薄膜電晶體及其製備方法和陣列基板與流程
2023-05-05 16:54:46
本發明涉及顯示技術領域，具體的，涉及薄膜電晶體及其製備方法和陣列基板。
背景技術：
傳統的薄膜電晶體(tft)採用非晶矽材料作為有源層，但由於其載流子遷移率太小，很難滿足大尺寸顯示裝置的驅動需要。因此，業內目前大都準備採用具有高載流子遷移率的銦鎵鋅氧化物(igzo)半導體做有源層來製備tft，但是由於igzo獨特的四元結構，想要精確控制有源層中的氫含量變得十分困難，若有源層中的氫含量不能降到一定的濃度，其會顯著影響tft的電學特性，進而影響產品的顯示效果。
技術實現要素：
本發明旨在至少在一定程度上解決相關技術中的技術問題之一。為此，本發明的一個目的在於提出一種含氫量低或載流子遷移率高的薄膜電晶體。
在本發明的一個方面，本發明提供了一種製備薄膜電晶體的方法。根據本發明的實施例，該方法包括：在襯底的一側形成柵極；在襯底的一側形成覆蓋柵極的柵絕緣層；在柵絕緣層遠離襯底的一側形成有源層；在柵絕緣層遠離襯底的一側形成覆蓋有源層的析氫層，並放置預定時間；去除析氫層的至少一部分；在未去除的所述析氫層遠離襯底的一側形成源極和漏極，或者去除全部所述析氫層後，在所述柵絕緣層和有源層遠離襯底的一側形成源極和漏極。由此，製備方法簡便成熟，易於工業化生產，相對於現有薄膜電晶體的製備工藝，該方法中設置的析氫層的析氫能力可達到火山調控曲線的峰值附近，催化活性極高，且氫在界面處的擴散速率非常快，由此利用析氫層將有源層中的氫析出，降低有源層中的氫含量，進而能夠有效提高薄膜電晶體的電學穩定性和顯示效果，改善產品性能。
根據本發明的實施例，析氫層包括石墨烯層和金屬催化劑層，其中，石墨烯層設置於靠近有源層的一側。
根據本發明的實施例，析氫層採用轉印工藝形成。
根據本發明的實施例，去除析氫層的至少一部分包括去除全部析氫層。
根據本發明的實施例，去除析氫層的至少一部分包括：在形成源極和漏極之前，去除金屬催化劑層；在形成源極和所述漏極之後，去除未被源極和漏極覆蓋的石墨烯層。
根據本發明的實施例，形成金屬催化劑層的材料選自鎳、銠、鈀、鉑、銅、金及銀中的至少一種。
根據本發明的實施例，形成金屬催化劑層的材料選自鎳和鈀中的至少一種。
根據本發明的實施例，金屬催化劑層是通過溼刻工藝去除的，石墨烯層是通過灰化工藝去除的。
在本發明的另一方面，本發明提供了一種薄膜電晶體。根據本發明的實施例，該薄膜電晶體是前面所述的方法製備的。由此，該薄膜電晶體中的有源層含氫量低，載流子遷移率高，使該薄膜電晶體有很好的電學穩定性和顯示效果。
在本發明的又一方面，本發明提供了一種陣列基板。該陣列基板包括前面所述的薄膜電晶體。由此，電學穩定性高，顯示效果佳。
附圖說明
圖1是氫原子位於石墨烯和金屬鎳的界面時的擴散示意圖。
圖2是本發明一個實施例中製備薄膜電晶體的流程示意圖。
圖3是本發明另一個實施例中薄膜電晶體的結構示意圖。
圖4是本發明又一個實施例中薄膜電晶體的結構示意圖。
圖5是本發明又一個實施例中薄膜電晶體的結構示意圖。
圖6是本發明又一個實施例中薄膜電晶體的結構示意圖。
圖7是本發明又一個實施例中薄膜電晶體的結構示意圖。
圖8是本發明又一個實施例中薄膜電晶體的結構示意圖。
圖9是本發明又一個實施例中薄膜電晶體的結構示意圖。
圖10是理論預言的石墨烯覆蓋後不同金屬表面的析氫催化活性的火山型曲線圖。
具體實施方式
下面詳細描述本發明的實施例。下面描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。實施例中未註明具體技術或條件的，按照本領域內的文獻所描述的技術或條件或者按照產品說明書進行。所用試劑或儀器未註明生產廠商者，均為可以通過市購獲得的常規產品。
在本發明的一個方面，本發明提供了一種製備薄膜電晶體的方法。根據本發明的實施例，參照圖2，該方法包括：
s100：在襯底10的一側形成柵極20，結構示意圖參照圖3。
根據本發明的實施例，襯底的具體種類包括但不限於玻璃襯底、聚合物襯底或金屬襯底。
根據本發明的實施例，形成柵極的方法可以為沉積和構圖工藝等方法。
根據本發明的實施例，形成柵極的具體材料包括但不限於金屬如cu、al或者monb/cu、mo/al等疊層金屬等。
s200：在襯底10的一側形成覆蓋柵極20的柵絕緣層30，結構示意圖參照圖4。
根據本發明的實施例，形成柵絕緣層的具體材料包括但不限於氧化矽、氮化矽、五氧化二鉭等。
s300：在柵絕緣層30遠離襯底10的一側形成有源層40，結構示意圖參照圖5。
根據本發明的實施例，採用沉積和構圖工藝形成有源層。
根據本發明的實施例，為了提高有源層載流子的遷移率，在本發明的一些實施例中，採用銦鎵鋅氧化物製備有源層。由此，有源層的載流子遷移率高，可以滿足大尺寸顯示裝置的驅動需要，改善薄膜電晶體的電學穩定性，提高顯示效果。
