在栅极表面生长石墨烯的方法及在源漏极表面生长石墨烯的方法技术

本发明专利技术提供一种在栅极表面生长石墨烯的方法及在源漏极表面生长石墨烯的方法，采用低温的等离子体增强气相沉积制程在含有铜的栅极或源漏极上生成膜厚可控且与所述栅极或源漏极的图案重叠的石墨烯薄膜，石墨烯的制备温度较低，可以最大限度地不破坏薄膜晶体管的结构，采用的碳源来源广泛，价格低廉，制作方法简单，可以使用薄膜晶体管制作产线中已有的PECVD设备，无需增加成本；包覆石墨烯后的栅极或源漏极，由于石墨烯的保护作用，避免了与水和氧的接触，解决了传统的TFT制程中含有金属铜的栅极或源漏极易被氧化的问题，另外高导电性的石墨烯也不会影响整个器件的电性表现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种在栅极表面生长石墨烯的方法及一种在源漏极表面生长石墨烯的方法。
技术介绍
在显示
，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)与有机发光二极管显示器(Organic Light Emitting D1de, OLED)等平板显示器已经逐步取代CRT显示器，广泛的应用于液晶电视、手机、个人数字助理、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等。显示面板是IXD、OLED的重要组成部分。不论是IXD的显示面板，还是OLED的显示面板，通常都具有一薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)阵列基板。以IXD的显示面板为例，其主要是由一 TFT阵列基板、一彩色滤光片基板(Color Filter, CF)、以及配置于两基板间的液晶层(Liquid Crystal Layer，LC)所构成，其工作原理是通过在TFT阵列基板与CF基板上施加驱动电压来控制液晶层中液晶分子的旋转，将背光模组的光线折射出来产生画面。随着半导体显示技术的不断发展，显示面板对薄膜晶体管阵列基板上的电极线以及薄膜晶体管的电极的导电性能的要求越来越高。特别是在高分辨率产品中，为了增加开口率，需要在保证导电性能的基础上减小电极线的线宽；在大尺寸产品中，为了保证画面的刷新频率，需要降低电极线的电阻。由于铜(Cu)材料导电率较佳，目前大尺寸TFT-LCD的制作逐渐导入Cu制程，即栅极，源/漏极均采用Cu材料制作。而现有的铜制程中，铜作为栅极和源漏极，经常会裸露着进行后续制程，在后续高温高湿的制程中易产生被氧化的风险，在铜表面容易形成一层不导电的隔离层，从而影响整个TFT器件的电性表现。所以在铜的表面覆盖上一层高导电性的隔离层，以避免以上问题的产生显得尤其重要。石墨烯是具有高导电性的单层碳原子，其具有优异的机械性能。已有研究表明通过气相沉积法可以在铜表面生成均匀致密的石墨烯层，由于单层石墨烯具有优异气水隔绝能力，因此可以用于阻止水、氧气与铜的接触，避免铜被氧化的问题。在气相沉积法(Chemical Vapor Deposit1n, CVD)中，等离子体增强化学气相沉积法(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposit1n，PECVD)是借助微波或射频等使含有薄膜组成原子的气体电离，在局部形成等离子体，而等离子体化学活性很强，很容易发生反应，在基片上沉积出所期望的薄膜。为了使化学反应能在较低的温度下进行，利用了等离子体的活性来促进反应，因而这种化学气相沉积法称为等离子体增强化学气相沉积。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种在栅极表面生长石墨烯的方法，采用气态碳源通过低温的等离子体增强气相沉积(PECVD)制程在栅极表面生成膜厚可控的石墨烯薄膜以降低栅极被氧化的风险，石墨烯的制备温度较低，可以最大限度地不破坏薄膜晶体管的结构，形成石墨稀薄膜的碳源来源广泛，价格低廉，制作方法简单。本专利技术的目的还在于提供另一种在栅极表面生长石墨烯的方法，采用固态碳源通过通过低温的PECVD制程在栅极表面生长膜厚可控的石墨烯薄膜以降低栅极被氧化的风险，石墨烯的制备温度较低，可以最大限度地不破坏薄膜晶体管的结构，形成石墨烯薄膜的碳源来源广泛，价格低廉，制作方法简单。本专利技术的目的还在于提供一种在源漏极表面生长石墨烯的方法，采用气态碳源通过低温的PECVD制程在源漏极表面生长膜厚可控的石墨烯薄膜以降低源漏极被氧化的风险，石墨烯的制备温度较低，可以最大限度地不破坏薄膜晶体管的结构，形成石墨烯薄膜的碳源来源广泛，价格低廉，制作方法简单。