薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置制造方法及图纸

技术编号:21661669 阅读:67 留言:0更新日期:2019-07-20 06:23
本公开提供了一种薄膜晶体管,包括:有源层和栅极绝缘层,所述有源层包括:层叠设置的第一有源子层和第二有源子层,所述第二有源子层位于所述栅极绝缘层和所述第一有源子层之间,所述第一有源子层的费米势大于所述第二有源子层的费米势。本公开的技术方案还提供了一种薄膜晶体管的制备方法、阵列基板和显示装置。

Thin film transistor and its preparation method, array substrate and display device

【技术实现步骤摘要】
薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置
本公开涉及显示
,特别涉及一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置。
技术介绍
在现有的氧化物型薄膜晶体管(Thin-FilmTransistor,简称TFT)中,有源层为单层结构,且有源层与栅极绝缘层相接触;此时,当有源层中形成导电沟道时,有源层与栅极绝缘层之间的界面缺陷、栅极绝缘层内部缺陷会对导电沟道的电学特性造成影响(例如,有源层与栅极绝缘层之间的界面会捕获沟道载流子),从而导致TFT的正偏压温度稳定性(Positive-BiasTemperatureStress,简称PBTS)下降,响应TFT的使用寿命。
技术实现思路
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一,提出了一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置。第一方面,本公开提供了一种薄膜晶体管,包括:有源层和栅极绝缘层,所述有源层包括:层叠设置的第一有源子层和第二有源子层,所述第二有源子层位于所述栅极绝缘层和所述第一有源子层之间,所述第一有源子层的费米势大于所述第二有源子层的费米势。在一些实施例中,所述第一有源子层的载流子浓度大于所述第二有源子层的载流子浓度。在一些实施例中,所述第一有源子层和所述第二有源子层的材料相同且均包括氧化物半导体材料。在一些实施例中,所述氧化物半导体材料包括:铟镓锌氧化物。在一些实施例中,还包括:栅极、源极和漏极,栅极位于所述栅极绝缘层背向所述有源层的一侧;所述源极和所述漏极均与所述有源层电连接,所述源极和所述漏极位于所述有源层朝向所述栅极绝缘层的一侧;或者,所述源极和所述漏极位于所述有源层背向所述栅极绝缘层的一侧。第二方面,本公开实施例还提供了一种阵列基板,包括如上述的薄膜晶体管。第三方面,本公开实施例还提供了一种显示装置,包括:如上述的阵列基板。第四方面,本公开实施例还提供了一种薄膜晶体管的制备方法,包括:形成栅极绝缘层;形成有源层,所述有源层包括:层叠设置的第一有源子层和第二有源子层;其中,所述有源层与所述栅极绝缘层层叠设置,所述第二有源子层位于所述栅极绝缘层和所述第一有源子层之间,所述第一有源子层的费米势大于所述第二有源子层的费米势。在一些实施例中,所述形成有源层的步骤包括:形成第一有源材料薄膜;形成第二有源材料薄膜;对所述第一有源材料薄膜和所述第二有源材料薄膜进行一次构图工艺,以形成所述第一有源子层的图形和所述第二有源子层的图形。在一些实施例中,所述第一有源材料薄膜和所述第二有源材料薄膜的材料相同;形成第一有源材料薄膜的步骤包括:在氧分压为第一预设值的工艺环境下,通过磁控溅射技术形成第一有源材料薄膜;形成第二有源材料薄膜的步骤包括:在氧分压为第二预设值的工艺环境下,通过磁控溅射技术形成第二有源材料薄膜;所述第一预设值a1和第二预设值a2满足:a1∈[0,60%],a2∈[0,60%],且a1小于a2。在一些实施例中,形成栅极绝缘层和形成有源层的步骤具体包括:在衬底基板的一侧形成第一有源材料薄膜;在所述第一有源材料薄膜背向所述衬底基板的一侧形成第二有源材料薄膜;对所述第一有源子层材料薄膜和所述第二有源材料薄膜进行构图工艺,以形成所述第一有源子层的图形和所述第二有源子层的图形;在所述第二有源子层背向所述衬底基板的一侧形成栅极绝缘材料薄膜;对所述栅极绝缘材料薄膜进行构图工艺,以形成所述栅极绝缘层的图形。在一些实施例中,所述对所述栅极绝缘材料薄膜进行构图工艺,以形成所述栅极绝缘层的图形的步骤之后,还包括:对所述第二有源子层未被所述栅极绝缘层覆盖的区域进行导体化处理。在一些实施例中,还包括:在所述栅极绝缘层背向衬底基板的一侧形成栅极;在所述栅极背向衬底基板的一侧形成层间介质层,所述层间介质层上形成有连通至所述第二有源子层的过孔;在所述层间介质层背向衬底基板的一侧形成源极和漏极。在一些实施例中,形成栅极绝缘层和形成有源层的步骤具体包括:在衬底基板的一侧形成栅极绝缘材料薄膜,以作为所述栅极绝缘层;在所述栅极绝缘层背向所述衬底基板的一侧形成第二有源材料薄膜;在所述第二有源材料薄膜背向所述衬底基板的一侧形成第一有源材料薄膜;对所述第一有源子层材料薄膜和所述第二有源材料薄膜进行构图工艺,以形成所述第一有源子层的图形和所述第二有源子层的图形。在一些实施例中,所述在衬底基板的一侧形成栅极绝缘材料薄膜的步骤之前还包括:在衬底基板的一侧形成栅极;所述对所述第一有源子层材料薄膜和所述第二有源材料薄膜进行构图工艺之后还包括:在所述第一有源子层背向所述衬底基板的一侧形成源极和漏极。