s400：在柵絕緣層30遠離襯底10的一側形成覆蓋有源層40的析氫層50，並放置預定時間，結構示意圖參照圖6。
需要說明的是，在本申請中，析氫層是指可以將有源層中氫析出的結構，析氫層包括金屬催化劑層和石墨烯層，金屬催化劑層的吸附能因為石墨烯層的覆蓋，其相應的吸氫能力被調控到火山曲線的峰值附近，成為具有高催化劑活性的催化劑材料，同時，氫在界面處的擴散速率仍非常快。利用此原理，在有源層的一側形成析氫層，將有源層中的氫析出，從而降低有源層中氫含量，進而達到提高薄膜電晶體電學穩定性的技術效果。理論預言的石墨烯覆蓋後不同金屬表面的析氫催化活性的火山型曲線圖見圖10，由圖10可以看出，石墨烯覆蓋後鎳和鈀表面的析氫催化活性最高。
根據本發明的實施例，析氫層放置的時間可以為12小時、24小時、36小時等。由此，可以儘可能的降低有源層中的含氫量，提高薄膜電晶體的電學穩定性。
根據本發明的實施例，析氫層是採用圖案轉印工藝形成。由此，工藝簡單成熟，易於工業化生產。
根據本發明的實施例，參照圖7，析氫層50包括石墨烯層51和金屬催化劑層52，其中，石墨烯層51設置於靠近有源層40的一側。由此，可以使有源層中的氫最大限度的被析氫層析出，提高薄膜電晶體的電學穩定性及顯示效果，改善產品性能。
根據本發明的實施例，為了達到更好的析氫效果，降低有源層中的氫含量，在本發明的一些實施例中，形成金屬催化劑層的材料為鎳、銠、鈀、鉑、銅、金及銀中的至少一種。由此，可以有效降低有源層中的氫含量，提高薄膜電晶體的電學穩定性及顯示效果，改善產品性能。
根據本發明的實施例，為了達到最佳的析氫效果，降低有源層中的氫含量，在本發明的一些實施例中，形成金屬催化劑層的材料為鎳和鈀中的至少一種。由此，可以使有源層中的氫含量降到最小，提高薄膜電晶體的電學穩定性及顯示效果，改善產品性能。
s500：去除析氫層的至少一部分。
s600：在未去除的所述析氫層遠離襯底的一側形成源極和漏極，或者去除全部所述析氫層後，在所述柵絕緣層和有源層遠離襯底的一側形成源極和漏極。
根據本發明的實施例，為了後續工藝的進行且不影響薄膜電晶體的電學性能，在本發明的一些實施例中，參照圖8，析氫層放置預定時間後，去除全部析氫層，之後在柵絕緣層30和有源層40遠離襯底10的一側形成源極61和漏極62。由此，便於形成源漏極，且不影響tft電學性能。
根據本發明的實施例，為了降低接觸電阻，進一步改善tft特性，在本發明的一些實施例中，參照圖9，可以去除部分析氫層，包括：在形成源極61和漏極62之前，去除金屬催化劑層52；在形成源極61和漏極62之後，去除未被源極61和漏極62覆蓋的石墨烯層51。由此，源極和漏極之間的石墨烯層被去除，源極和漏極之間只能通過有源層進行導通，不存在有源層被短路的問題，而且保留被源漏極覆蓋的石墨烯層可以降低接觸電阻，進一步改善tft的特性。
根據本發明的實施例，金屬催化劑層是通過溼刻工藝去除的，石墨烯層是通過灰化工藝去除的，比如等離子體灰化工藝。由此，方法簡便，易操作，成本低，也易於工業化生產。
在本發明的另一方面，本發明提供了一種薄膜電晶體。根據本發明的實施例，該薄膜電晶體是由前面所述的方法製備的。由此，該薄膜電晶體中的有源層含氫量低，載流子遷移率高，使該薄膜電晶體有很好的電學穩定性和顯示效果。
在本發明的又一方面，本發明提供了一種陣列基板。該陣列基板包括前面所述的薄膜電晶體。由此，電學穩定性高，顯示效果佳。本領域技術人員可以理解，該陣列基板具有前面所述的薄膜電晶體的所有特徵和優點，在此不再一一贅述。
根據本發明的實施例，該陣列基板的應用沒有特別限制，可以應用到本領域任何具有顯示功能裝置或設備中，例如包括但不限於手機、平板電腦、計算機顯示器、遊戲機、電視機、顯示屏幕、可穿戴設備及其他具有顯示功能的生活電器或家用電器等設備或裝置等。
當然，本領域技術人員可以理解，除了前面所述的薄膜電晶體，本發明的陣列基板還包括常規陣列基板所應有的結構部件，比如像素電極、數據線、鈍化層、絕緣層、公共電極等結構。
在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「示例」、「具體示例」、或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不必須針對的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。此外，在不相互矛盾的情況下，本領域的技術人員可以將本說明書中描述的不同實施例或示例以及不同實施例或示例的特徵進行結合和組合。
儘管上面已經示出和描述了本發明的實施例，可以理解的是，上述實施例是示例性的，不能理解為對本發明的限制，本領域的普通技術人員在本發明的範圍內可以對上述實施例進行變化、修改、替換和變型。