为实现上述目的，本专利技术提供一种在栅极表面生长石墨烯的方法，包括如下步骤:步骤1、提供一具有栅极的基板，所述栅极中含有金属铜；步骤2、将所述具有栅极的基板放入PECVD反应腔内，通入&气体进行清洗，将PECVD反应腔内的温度升高至300°C -700°C，所述H2气体的气体流量为10SCCM至200SCCM，保持PECVD反应腔内的整体压强在I至10Pa，射频功率为100-800W ；步骤3、在所述PECVD反应腔内继续注入H2气体，同时注入碳氢气体，在栅极表面生长石墨烯，所述碳氢气体和比气体的流速比为10:1至1:50，控制石墨烯的生长时间为Ι-lOmin，关闭PECVD设备，待设备缓慢回温至室温后，得到覆盖于栅极表面的石墨烯薄膜。所述步骤2中，所述H2气体的气体流量为80SCCM ;将PECVD反应腔内的整体压强保持在3Pa ;所述PECVD反应腔内的射频功率为500W ;将所述PECVD反应腔内的温度升高至500。。。所述步骤3中，所述碳氢气体为甲烷、乙烯、或乙炔；所述步骤3制得的石墨烯薄膜的图案与栅极的图案完全重叠。本还提供另一种在栅极表面生长石墨烯的方法，包括如下步骤:步骤1、提供一具有栅极的基板，所述栅极中含有金属铜；步骤2、提供固体碳源和溶剂，将所述固体碳源溶解于溶剂中，形成混合溶液，将所述混合溶液均匀涂布在所述具有栅极的基板上，形成覆盖所述栅极和基板的有机薄膜，在500C -100°C下真空烘烤l_4h，以去除有机薄膜内的溶剂；步骤3、将所述覆盖有机薄膜的基板置于PECVD反应腔中，通入H2气体，H 2气体的气体流量为10-200SCCM，将PECVD反应腔内的温度升高至400°C -700°C，保持PECVD反应腔内的整体压强为23Torr，所述有机薄膜中的固体碳源在PECVD反应腔内转化为石墨烯，反应时间为5-60min，停止通入H2气体并关闭PECVD设备，待设备缓慢回温至室温后，得到覆盖于栅极表面的基板的石墨烯薄膜。所述步骤2中，所述固体碳源为聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、或聚二甲基硅氧烷；所述溶剂为甲苯；所述步骤2中的涂布方式为旋转涂布、狭缝涂布、或喷涂。所述步骤3中，将PECVD反应腔内的温度升高至600°C;所述H2气体的气体流量为100SCCM ;所述有机薄膜在PECVD反应腔内的反应时间为20min ;所述步骤3制得的石墨烯薄膜的图案与栅极的图案完全重叠。本专利技术还提供一种在源漏极表面生长石墨烯的方法，包括如下步骤:步骤1、提供一具有源漏极的基板，所述源漏极中含有金属铜；步骤2、将所述具有源漏极的基板放入PECVD反应腔内，通入H2气体进行清洗，将PECVD反应腔内的温度升高至300°C -400°C，所述H2气体的气体流量为10SCCM至200SCCM，保持PECVD反应腔内的整体压强在I至10Pa，射频功率为100-800W ；步骤3、在所述PECVD反应腔内继续注入H2气体，同时注入碳氢气体，在源漏极表面生长石墨烯，所述碳氢气体和比气体的流速比为10:1至1:50，控制石墨烯的生长时间为Ι-lOmin，关闭PECVD设备，待设备缓慢回温至室温后，得到覆盖于源漏极表面的石墨烯薄膜。所述步骤I中，所述具有源漏极的基板包括基板、设于所述基板上的栅极、设于所述栅极上且覆盖栅极的栅极绝缘层、设于所述栅极绝缘层上的半导体层、及设于所述半导体层上的源漏极。所述具有源漏极的基板还包括设于所述栅极上且覆盖所述栅极的石墨烯薄膜。所述步骤3中，所述碳氢气体为甲烷、乙烯、或乙炔；所述步骤3制得本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在栅极表面生长石墨烯的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、提供一具有栅极(12)的基板，所述栅极(12)中含有金属铜；步骤2、将所述具有栅极(12)的基板放入PECVD反应腔内，通入H2气体进行清洗，将PECVD反应腔内的温度升高至300℃‑700℃，所述H2气体的气体流量为10SCCM至200SCCM，保持PECVD反应腔内的整体压强在1至10Pa，射频功率为100‑800W；步骤3、在所述PECVD反应腔内继续注入H2气体，同时注入碳氢气体，在栅极(12)表面生长石墨烯，所述碳氢气体和H2气体的流速比为10：1至1:50，控制石墨烯的生长时间为1‑10min，关闭PECVD设备，待设备缓慢回温至室温后，得到覆盖于栅极(12)表面的石墨烯薄膜(121)。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡韬，
申请(专利权)人：深圳市华星光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44