薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板、顯示裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板、顯示裝置，屬于顯示裝置制造【技術領域】，其可解決現(xiàn)有的薄膜晶體管穩(wěn)定性差的問題。本發(fā)明的薄膜晶體管包括刻蝕阻擋層，所述刻蝕阻擋層的材料為金屬氧化物，且所述金屬氧化物的介電系數(shù)大于4F/m。同時本發(fā)明還提供了該薄膜晶體管的制備方法，以及包括該薄膜晶體管的陣列基板，以及顯示裝置。
【專利說明】
薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板、顯示裝置

【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于顯示裝置制造【技術領域】，具體涉及一種薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板、顯示裝置。

【背景技術】
[0002]隨著工藝技術的進步，氧化物薄膜晶體管(Oxide TFT)已被大量應用在顯示器之中，以適應顯示器的薄型化和小型化等要求。
[0003]如圖1所示，氧化物TFT陣列基板被廣泛應用于顯示器中(例如液晶顯示器)，其具體包括:基底1，設于基底I上方的薄膜晶體管柵極2，覆蓋柵極2的柵極絕緣層3，設于柵極絕緣層3上方的氧化物半導體有源層4，以及分別與氧化物半導體有源層4連接的源極6-1和漏極6-2，且在源極6-1和漏極6-2之間的氧化物氧化物半導體有源層上方設有刻蝕阻擋層5。
[0004]其中，在形成刻蝕阻擋層5的材料通常為氧化硅、氮化硅等絕緣材料，一般采用等離子增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposit1n, PECVD)技術形成。采用等離子增強化學氣相沉積技術形成刻蝕阻擋層5時的高溫條件(一般在350度左右)和離子轟擊會對氧化物半導體有源層4產生一定的影響，使得氧化物半導體有源層4的材料中的氧原子流失，進而影響氧化物薄膜晶體管的穩(wěn)定性。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術問題包括，針對現(xiàn)有的薄膜晶體管存在的上述的問題，提供一種穩(wěn)定性好的薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板、顯示裝置。
[0006]解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種薄膜晶體管，其包括刻蝕阻擋層，其中，所述刻蝕阻擋層的材料為金屬氧化物，且所述金屬氧化物的介電系數(shù)大于4F/m。
[0007]本發(fā)明的薄膜晶體管的刻蝕阻擋層的材料為介電常數(shù)大于4F/m金屬氧化物，通常情況形成高介電常數(shù)的金屬氧化物的刻蝕阻擋層是采用熱氧化方式形成的，此時可以避免現(xiàn)有的采用等離子體增強化學氣相沉積的沉積氧化硅或者氮化硅等材料形成刻蝕阻擋層時，高溫工藝以及離子轟擊對薄膜晶體管氧化物半導體有源層造成氧流失的現(xiàn)象，所以本發(fā)明提供的薄膜晶體管的氧化物半導體有源層更加穩(wěn)定，進而使得該薄膜晶體管具有良好的半導體特性和穩(wěn)定性。
[0008]優(yōu)選的是，所述刻蝕阻擋層的材料為:氧化鋁、氧化鑰、氧化鎢中的任意一種或幾種形成的復合薄膜。
[0009]優(yōu)選的是，所述薄膜晶體管還包括設于刻蝕阻擋層下方的氧化物半導體有源層。
[0010]進一步優(yōu)選的是，所述薄膜晶體管還包括柵極、柵極絕緣層，所述柵極設于所述氧化物半導體有源層下方，并通過所述柵極絕緣層與氧化物半導體有源層隔開。
[0011]解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種薄膜晶體管的制備方法，其包括形成刻蝕阻擋層的步驟，其中所述刻蝕阻擋層的的材料為介電系數(shù)大于4F/m的金屬氧化物。
[0012]優(yōu)選的是，所述金屬氧化物的材料為:氧化鋁、氧化鑰、氧化鎢中的任意一種或幾種形成的復合材料。
[0013]優(yōu)選的是，所述形成刻蝕阻擋層的步驟具體包括:
[0014]在基底上形成金屬薄膜；
