專利名稱：薄膜晶體管及其制造方法、陣列基板和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜晶體管及其制造方法、陣列基板和顯示裝置。
背景技術(shù)：
目前比較常見的薄膜晶體管液晶顯示器(Thin Film Transistor-LiquidCrystalDisplay, TFT-IXD)主要分為有源矩陣液晶顯示器(AM-IXD)和無源矩陣液晶顯示器(PM-IXD)。其中，有源矩陣液晶顯示器的有源層主要由非晶硅(a-Si)或多晶硅(p-Si)構(gòu)成。對(duì)于a-Si TFT，不足之處是較低的遷移率和穩(wěn)定性受溫度影響較大；對(duì)于p-SiTFT，不足之處是沉積薄膜的均一性差和多晶晶界分布的不同而造成的顯示性能差異大。由于上述以硅基作為有源層的薄膜晶體管所存在的缺陷一直制約著液晶顯示的發(fā)展，逐漸不能滿足當(dāng)前的需要。其中，以a-IGZO (非晶-銦鎵鋅氧化物)等金屬氧化物半導(dǎo)體取代硅基作為薄膜晶體管的有源層，由于其對(duì)TFT的原有結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)改變較小，且其余結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的工藝流程基本不變更，因此設(shè)備改造相對(duì)簡(jiǎn)單；最為重要的，基于a-IGZO等金屬氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管性能得到了明顯提高，引起了顯示領(lǐng)域的關(guān)注，取代硅基薄膜晶體管而成為下一代的主流技術(shù)。然而，基于a-IGZO等金屬氧化物半導(dǎo)體的薄膜晶體管在接觸到外界環(huán)境的水和氧氣時(shí)，或者在沉積形成刻蝕阻擋層Si02的過程中，氧原子會(huì)穿越a-IGZO TFT有源層而滲入到柵絕緣層；同時(shí)在工作狀態(tài)時(shí)，背光源的光線照射到陣列基板時(shí)，會(huì)激活外界環(huán)境而產(chǎn)生淺能級(jí)缺陷態(tài)，在有源層和柵絕緣層的界面處發(fā)生載流子捕獲效應(yīng)，進(jìn)而造成相對(duì)較大的漏電流，影響了 TFT穩(wěn)定性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的實(shí)施例提供一種薄膜晶體管及其制造方法、陣列基板和顯示裝置，用以降低薄膜晶體管的漏電流，提高TFT穩(wěn)定性。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實(shí)施例采用如下技術(shù)方案一種薄膜晶體管，包括形成在基板上的柵極、柵絕緣層、有源層和源漏電極層，所述源漏電極層包括所述薄膜晶體管的源極和漏極；其中，所述有源層采用金屬氧化物半導(dǎo)體，在所述有源層和所述柵絕緣層之間設(shè)有金屬層，以降低所述有源層和柵絕緣層之間的載流子捕獲效應(yīng)。一種薄膜晶體管制造方法，包括在基板上形成柵極、柵絕緣層、有源層和源漏電極 層的過程；其中，所述源漏電極層包括所述薄膜晶體管的源極和漏極；所述有源層采用金屬氧化物半導(dǎo)體；而且，在形成所述柵絕緣層的步驟和形成所述有源層的步驟之間，還包括形成介于所述柵絕緣層和所述有源層之間的金屬層。一種陣列基板，包括上述薄膜晶體管。一種顯示裝置，包括上述陣列基板。本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜晶體管及其制造方法、陣列基板和顯示裝置，通過在氧化物薄膜晶體管的有源層和柵絕緣層之間設(shè)置金屬層，從而形成了有源層和金屬層之間的接觸面以及金屬層和柵絕緣層之間的接觸面；而在所述金屬層和柵絕緣層之間的接觸面處，可以由所述金屬層提供大量的載流子，有效補(bǔ)償柵絕緣層界面處的載流子捕獲效應(yīng)，因此界面處的載流子捕獲效應(yīng)可以忽略；與現(xiàn)有的氧化物薄膜晶體管相比，本方案中提供的薄膜晶體管可以有效降低薄膜晶體管的漏電流，提高TFT穩(wěn)定性。