薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置，该薄膜晶体管包括有源层和设置在该有源层上，且与有源层直接接触的保护层，该保护层对应薄膜晶体管的沟道区；保护层为富氧的金属氧化物绝缘材料，且富氧的金属氧化物绝缘材料满足：相对于有源层所采用的材料没有引入新的元素。本发明专利技术提供的薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置的技术方案，可以在保护有源层不被源极/漏极的刻蚀液损伤的基础上，不会向有源层中引入新的元素，从而可以提高薄膜晶体管的特性和稳定性。

Thin film transistor and method for manufacturing the same, array substrate and display device

The invention provides a thin film transistor array substrate and manufacturing method thereof, and display device, the thin film transistor includes an active layer and arranged on the active layer, and direct contact with the active layer of the protective layer, the protective layer corresponding to a channel region of the thin film transistor; metal oxide protective layer is a rich oxygen insulation material, insulation the metal oxide and oxygen rich materials meet: the active layer of the materials used without introducing new elements. The invention provides a thin film transistor array substrate and its manufacturing method, and display device in the technical scheme, the protection of the active layer is not source / drain etching liquid damage on the basis of not introducing new elements to the active layer, which can improve the performance and stability of thin film transistor.

【技术实现步骤摘要】
薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置
本专利技术涉及显示
，具体地，涉及一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置。
技术介绍
薄膜晶体管(TFT)是有源矩阵液晶显示屏(AMLCD)和有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示屏的像素驱动部件，在实现大尺寸、高清晰度、高帧频率的显示中起着重要作用。目前TFT的有源层材料主要有氢化非晶硅、低温多晶硅、有机半导体和氧化物半导体，其中，氧化物半导体具有较高的电子迁移率和好的均匀性，适用于驱动AMLCD和AMOLED。为了实现高分辨率显示，TFT器件尺寸需要实现“小型化”，而实现背沟道刻蚀(BCE)结构是TFT器件尺寸“小型化”的关键。图1为现有的薄膜晶体管的结构图。请参阅图1，薄膜晶体管包括依次设置的基板1、栅极层2、栅绝缘层3、有源层4、源极/漏极(5，6)。该薄膜晶体管为背沟道刻蚀结构，即，源极/漏极(5，6)在沟道区A直接与有源层4相接触。经研究发现，在进行源极/漏极薄膜图形化形成源极/漏极(5，6)的刻蚀工艺时，有源层4在沟道区的部分因被源极/漏极的刻蚀液损伤，从而造成TFT器件的特性(例如信赖性和阈值电压的稳定性)变差。
技术实现思路