[0015]通過構圖工藝形成包括圖案化的金屬薄膜的圖形；
[0016]對完成上述步驟的基底放入含氧氣體中并退火，使圖案化的金屬薄膜氧化為圖案化的金屬氧化物薄膜，從而形成包括刻蝕阻擋層的圖形。
[0017]進一步優(yōu)選地是，所述退火的溫度在260至320度之間。
[0018]進一步優(yōu)選的是，在形成刻蝕阻擋層的步驟之前還包括:
[0019]在基底上通過構圖工藝形成包括柵極的圖形；
[0020]在完成上述步驟的基底上，形成柵極絕緣層；
[0021]在完成上述步驟的基底上，通過構圖工藝形成包括氧化物半導體有源層的圖形。
[0022]本發(fā)明的薄膜晶體管的制備方法，可以避免采用傳統(tǒng)的等離子增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposit1n, PECVD)技術形成氧化娃薄膜作為刻蝕阻擋層時的高溫工藝對半導體有源層造成失氧的影響。所以本發(fā)明的制備方法形成的薄膜晶體管的半導體特性和穩(wěn)定性更好。
[0023]解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種陣列基板，其包括上述薄膜晶體管。
[0024]由于本發(fā)明的陣列基板包括上述薄膜晶體管，故其性能更好。
[0025]解決本發(fā)明技術問題所采用的技術方案是一種顯示裝置，其包括上述陣列基板。
[0026]由于本發(fā)明的顯示裝置包括上述陣列基板，故其顯示效果更好。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1為現(xiàn)有的薄膜晶體管的結構示意圖；
[0028]圖2a本發(fā)明的實施例2的薄膜晶體管的制備方法的步驟一的示意圖；
[0029]圖2b本發(fā)明的實施例2的薄膜晶體管的制備方法的步驟二的示意圖；
[0030]圖2c本發(fā)明的實施例2的薄膜晶體管的制備方法的步驟三的示意圖；
[0031]圖2d本發(fā)明的實施例2的薄膜晶體管的制備方法的步驟四的示意圖；
[0032]圖2e為本發(fā)明的實施例1的薄膜晶體管的結構圖，以及實施例2的薄膜晶體管的制備方法的步驟五的示意圖；
[0033]圖3a為本發(fā)明的實施例2的薄膜晶體管的制備方法的步驟四的中步驟SI的示意圖；
[0034]圖3b為本發(fā)明的實施例2的薄膜晶體管的制備方法的步驟四的中步驟S2的示意圖；
[0035]圖3c為本發(fā)明的實施例2的薄膜晶體管的制備方法的步驟四的中步驟S3的示意圖。
[0036]其中附圖標記為:1、基底；2、柵極；3、柵極絕緣層；4、半導體有源層；5、刻蝕阻擋層；5-1、鋁金屬薄膜；5-2、圖案化的鋁金屬圖案；6-1、源極；6-2、漏極。

【具體實施方式】
[0037]為使本領域技術人員更好地理解本發(fā)明的技術方案，下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細描述。
[0038]實施例1:
[0039]如圖2e所示，本實施例提供一種薄膜晶體管，包括設于基底I上的柵極2，覆蓋柵極2的柵極絕緣層3，設于柵極絕緣層3上方的半導體有源層4，以及分別與半導體有源層4連接的源極6-1、漏極6-2，且在源極6-1、漏極6-2之間的半導體有源層4上方設有刻蝕阻擋層5。其中，刻蝕阻擋層5的材料為金屬氧化物，且刻蝕阻擋層5的材料為介電常數(shù)大于4F/m金屬氧化物。
[0040]本實施例的薄膜晶體管的刻蝕阻擋層5的材料為介電常數(shù)大于4F/m金屬氧化物，通常情況形成高介電常數(shù)的金屬氧化物的刻蝕阻擋層5是采用熱氧化方式形成的，此時可以避免現(xiàn)有的采用等立體增強化學氣相沉積的沉積氧化硅或者氮化硅等材料形成刻蝕阻擋層5時，高溫工藝以及離子轟擊對薄膜晶體管半導體有源層4造成氧流失的現(xiàn)象，所以本發(fā)明的薄膜晶體管的半導體有源層4更加穩(wěn)定，進而使得該薄膜晶體管具有良好的半導體特性和穩(wěn)定性。
[0041]優(yōu)選地，刻蝕阻擋層5的材料為:氧化鋁、氧化鑰、氧化鎢中的任意一種或幾種形成的復合材料。當然也可以是其他介電常數(shù)較高的金屬氧化物絕緣材料，可以根據(jù)具體情況具體設定。
