米管。目前，提纯半导体性碳纳米管的方法主要有凝胶法、密度梯度离心法和聚合物选择性分散法等，通过这些方法虽然可以得到纯度很高的单壁半导体性碳纳米管，但是其规模化生产始终是一个难以解决的问题。无序的碳纳米管薄膜的出现为规模化这一问题的解决带来了希望，通过一定时间的沉积，可以大规模的制备得到分布均匀的碳纳米管薄膜。
[0003]场效应晶体管作为一种简单常用的电学器件，其制备过程在碳纳米管薄膜的应用方向上是一个必不可少的过程。暴漏在空气中的碳纳米管底栅薄膜晶体管对外界条件的依赖很大，制备技术可以提尚晶体管的稳定性、可靠性及迁移率等性能。但是，目如尚未找到一种制备方法可以避免这些问题的出现，因此，对碳纳米管底栅薄膜晶体管的制备技术还需要进一步的探索。
【发明内容】
[0004]本发明的主要目的在于提供一种既可以避免薄膜晶体管暴漏在空气中，又能够提高薄膜晶体管的稳定性、可靠性及迀移率等性能的技术方案。
[0005]为了达到上述目的，根据本发明的一个方面，提供了一种薄膜晶体管的制备方法，包括:形成有源层的图形，所述有源层采用碳纳米管材料制成;形成金属氧化物层的图形，所述金属氧化物层至少覆盖所述有源层位于薄膜晶体管的源极和漏极之间的全部区域。
[0006]优选地，形成金属氧化物层的图形包括:使用蒸镀工艺，在所述有源层位于薄膜晶体管的源极和漏极之间的全部区域上进行蒸镀，形成所述金属氧化物的图形。
[0007]优选地，所述金属氧化物为氧化钇。
[0008]优选地，形成金属氧化物层的图形包括:在所述有源层上形成一金属层的图形，所述金属层至少覆盖所述有源层位于薄膜晶体管的源极和漏极之间的全部区域;对所述金属层进行氧化处理，形成所述金属氧化物的图形。
[0009]优选地，在所述有源层上形成一金属层的图形，包括:使用电子束镀膜工艺，在所述有源层上形成所述金属层的图形。
[0010]优选地，对所述金属层进行氧化处理，包括:在氧气环境中对形成有所述金属层的薄膜晶体管进行加热操作，氧化所述金属层。
[0011]优选地，所述加热操作产生的温度范围为20°C?450 °C。
[0012]优选地，所述加热操作产生的温度范围为200°C?350°C。
[0013]优选地，对所述金属层进行氧化处理，包括:使用紫外线氧化技术，氧化所述金属层。
[00M] 优选地，所述金属层的厚度范围为5nm?lOOOnm。
[0015]优选地，所述金属层的厚度范围为20nm?lOOnm。
[0016]优选地，所述金属层的材料为?乙。
[0017]优选地，所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或碳纳米管管束。根据本发明的另一个方面，提供了一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管采用上述薄膜晶体管的制备方法制备而成。
[0018]根据本发明的又一个方面，提供了一种阵列基板，该阵列基板包括上述薄膜晶体管。
[0019]与现有技术相比，本发明所述的薄膜晶体管及制备方法、阵列基板，当暴漏在空气环境中时，由于碳纳米管底栅薄膜晶体管的有源层容易裸露在外的部分已经制备了一层金属氧化物层，形成了对碳纳米管底栅薄膜晶体管的有效制备，可以避免碳纳米管底栅薄膜晶体管的稳定性受到空气环境的不良影响，从而提高了碳纳米管底栅薄膜晶体管的稳定性、可靠性及迀移率等性能。
【附图说明】
[0020]图1是根据本发明实施例的薄膜晶体管的制备方法流程图；
[0021 ]图2是根据本发明实施例的薄膜晶体管的结构示意图；
[0022]图3是根据本发明优选实施例的形成金属氧化物层前的多个样本碳纳米管底栅薄膜晶体管的转移特性曲线图；以及
[0023]图4是根据本发明优选实施例的形成金属氧化物层后的多个样本碳纳米管底栅薄膜晶体管的转移特性曲线图。
【具体实施方式】
[0024]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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