现有技术中有一种薄膜晶体管，其在有源层上，且对应沟道区上设置有刻蚀阻挡层，用于保护有源层，以避免有源层在沟道区的部分因被源极/漏极的刻蚀液损伤。但是，专利技术人通过研究发现，现有技术中的刻蚀阻挡层的材料为SiO2、Al2O3等的富氧材料，这种富氧材料在实际应用中存在以下问题：有源层所采用的材料通常为IGZO、ITZO或者IGZTO，这些材料是SnxOy、GaxOy、InxOy和ZnxOy这四种金属氧化物共同结合的晶体，本身含有Sn、Ga、In、Zn等元素。在这种情况下，若刻蚀阻挡层的材料为SiO2或Al2O3，则会向有源层中引入新的元素，即，Al、Si等元素扩散至有源层，从而影响薄膜晶体管的稳定性。此外，SiO2或Al2O3材料的刻蚀阻挡层需要采用化学气相沉积(PECVD)工艺制作，而在进行PECVD时需要SiH4等气体作为反应气体，SiH4中含有较多的H元素，该H元素对IGZO等氧化物半导体材料具有破坏性作用，严重影响薄膜晶体管的特性和稳定性，甚至会使氧化物半导体材料导体化，从而使薄膜晶体管的开关特性失效。为了至少解决现有技术中存在的上述技术问题之一，本专利技术提出了一种薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置，其可以在保护有源层不被源极/漏极的刻蚀液损伤的基础上，不会向有源层中引入新的元素，从而可以提高薄膜晶体管的特性和稳定性。为实现本专利技术的目的而提供一种薄膜晶体管，包括有源层，所述薄膜晶体管还包括设置在所述有源层上，且与所述有源层直接接触的保护层，所述保护层对应所述薄膜晶体管的沟道区；所述保护层为富氧的金属氧化物绝缘材料，且所述富氧的金属氧化物绝缘材料满足：相对于所述有源层所采用的材料没有引入新的元素。其中，所述有源层所采用的材料为氧化物半导体材料。优选的，所述氧化物半导体材料包括IGZO、ITZO或者IGZTO。优选的，所述富氧的金属氧化物绝缘材料包括ZnxOy；其中，y/x大于1。优选的，所述富氧的金属氧化物绝缘材料包括SnxOy；其中，y/x大于2；或者所述富氧的金属氧化物绝缘材料包括GaxOy；其中，y/x大于3/2；或者，所述富氧的金属氧化物绝缘材料包括InxOy；其中，y/x大于2。优选的，所述保护层的厚度为5～10nm。优选的，所述有源层对应所述薄膜晶体管的沟道区以及位于所述沟道区两侧的欧姆接触区。优选的，所述薄膜晶体管还包括依次设置的基板、栅极层、栅绝缘层、源极和漏极，其中，所述有源层位于所述栅绝缘层之上；所述源极和漏极分别包括设置在所述栅绝缘层上的本体，以及设置在所述有源层对应所述欧姆接触区的部分上的第一阶梯部，所述第一阶梯部与所述本体连为一体。优选的，所述源极和漏极还分别包括设置在一部分所述保护层上的第二阶梯部，所述第二阶梯部与所述第一阶梯部连为一体。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种薄膜晶体管的制作方法，其包括：形成有源层；其特征在于，还包括：在所述有源层上形成保护层，所述保护层与所述有源层直接接触，且对应所述薄膜晶体管的沟道区，并且所述保护层为富氧的金属氧化物绝缘材料，且所述富氧的金属氧化物绝缘材料满足：相对于所述有源层所采用的材料没有引入新的元素。优选的，所述形成有源层和所述在所述有源层上形成保护层进一步包括：沉积整层的有源膜；在所述整层的有源膜上沉积整层的保护膜；对所述整层的有源膜和所述整层的保护膜进行图案化处理，以形成所述有源层和所述保护层；所述有源层对应所述薄膜晶体管的沟道区以及位于所述沟道区两侧的欧姆接触区；所述保护层对应所述薄膜晶体管的沟道区。优选的，采用一次构图工艺同时对所述整层的有源膜和所述整层的保护膜进行图案化处理。优选的，所述对所述整层的有源膜和所述整层的保护膜进行图案化处理进一步包括以下步骤：在所述整层的保护膜上涂光刻胶层，采用多灰阶掩膜版对光刻胶层进行曝光，以在所述整层的保护膜上形成光刻胶图案，所述光刻胶图案包括光刻胶完全保留区、光刻胶部分保留区和光刻胶去除区，其中所述光刻胶完全保留区对应所述薄膜晶体管的沟道区，所述光刻胶部分保留区对应所述薄膜晶体管的欧姆接触区，所述光刻胶去除区对应除所述欧姆接触区和所述沟道区的其他区域；去除所述整层的有源膜和所述整层的保护膜中与光刻胶去除区对应的部分；对所述光刻胶图案进行灰化处理，以去除所述光刻胶部分保留区的光刻胶，并减薄光刻胶完全保留区的光刻胶的厚度；去除剩余的保护膜中与光刻胶部分保留区对应的部分。优选的，所述去除所述整层的有源膜和所述整层的保护膜中与光刻胶去除区对应的部分的步骤包括：采用湿法刻蚀的方法去除所述整层的有源膜中与光刻胶去除区对应的部分。优选的，所述去除所述整层的有源膜和所述整层的保护膜中与光刻胶去除区对应的部分的步骤包括：采用干法刻蚀的方法去除所述整层的保护膜中与光刻胶去除区对应的部分；所述去除剩余的保护膜中与光刻胶部分保留区对应的部分的步骤包括：采用干法刻蚀的方法去除剩余的保护膜中与光刻胶部分保留区对应的部分。优选的，所述在所述整层的有源膜上沉积整层的保护膜进一步包括以下步骤：在所述整层的有源膜上沉积整层的保护膜；对所述整层的保护膜进行退火处理。优选的，所述退火处理采用的温度为400～2300℃。优选的，采用磁控溅射的方法沉积所述整层的保护膜。