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖I為本發(fā)明實(shí)施例中提供的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖I中的金屬層7的位置示意圖一；圖3為圖I中的金屬層7的位置示意圖二；圖4 圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜晶體管制作方法的流程示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖標(biāo)記1-基板；2-柵極；3_柵絕緣層；4_有源層；5-源極；6_漏極；7-金屬層；8_刻蝕阻擋層；9_鈍化層；10_像素電極。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜晶體管及其制造方法、陣列基板和顯示裝置進(jìn)行詳細(xì)描述。如圖I所示，本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜晶體管，包括形成在基板I上的柵極2、柵絕緣層3、有源層4和源漏電極層，該源漏電極層包括薄膜晶體管的源極5和漏極6 ;其中，所述有源層4采用金屬氧化物半導(dǎo)體，而且在有源層4和柵絕緣層3之間設(shè)有金屬層7，以降低所述有源層4和柵絕緣層3之間的載流子捕獲效應(yīng)。在圖I所示的薄膜晶體管中，有源層4所采用的金屬氧化物半導(dǎo)體可以是但不限于是銦鎵鋅氧化物a-IGZO ;只要是具備良好的半導(dǎo)體特性的透明氧化物薄膜均可以用于有源層的制作。在圖I及后續(xù)的實(shí)施例中，均是以底柵型TFT為例來介紹本發(fā)明所提供的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)；對(duì)于頂柵型TFT，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)本發(fā)明的思想進(jìn)行變型得到，此處不再贅述。不過需要說明的是，基于本發(fā)明改進(jìn)思想的頂柵型TFT同樣也應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。優(yōu)選地，上述金屬層7的材料可以選用金屬鈦Ti ;這樣，在金屬Ti和柵絕緣層3之間的接觸面處，可以由金屬層7中的Ti提供大量的載流子，有效補(bǔ)償柵絕緣層界面處的載流子捕獲效應(yīng)，因此界面處的載流子捕獲效應(yīng)可以忽略，進(jìn)而降低TFT的閥值電壓，增大開態(tài)電流，同時(shí)降低了功耗。 進(jìn)一步地，上述金屬層7與有源層4之間也形成有接觸面；由于有源層4采用了金屬氧化物半導(dǎo)體，以a-IGZO為例，而a-IGZO材料中的氧原子容易被金屬Ti所吸附，因此在金屬Ti和有源層4之間會(huì)形成一層氧化鈦TiOx薄膜(如圖2所示)。該TiOx薄膜可以阻擋a-IGZO有源層中的氧原子進(jìn)一步滲入到柵絕緣層，而避免了造成柵絕緣層產(chǎn)生淺能級(jí)的氧缺陷態(tài)V
，因此同樣可以有效地降低薄膜晶體管工作漏電流的產(chǎn)生。當(dāng)然，上述金屬層7還可以選用其他金屬，比如金屬鋁Al ；同樣地，在金屬Al與柵金屬層的接觸面上，Al可以提供足量的載流子以補(bǔ)償載流子捕獲效應(yīng)，同時(shí)在金屬Al與有源層的接觸面上，Al被氧化形成的A1203可以阻止a-IGZO中的氧原子向柵絕緣層擴(kuò)散，從而降低TFT的工作漏電流，提升TFT穩(wěn)定性。在本實(shí)施例中，有源層4是完全覆蓋金屬層7的。具體的，可以參照?qǐng)D2和圖3所示的兩種結(jié)構(gòu)。