[0042]優(yōu)選地，本實施例的薄膜晶體管為氧化物薄膜晶體管，也就是說該薄膜晶體管的半導體有源層4優(yōu)選為氧化物半導體有源層。該氧化物半導體有源層4的材料可以為可以選擇氧化銦鎵鋅(IGZO)、氧化銦鋅(IZO)、氧化銦錫(ITO)、氧化銦鎵錫(InGaSnO)中的任意一種，當然也可以為其他半導體材料，根據(jù)具體情況可以具體設定。
[0043]實施例2:
[0044]如圖2a至圖2e所示，本實施例提供一種薄膜晶體管的制備方法，其具體包括下述步驟:
[0045]步驟一、在基底I上采用磁控濺射的方法沉積一層柵極金屬層薄膜，通過構圖工藝形成包括薄膜晶體管柵極2以及柵極線的圖形，如圖2a所示。
[0046]需要說明的是，基底I既可以指沒有形成任何膜層的襯底，如白玻璃，也可以指形成有其他膜層或者圖案的襯底，例如形成有緩沖層的襯底。構圖工藝通常包括光刻膠涂敷、曝光、顯影、刻蝕、光刻膠剝離等工藝。上述步驟即先形成柵極金屬層薄膜，涂覆光刻膠覆蓋柵極金屬層薄膜；利用掩模板曝光，形成曝光區(qū)和非曝光區(qū)；進行顯影去除了曝光區(qū)的光刻膠(以正性光刻膠為例)，非曝光區(qū)光刻膠保留；刻蝕柵極金屬層薄膜，非曝光區(qū)的柵極金屬層薄膜由于光刻膠的保護而未被刻蝕，最后剝離光刻膠，形成包括薄膜晶體管柵極2以及柵極線的圖形。
[0047]其中，所述柵極金屬層薄膜的材料可以為鑰(Mo)、鑰鈮合金(MoNb)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鈦(Ti)和銅(Cu)中的一種或它們中多種材料形成的單層或多層復合疊層，優(yōu)選為Mo、Al或含Mo、Al的合金組成的單層或多層復合膜。
[0048]步驟二、在完成上述步驟的基底I上，采用熱生長、常壓化學氣相沉積、低壓化學氣相沉積、等離子輔助體化學氣相淀積、濺射等制備方法，形成柵極絕緣層3，如圖2b所示。
[0049]其中，所述柵極絕緣層3的材料可以為硅的氧化物(S1x)、硅的氮化物(SiNx)、鉿的氧化物(HfOx)、硅的氮氧化物(S1N)、鋁的氧化物(AlOx)等中的一種或它們中多種材料組成的多層復合膜。
[0050]步驟三、在完成上述步驟基底I上，通過噴涂、真空蒸發(fā)，溶膠-凝膠、磁控濺射等依次沉積薄膜晶體管半導體有源層薄膜，并通過構圖工藝同時形成包括薄膜晶體管半導體有源層4的圖形,如圖2c所示。
[0051]步驟四、在完成上述步驟基底I上，形成刻蝕阻擋層5，并刻蝕形成貫穿刻蝕阻擋層5，用于薄膜晶體管的源極6-1、漏極6-2與各自有源層接觸的源、漏接觸區(qū)，如圖2d所
/Jn ο
[0052]其中，所述刻蝕阻擋層5的材料可以為氧化鋁、氧化鑰、氧化鎢中任意一種或者幾種的混合。
[0053]如圖3a至圖3c所示，其中，以刻蝕阻擋層5的材料為氧化鋁為例，優(yōu)選地，該步驟具體的包括:
[0054]S1、在形成有薄膜晶體管半導體有源層4的基底上沉積鋁金屬薄膜5-1，如圖3a所
/Jn ο
[0055]S2、對該層鋁金屬薄膜5-1采用一次構圖工藝，形成半導體有源層上方的圖案化的鋁金屬圖形5-2，如圖3b所示。該構圖工藝包括光刻膠涂覆、曝光、顯影和刻蝕工藝。
[0056]S3、將完成上述步驟的基底在含有氧氣的環(huán)境中退火，將金屬鋁形成氧化鋁，即形成了刻蝕阻擋層5的圖形。其中，含有氧氣的環(huán)境為空氣環(huán)境即可，退火溫度優(yōu)選在260至320度之間，由于退火溫度不是很高，此時將不會對半導體有源層4造成影響。如圖3c所
/Jn ο
[0057]當然，此處S2和S3步驟可以交換進行，即先進行S3步驟，將金屬薄膜處理為金屬氧化物，之后再采用構圖工藝形成包括刻蝕阻擋層5的圖形。
[0058]上述步驟只是以形成氧化鋁材料的刻蝕阻擋層5為例進行說明的，形成其他金屬氧化物材料的刻蝕阻擋層5的步驟與上述步驟類似，在此不重復贅述。
[0059]需要說明的是，步驟四形成刻蝕阻擋層5的步驟還可以是，直接通過物理氣相沉積形成一層金屬氧化物薄膜，通過構圖工藝形成包括刻蝕阻擋層5的圖形。而采用上述的熱氧化的方式形成的金屬氧化物刻蝕阻擋層5的步驟中在形成金屬薄膜后，采用濕刻的方式對金屬薄膜進行刻蝕形成圖案化的金屬薄膜，此時刻蝕工藝比較容易。
[0060]步驟五、在完成上述步驟的基底I上，形成源漏金屬層薄膜，并通過構圖工藝形成包括薄膜晶體管的源極6-1、漏極6-2的圖形，且通過各自源、漏接觸區(qū)與各自的有源層接觸,如圖2e所示。