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种阵列基板，包括本专利技术提供的上述薄膜晶体管。作为另一个技术方案，本专利技术还提供一种显示装置，包括本专利技术提供的上述阵列基板。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的薄膜晶体管及其制作方法、阵列基板和显示装置的技术方案中，通过在有源层上设置保护层，该保护层对应薄膜晶体管的沟道区，且与该有源层直接接触，可以在进行源极薄膜和漏极薄膜图形化形成源极和漏极的刻蚀工艺时，保护有源层不被源极和漏极的刻蚀液损伤。同时，该保护层为富氧的金属氧化物绝缘材料，且该富氧的金属氧化物绝缘材料满足：相对于有源层所采用的材料没有引入新的元素，从而可以提高薄膜晶体管的特性和稳定性。附图说明图1为现有的薄膜晶体管的结构图；图2为本专利技术实施例提供的薄膜晶体管的结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括有源层，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括设置在所述有源层上，且与所述有源层直接接触的保护层，所述保护层对应所述薄膜晶体管的沟道区；所述保护层为富氧的金属氧化物绝缘材料，且所述富氧的金属氧化物绝缘材料满足：相对于所述有源层所采用的材料没有引入新的元素。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，包括有源层，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括设置在所述有源层上，且与所述有源层直接接触的保护层，所述保护层对应所述薄膜晶体管的沟道区；所述保护层为富氧的金属氧化物绝缘材料，且所述富氧的金属氧化物绝缘材料满足：相对于所述有源层所采用的材料没有引入新的元素。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层所采用的材料为氧化物半导体材料。3.根据权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述氧化物半导体材料包括IGZO、ITZO或者IGZTO。4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述富氧的金属氧化物绝缘材料包括ZnxOy；其中，y/x大于1。5.根据权利要求3所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述富氧的金属氧化物绝缘材料包括SnxOy；其中，y/x大于2；或者，所述富氧的金属氧化物绝缘材料包括GaxOy；其中，y/x大于3/2；或者，所述富氧的金属氧化物绝缘材料包括InxOy；其中，y/x大于2。6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述保护层的厚度为5～10nm。7.根据权利要求1-6任意一项所述的阵列基板，其特征在于，所述有源层对应所述薄膜晶体管的沟道区以及位于所述沟道区两侧的欧姆接触区。8.根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括依次设置的基板、栅极层、栅绝缘层、源极和漏极，其中，所述有源层位于所述栅绝缘层之上；所述源极和漏极分别包括设置在所述栅绝缘层上的本体，以及设置在所述有源层对应所述欧姆接触区的部分上的第一阶梯部，所述第一阶梯部与所述本体连为一体。9.根据权利要求8所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述源极和漏极还分别包括设置在一部分所述保护层上的第二阶梯部，所述第二阶梯部与所述第一阶梯部连为一体。10.一种薄膜晶体管的制作方法，其包括：形成有源层；其特征在于，还包括：在所述有源层上形成保护层，所述保护层与所述有源层直接接触，且对应所述薄膜晶体管的沟道区，并且所述保护层为富氧的金属氧化物绝缘材料，且所述富氧的金属氧化物绝缘材料满足：相对于所述有源层所采用的材料没有引入新的元素。11.根据权利要求10所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述形成有源层和所述在所述有源层上形成保护层进一步包括：沉积整层的有源膜；在所述整层的有源膜上沉积整层的保护膜；对所述整层的有源膜和所述整层的保护膜进行图案化处理，以形成所述有源层和所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：王珂，胡合合，卢鑫泓，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11