從圖2中可以看到，有源層4包覆在金屬層7的上方，以避免金屬層7與源極5、漏極6直接接觸而造成TFT失效；除此之外，也可以將金屬層7嵌設(shè)在柵絕緣層3中，形成圖3所示的結(jié)構(gòu)。只要是在有源層4和柵絕緣層3之間設(shè)置金屬層，用以降低TFT工作漏電流的結(jié)構(gòu)都應(yīng)該屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。此外，在本實(shí)施例提供的薄膜晶體管中，在所述有源層的上方還設(shè)有刻蝕阻擋層(Etch Stop Layer, ESL)8。本發(fā)明實(shí)施例中提供的薄膜晶體管，通過在氧化物薄膜晶體管的有源層和柵絕緣層之間設(shè)置金屬層，從而形成了有源層和金屬層之間的接觸面以及金屬層和柵絕緣層之間的接觸面。在所述金屬層和柵絕緣層之間的接觸面處，可以由所述金屬層提供大量的載流子，有效補(bǔ)償柵絕緣層界面處的載流子捕獲效應(yīng)，因此界面處的載流子捕獲效應(yīng)可以忽略，可有效地增大開態(tài)電流，降低薄膜晶體管的功耗；同時(shí)，在所述有源層和金屬層之間的接觸面處，金屬層吸附所述有源層中的氧原子而形成一層金屬氧化物薄膜，阻擋有源層中的氧原子進(jìn)一步滲入到柵絕緣層，避免了柵絕緣層中的氧原子因光照而發(fā)生深能級(jí)躍遷，同樣可降低TFT的工作漏電流。與現(xiàn)有的氧化物薄膜晶體管相比，本方案中提供的薄膜晶體管有效減少了漏電流的產(chǎn)生，降低了閥值電壓，增大了開態(tài)電流，降低了功耗；與現(xiàn)有的具備單層a-IGZ0有源層的薄膜晶體管相比，本實(shí)施例中的薄膜晶體管大大提升了 TFT穩(wěn)定性。對(duì)應(yīng)于上述薄膜晶體管，本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種薄膜晶體管的制造方法，包括在基板上依次形成柵極、柵絕緣層、有源層和源漏電極層的過程；所述源漏電極層包括所述薄膜晶體管的源極和漏極；其中，所述有源層采用金屬氧化物半導(dǎo)體；而且，在形成所述柵絕緣層之后、且在形成所述有源層之前，還包括在所述柵絕緣層上方形成介于所述柵絕緣層和所述有源層之間的金屬層。下面對(duì)上述薄膜晶體管制造方法進(jìn)一步詳細(xì)說明。在后續(xù)的描述中，仍然以底柵型TFT為例，具體可參照?qǐng)D4至圖7所示。本實(shí)施例中的薄膜晶體管制造方法，具體包括以下步驟SI、在基板I上沉積柵金屬薄膜，并通過構(gòu)圖工藝形成柵線(圖中未示出)和柵極2，如圖4所示；其中，基板I可以是但不限于是玻璃基板、石英基板或者由有機(jī)材料形成的襯底基板。S2、在形成有柵線和柵極2的基板上沉積柵絕緣層3，如圖5所示；S3、在柵絕緣層3上沉積一層金屬薄膜，例如金屬Ti，并通過構(gòu)圖工藝形成金屬層7的圖案，如圖6所示，使金屬層7可以夾設(shè)在柵絕緣層3和有源層4之間；S4、在Ar/02氛圍下，在金屬層7上方沉積氧化物半導(dǎo)體薄膜，比如a_IGZ0，并通過 構(gòu)圖工藝形成有源層4的圖案；其中，有源層4完全覆蓋所述金屬層7。如圖7所示，有源層4可以是包覆在所述金屬層7的上方，使得金屬層7的兩側(cè)不會(huì)由于與薄膜晶體管的源極、漏極相接而導(dǎo)致TFT失效。其中，通過構(gòu)圖工藝形成有源層4的圖案，具體為在所述氧化物半導(dǎo)體薄膜上方涂覆光刻膠，并進(jìn)行曝光、顯影工藝，之后通過濕刻在氧化物半導(dǎo)體層上形成有源層4的圖案。此外，在完成步驟S4之后，還可以在有源層4的上方形成刻蝕阻擋層8，用以在后續(xù)的工藝過程中對(duì)有源層4進(jìn)行保護(hù)。S5、在氧氛圍下對(duì)所述有源層4進(jìn)行退火處理；在Ar/02氛圍下，有源層4中的a_IGZ0等金屬氧化物中的氧原子向著含氧量較低的區(qū)域擴(kuò)散，即向金屬層7中擴(kuò)散。在本實(shí)施例中，所述金屬層7可以采用金屬Ti，由于Ti容易吸附有源層中的氧原子，因此在退火處理后，在有源層4和金屬層7的接觸面處的鈦金屬被部分氧化就很容易形成一層TiOx氧化物薄膜。