[0061]其中，所述源漏金屬層薄膜的材料可以是鑰(Mo)、鑰鈮合金(MoNb)、鋁(Al)、鋁釹合金(AlNd)、鈦(Ti)和銅(Cu)中的一種或多種材料形成的，優(yōu)先為Mo、Al或含Mo、Al的合金材料。
[0062]本實施例的薄膜晶體管的制備方法，可以避免采用傳統(tǒng)的等離子增強化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposit1n, PECVD)技術形成氧化娃薄膜作為刻蝕阻擋層5時的高溫工藝對半導體有源層4造成失氧的影響。所以本實施例的制備方法形成的薄膜晶體管的半導體特性和穩(wěn)定性更好。
[0063]實施例3:
[0064]本實施例提供一種陣列基板，其包括上述的薄膜晶體管，當然還包括像素電極、公共電極等其他結構。
[0065]由于本實施例的陣列基板包括上述薄膜晶體管，故其性能更穩(wěn)定。
[0066]實施例4:
[0067]本實施例提供一種顯示裝置，其包括上述陣列基板，該顯示裝置可以為:手機、平板電腦、電視機、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導航儀等任何具有顯示功能的產品或部件。
[0068]本實施例的顯示裝置中具有實施例3中的陣列基板，故其性能更好。
[0069]當然，本實施例的顯示裝置中還可以包括其他常規(guī)結構，如電源單元、顯示驅動單元等。
[0070]可以理解的是，以上實施方式僅僅是為了說明本發(fā)明的原理而采用的示例性實施方式，然而本發(fā)明并不局限于此。對于本領域內的普通技術人員而言，在不脫離本發(fā)明的精神和實質的情況下，可以做出各種變型和改進，這些變型和改進也視為本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種薄膜晶體管，包括刻蝕阻擋層，其特征在于，所述刻蝕阻擋層的材料為金屬氧化物，且所述金屬氧化物的介電系數(shù)大于4F/m。
2.根據(jù)權利要求1所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述刻蝕阻擋層的材料為:氧化鋁、氧化鑰、氧化鎢中的任意一種或幾種形成的復合材料。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的薄膜晶體管，其特征在于，還包括設于刻蝕阻擋層下方的氧化物半導體有源層。
4.根據(jù)權利要求3所述的薄膜晶體管，其特征在于，還包括柵極、柵極絕緣層，所述柵極設于所述氧化物半導體有源層下方，并通過所述柵極絕緣層與氧化物半導體有源層隔開。
5.一種薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，包括形成刻蝕阻擋層的步驟，其中所述刻蝕阻擋層的材料為介電系數(shù)大于4F/m的金屬氧化物。
6.根據(jù)權利要求5所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述金屬氧化物的材料為:氧化鋁、氧化鑰、氧化鎢中的任意一種或幾種形成的復合材料。
7.根據(jù)權利要求5或6所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述形成刻蝕阻擋層的步驟具體包括: 在基底上形成金屬薄膜； 通過構圖工藝形成包括圖案化的金屬薄膜的圖形； 對完成上述步驟的基底放入含氧氣體中并退火，使圖案化的金屬薄膜氧化為圖案化的金屬氧化物薄膜，從而形成包括刻蝕阻擋層的圖形。
8.根據(jù)權利要求7所述的，薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，所述退火的溫度在260至320度之間。
9.根據(jù)權利要求7所述的薄膜晶體管的制備方法，其特征在于，在形成刻蝕阻擋層的步驟之前還包括: 在基底上通過構圖工藝形成包括柵極的圖形； 在完成上述步驟的基底上，形成柵極絕緣層； 在完成上述步驟的基底上，通過構圖工藝形成包括氧化物半導體有源層的圖形。
10.一種陣列基板，其特征在于，包括權利要求1?4中任意一種所述的薄膜晶體管。
11.一種顯示裝置，其特征在于，包括權利要求10所述的陣列基板。
【文檔編號】H01L21/336GK104300004SQ201410441784
【公開日】2015年1月21日 申請日期:2014年9月1日 優(yōu)先權日:2014年9月1日
【發(fā)明者】姜春生 申請人:京東方科技集團股份有限公司