附图说明图1为本公开实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图;图2为图1所示薄膜晶体管处于截止状态时的示意图;图3为图1所示薄膜晶体管处于埋沟沟道导通状态时的示意图;图4为图1所示薄膜晶体管处于完全导通状态时的示意图;图5为本公开实施例提供的另一种薄膜晶体管的结构示意图;图6为本公开实施例提供的另一种薄膜晶体管的制备方法的流程图;图7a~图7i为采用图6所提供的制备方法制备薄膜晶体管的中间结构示意图;图8为当第一预设值a1为30%且第二预设值a2为40%时所制备出的薄膜晶体管的在不同源漏电压差下的Id-Vg曲线示意图;图9为本公开实施例提供的又一种薄膜晶体管的制备方法的流程图;图10a~图10e为采用图9所提供的制备方法制备薄膜晶体管的中间结构示意图。具体实施方式为使本领域的技术人员更好地理解本公开的技术方案,下面结合附图对本公开提供的一种薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板和显示装置进行详细描述。薄膜晶体管一般包括有源层、栅极、源极和漏极,栅极与有源层之间设置有栅极绝缘层,在源极和漏极所施加的电压均固定的情况下,通过控制栅极所施加的电压,可以对薄膜晶体管的导通状态进行控制。本公开中的薄膜晶体管为氧化物型薄膜晶体管,氧化物型薄膜晶体管为一种N型器件;当栅源电压Vgs(栅极电压Vg与源极电压Vs的差)大于阈值电压时,薄膜晶体管处于导通状态。在下面实施例中,以源极9电压Vs为参考电压(0V)为例进行示例性描述,此时栅极7电压Vg可表征栅源电压Vgs。图1为本公开实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图,如图1所示,该薄膜晶体管包括:栅极7、源极9、漏极10以及层叠设置的有源层4和栅极绝缘层3;其中,栅极7位于栅极绝缘层3背向有源层4的一侧,源极9和漏极10均与有源层4电连接;有源层4包括:层叠设置的第一有源子层5和第二有源子层6,第二有源子层6位于栅极绝缘层3和第一有源子层5之间,第一有源子层5的费米势大于第二有源子层6的费米势。需要说明的是,图1所示例的薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管,即栅极7和栅极绝缘层3位于有源层4背向衬底基板1的一侧,源极9和漏极10位于有源层4朝向栅极绝缘层3的一侧。此外,栅极7与源极9/漏极10之间设置有层间介质层8,源极9/漏极10通过层间介质层8上的过孔与第二有源子层6连接。优选地,本公开中还可以在有源层4和衬底基板1之间设置缓冲层2(BufferLayer),缓冲层2用于缓解衬底基板1和有源层4之间的晶格失配。在本公开中,假定薄膜晶体管完成制备后其阈值电压为Vth。图2为图1所示薄膜晶体管处于截止状态时的示意图,图3为图1所示薄膜晶体管处于埋沟沟道导通状态时的示意图,本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管,其特征在于,包括:有源层和栅极绝缘层,所述有源层包括:层叠设置的第一有源子层和第二有源子层,所述第二有源子层位于所述栅极绝缘层和所述第一有源子层之间,所述第一有源子层的费米势大于所述第二有源子层的费米势。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管,其特征在于,包括:有源层和栅极绝缘层,所述有源层包括:层叠设置的第一有源子层和第二有源子层,所述第二有源子层位于所述栅极绝缘层和所述第一有源子层之间,所述第一有源子层的费米势大于所述第二有源子层的费米势。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述第一有源子层的载流子浓度大于所述第二有源子层的载流子浓度。3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,所述第一有源子层和所述第二有源子层的材料相同且均包括氧化物半导体材料。4.根据权利要求3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:铟镓锌氧化物。5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管,其特征在于,还包括:栅极、源极和漏极,栅极位于所述栅极绝缘层背向所述有源层的一侧;所述源极和所述漏极均与所述有源层电连接,所述源极和所述漏极位于所述有源层朝向所述栅极绝缘层的一侧;或者,所述源极和所述漏极位于所述有源层背向所述栅极绝缘层的一侧。6.一种阵列基板,其特征在于,包括:如权利要求1-5中任一所述的薄膜晶体管。7.一种显示装置,包括:如上述权利要求6中所述的薄膜晶体管。8.一种薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,包括:形成栅极绝缘层;形成有源层,所述有源层包括:层叠设置的第一有源子层和第二有源子层;其中,所述有源层与所述栅极绝缘层层叠设置,所述第二有源子层位于所述栅极绝缘层和所述第一有源子层之间,所述第一有源子层的费米势大于所述第二有源子层的费米势。9.根据权利要求8所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述形成有源层的步骤包括:形成第一有源材料薄膜;形成第二有源材料薄膜;对所述第一有源材料薄膜和所述第二有源材料薄膜进行一次构图工艺,以形成所述第一有源子层的图形和所述第二有源子层的图形。10.根据权利要求9所述的薄膜晶体管的制备方法,其特征在于,所述第一有源材料薄膜和所述第二有源材料薄膜的材料相同;形成第一有源材料薄膜的步骤包括:在氧分压为第一预设值的工艺环境下,通过磁控溅射技术形成第一有源材料薄膜;形成第二有源材料薄膜的步骤包括:在氧分压为第二预设值的工艺环境...

【专利技术属性】
技术研发人员:顾鹏飞刘凤娟
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

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