具體地，在退火處理過程中，有源層中的a-IGZO等金屬氧化物薄膜會(huì)受到溫度的影響，價(jià)鍵激活而產(chǎn)生一定的氧逸出；由于退火處理是在氧氛圍下進(jìn)行，外界氧濃度大于有源層的氧濃度，會(huì)有部分的氧向有源層擴(kuò)散。前述兩個(gè)過程在退火處理時(shí)同時(shí)存在，通過控制通氧量，可以調(diào)節(jié)氧的逸出與擴(kuò)散進(jìn)入的平衡態(tài)。因此，上述退火處理過程，對(duì)有源層4中的a-IGZO等金屬氧化物的氧含量影響不大。此外，升溫退火可使a-IGZO有源層減少缺陷態(tài)，使界面由粗糙變得平滑，使界面接觸性良好。S6、在有源層4的上方沉積一層源漏金屬薄膜，并通過構(gòu)圖工藝形成薄膜晶體管的源極5和漏極6 ;最終形成的薄膜晶體管結(jié)構(gòu)如圖I所示。通過以上步驟即可完成薄膜晶體管的制作。如果是陣列基板制作流程，則只需在已形成了上述薄膜晶體管的基板上繼續(xù)形成鈍化層、像素電極層等結(jié)構(gòu)。由于后續(xù)工藝與現(xiàn)有的陣列基板制作工藝類似，此處不再贅述。雖然上述方法描述均是以底柵型TFT為例，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，可以很容易地將上述改進(jìn)思想與頂柵型TFT進(jìn)行結(jié)合，并通過具體步驟來實(shí)現(xiàn)頂柵型TFT的制作過程。對(duì)于采用本發(fā)明改進(jìn)思想制作頂柵型TFT的過程，此處不再贅述；不過，基于本發(fā)明改進(jìn)思想的頂柵型TFT制作方法應(yīng)當(dāng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。本發(fā)明實(shí)施例中的方案通過將半導(dǎo)體a-IGZO薄膜，設(shè)計(jì)為a_IGZ0薄膜有源層覆蓋金屬層Ti，從而形成雙通道的有源層，不僅達(dá)到了阻擋氧化物半導(dǎo)體有源層中的氧原子的穿越進(jìn)入柵極絕緣層，降低工作漏電流，同時(shí)有效提供大量載流子來補(bǔ)償絕緣層界面載流子捕獲效應(yīng)，從而解決了氧化物體晶體管漏電流較大以及穩(wěn)定性差的技術(shù)問題。此外，在本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種陣列基板，該陣列基板包括上述實(shí)施例中所描述的薄膜晶體管。圖8所示為本發(fā)明實(shí)施例中提供的一種陣列基板結(jié)構(gòu)，其包括基板1，以及依次形成在基板I上的柵極2、柵絕緣層3、有源層4和源漏電極層，該源漏電極層包括薄膜晶體管的源極5和漏極6 ;在所述柵絕緣層3和源漏電極層的上方還形成有鈍化層9，且在鈍化層9上方還形成有像素電極10，該像素電極10通過鈍化層過孔與所述漏極6電連接；其中，所述有源層4采用金屬氧化物半導(dǎo)體，而且在有源層4和柵絕緣層3之間設(shè)有金屬層7，以降低所述有源層4和柵絕緣層3之間的載流子捕獲效應(yīng)。圖8所示的陣列基板結(jié)構(gòu)僅是本發(fā)明所提供的陣列基板中的一種形式；本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。比如，本發(fā)明所提供的陣列基板還可以是基于IPS(平面內(nèi)轉(zhuǎn)換)型或ADS (高級(jí)超維場(chǎng)轉(zhuǎn)換)型像素結(jié)構(gòu)的陣列基板。進(jìn)一步地，在本發(fā)明實(shí)施例中還提供了一種顯示裝置，該顯示裝置包括上述陣列基板。上述顯示裝置可以是液晶顯示裝置或者其他類型的顯示裝置。其中，液晶顯示裝置可以是液晶面板、液晶電視、手機(jī)、液晶顯示器等，其包括彩膜基板、以及上述實(shí)施例中的陣列基板。上述其他類型顯示裝置，比如電子紙，其不包括彩膜基板，但是包括上述實(shí)施例中的陣列基板。