[0025]由于目前的薄膜晶体管制备方法是直接在薄膜晶体管上用ALD(AtomicLayerDeposit1n，原子层沉积)技术生长氧化物(多为半导体氧化物)，这种做法对晶体管的性能造成很大的衰减，而且会出现明显的双极性，因此对于薄膜晶体管的制备技术，尤其对于碳纳米管底栅薄膜晶体管的制备技术，还需要进一步探索一种可以提高稳定性、可靠性及迀移率等性能的制备方法。
[0026]基于此，本发明实施例提供了一种薄膜晶体管的制备方法。图1是根据本发明实施例的薄膜晶体管的制备方法流程图，如图1所示，该流程包括以下步骤(步骤S102-步骤S104):
[0027]步骤S102、形成有源层的图形，所述有源层采用碳纳米管材料制成；
[0028]步骤S104、形成金属氧化物层的图形，所述金属氧化物层至少覆盖所述有源层位于薄膜晶体管的源极和漏极之间的全部区域。
[0029]对于制备该薄膜晶体管的过程，首先可以在玻璃衬底上形成栅极，继而在栅极上形成栅绝缘层，再采用碳纳米管材料在栅绝缘层上形成所述有源层的图形，然后形成所述金属氧化物层和源极和漏极，对于源极和漏极之间的全部区域，在实际应用中，通常称之为沟道，因此所述金属氧化层应该至少覆盖该沟道。
[0030]因此，通过上述制备方法，可以在采用碳纳米管材料制成的有源层上形成金属氧化物层的方式，从而完成对碳纳米管底栅薄膜晶体管的有效制备，由于金属氧化后得到的金属氧化物稳定性提尚，因此可以有效提尚碳纳米管底棚■薄I旲晶体管的可靠性，可以抑制有缘层原本裸露在空气中的部分(即沟道)由于与氧隔离而造成的双极性，还可以提高整体晶体管的迀移率。
[0031]对于上述步骤S104中形成金属氧化物层的图形的过程，在本发明实施例中，提供了两种不同的制作方式:
[0032]方式一、使用蒸镀工艺，在所述有源层位于薄膜晶体管的源极和漏极之间的全部区域上进行蒸镀，形成所述金属氧化物的图形。
[0033]作为一个优选示例，本发明实施例中，所述金属氧化物可以为氧化钇。当然，在实际应用中，所述金属氧化物还可以采用性质与氧化钇类似的其它氧化物来代替。对此，本发明实施例并不作出限制。
[0034]采用该方式时，可以先结合掩膜工艺在有源层的沟道上直接进行蒸镀操作，最终在所述有源层上的沟道上形成所述金属氧化物的图形，当然，这仅仅是一种形成所述金属氧化物的优选工艺而已，而在实际应用中，还可以采用其它工艺，例如采用溅射工艺也可以形成所述金属氧化物。对此，本发明实施例并不作出任何限制。
[0035]方式二、该方式分为两个步骤，先在所述有源层上形成一金属层的图形，其中，所述金属层至少覆盖所述有源层位于薄膜晶体管的源极和漏极之间的全部区域，再对所述金属层进行氧化处理，以最终形成所述金属氧化物的图形。
[0036]作为一个优选实施方式，本发明实施例中，可以使用电子束镀膜工艺，在所述有源层上形成所述金属层的图形，需要说明的是，选用电子束镀膜工艺的原因是电子束镀膜工艺的成膜效果比较好，当然，在实际应用中，采用其它工艺来形成所述金属层也是可以的，并不以此为限。
[0037]在形成所述金属层的过程中，可以通过精准控制只在有源层位于薄膜晶体管的源极和漏极之间的全部区域(即沟道)上直接形成所述金属层，也可以在大于该沟道的区域(包括沟道和覆盖部分源漏极的区域)先形成所述金属层，再将覆盖部分源漏极的区域的金属层刻蚀掉。在实际应用中，可以视工艺需求进行选取。
[0038]在本发明实施例中，在对所述金属层进行氧化处理时，可以采用这样的方式:(I)在氧气环境中对形成有所述金属层的薄膜晶体管进行加热操作，以达到氧化所述金属层的目的。(2)使用紫外线氧化(UVO)技术，氧化所述金属层。
[0039]其中，对于(I)这种通过在氧气环境中加热得到所述金属氧化物的方式，可以将加热操作产生的温度范围控制在20°C?450°C之间。在保证加热效果的情况下，为了提高加热效率，在实际应用中，可以进一步将加热操作的温度范围控制在200°C?350°C之间。
[0040]对于方式二，需要将形成的所述金属层的厚度范围控制在5nm?100nm之间。为了使得采用加热直接氧化的方式或通过UVO方式氧化得到的金属氧化物能够对碳纳米管底栅薄膜晶体管形成有效的保护和性能提升，在实际应用中，可以进一步将所述金属层的厚度范围设定在20nm?10nm之间，这样能够更有效地抑制沟道由于与氧隔离造成的双极性，以及更好地提升碳纳米管底栅薄膜晶体管的电子迀移率。
[0041]本发明实施例中，所述金属层的材料可以优先选用钇。在对钇进行氧化处理之后，得到的氧化钇对碳纳米管的影