由于本發(fā)明實(shí)施例中所提供的陣列基板和顯示裝置中均包含有上述實(shí)施例中所提供的薄膜晶體管，因此本實(shí)施例中的陣列基板和顯示裝置也同時(shí)具備上述薄膜晶體管所帶來的有益效果；即，能夠有效減少漏電流的產(chǎn)生，降低閥值電壓，增大開態(tài)電流，降低功耗。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，包括形成在基板上的柵極、柵絕緣層、有源層和源漏電極層，所述源漏電極層包括所述薄膜晶體管的源極和漏極；其特征在于，所述有源層采用金屬氧化物半導(dǎo)體，在所述有源層和所述柵絕緣層之間設(shè)有金屬層，以降低所述有源層和柵絕緣層之間的載流子捕獲效應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述有源層完全覆蓋所述金屬層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述金屬層的材料采用金屬鈦。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜晶體管，其特征在于，在所述金屬層與所述有源層之間形成有氧化鈦薄膜。
5.一種薄膜晶體管制造方法，包括在基板上形成柵極、柵絕緣層、有源層和源漏電極層的過程；其中，所述源漏電極層包括所述薄膜晶體管的源極和漏極；其特征在于，所述有源層采用金屬氧化物半導(dǎo)體；而且， 在形成所述柵絕緣層的步驟和形成所述有源層的步驟之間，該方法還包括形成介于所述柵絕緣層和所述有源層之間的金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的薄膜晶體管制造方法，其特征在于， 所述形成介于所述柵絕緣層和所述有源層之間的金屬層的過程包括在所述柵絕緣層上方沉積金屬薄膜，并通過構(gòu)圖工藝形成介于所述柵絕緣層和所述有源層之間的金屬層； 所述形成有源層的過程包括在Ar/02氛圍下，在所述金屬層上方沉積氧化物半導(dǎo)體薄膜，并通過構(gòu)圖工藝形成有源層的圖案；所述有源層完全覆蓋所述金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的薄膜晶體管制造方法，其特征在于，在形成所述有源層之后，該方法還包括 在Ar/02氛圍下，對(duì)所述有源層進(jìn)行退火處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的薄膜晶體管制造方法，其特征在于，所述金屬層的材料選用金屬鈦；而且， 在退火處理后，所述有源層和所述金屬層的接觸面處的鈦金屬層被部分氧化形成氧化鈦薄膜。
9.一種陣列基板，包括權(quán)利要求I至4任一項(xiàng)所述的薄膜晶體管。
10.一種顯示裝置，包括權(quán)利要求9所述的陣列基板。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管及其制造方法、陣列基板和顯示裝置，涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，用以降低薄膜晶體管的漏電流，提高TFT穩(wěn)定性。一種薄膜晶體管，包括形成在基板上的柵極、柵絕緣層、有源層和源漏電極層，所述源漏電極層包括所述薄膜晶體管的源極和漏極；其中，所述有源層采用金屬氧化物半導(dǎo)體，在所述有源層和所述柵絕緣層之間設(shè)有金屬層，以降低所述有源層和柵絕緣層之間的載流子捕獲效應(yīng)。本發(fā)明實(shí)施例所提供的方案適用于任意的需要利用薄膜晶體管進(jìn)行驅(qū)動(dòng)的顯示設(shè)備。
文檔編號(hào)H01L29/786GK102709326SQ20121013335
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2012年4月28日
發(fā)明者徐少穎, 李田生, 謝振宇, 閻長(zhǎng)江, 陳旭 申請(qǐng)人:北京京東方光電科技有限公司