有源层、薄膜晶体管、阵列基板、显示装置及制备方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种有源层、薄膜晶体管、阵列基板、显示装置及制备方法，属于平板显示领域。该有源层的材料为氧化锆铟，氧化锆铟的化学式为ZrxIn100-xOy，其中，0.1≤x≤20，y＞0。利用本发明专利技术提供的有源层，可采用全直流溅射制备得到各种结构类型，例如底栅交错结构的薄膜晶体管，并保证所得到的薄膜晶体管的载流子迁移率高，电学均匀性高，而且能保证栅极绝缘层的厚度可控。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及平板显示领域，特别涉及一种有源层、薄膜晶体管、阵列基板、显示装置及制备方法。
技术介绍
在平板显示，尤其是有机电致发光显示领域，作为其产业核心的薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，简称TFT)受到愈来愈多的关注。目前薄膜晶体管主要包括：基板、栅极、栅极绝缘层、有源层、源电极和漏电极，其中，源电极和漏电极覆盖在有源层上，以在有源层上形成背沟道结构，进而实现该薄膜晶体管的小尺寸和小寄生电容。目前，薄膜晶体管中背沟道结构常用的材料有硅材料、氧化物半导体材料等，而基于氧化物半导体材料，例如氧化锡、氧化锌等制备得到的背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管具有迁移率高、对可见光透明、可大面积均匀性等优点，受到业界广泛瞩目。但是，由于氧化物半导体材料的电导率较低，通常采用射频溅射的方法制备。相比于直流溅射，射频溅射具有速度慢、需要调匹配、工艺重复差、多元薄膜的成分不均匀以及射频辐射大等缺点，因此难以实现工业化。此外，大多数氧化物半导体材料对酸敏感，很容易在酸蚀刻过程中被腐蚀，难以实现在其上直接刻蚀来形成源电极和漏电极，限制了其规模化应用。为了解决如上问题，现有技术提供了一种背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的制备方法，包括以下步骤：1)在基板上采用直流溅射的方法制备第一薄膜层，然后将所制备的第一薄膜层采用湿法刻蚀的方法图形化得到第一图形化薄膜层，第一图形化薄膜层具有栅极形状；2)采用直流溅射的方法制备第二薄膜层，然后将所制备的第二薄膜层采用湿法刻蚀的方法图形化得到第二图形化薄膜层，第二图形化薄膜层具有有源层形状；3)采用直流溅射的方法制备第三薄膜层，然后将所制备的第三薄膜层采用湿法刻蚀的方法图形化得到第三图形化薄膜层，第三图形化薄膜层的形状与源极、漏极形状对应；4)将步骤3)所制备的半成品整体置入电化学氧化反应设备中进行电化学氧化，使第二图形化薄膜层完全氧化形成第二氧化物层，并将第一图形化薄膜层部分氧化，使得第一图形化薄膜层的上表面形成与第一薄膜层材料对应的氧化物层作为第一氧化物层，第一薄膜层未被氧化的部分作为剩余第一薄膜层。具体地，第二薄膜层为锌、锡等金属、合金或者金属与氧化物半导体的混合材料，以形成氧化物半导体的第二氧化物层，作为背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的有源层；第一氧化物层为绝缘氧化物，作为背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的栅极绝缘层；第一薄膜层为导电性材料，剩余第一薄膜层作为背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的栅极；第三薄膜层的材料为导电氧化物，第三图形化薄膜层作为背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的源极、漏极。然而，专利技术人发现现有技术至少存在以下技术问题：为了在第二薄膜层上直接刻蚀得到源极和漏极，现有技术使用对酸不敏感的金属锌、锡材料作为有源层的材料，将造成必须在源极和漏极形成后，再通过电化学氧化方法将第二薄膜层电氧化成氧化物半导体有源层，同时将第一薄膜层部分氧化成栅极绝缘层。如此形成的薄膜晶体管的结构将非常受限，例如无法形成底栅交错结构，且难以控制栅极绝缘层的厚度。
技术实现思路
本专利技术实施例所要解决的技术问题在于，提供了一种可适于全直流溅射制备得到结构多样化的，背沟道刻蚀型氧化物薄膜晶体管的有源层，以及基于其制备得到的薄膜晶体管、阵列基板、显示装置，以及相关制备方法。具体技术方案如下：第一方面，本专利技术实施例提供了一种有源层，其中，所述有源层的材料为氧化锆铟，所述氧化锆铟的化学式为ZrxIn100-xOy，其中0.1≤x≤20，y＞0。具体地，作为优选，所述有源层的载流子浓度大于等于1×1017cm-3；所述有源层的载流子迁移率大于等于20cm2/Vs。具体地，作为优选，当对所述有源层退火之前，所述有源层在40％-60％质量浓度的磷酸中的刻蚀速率大于等于60nm/min；当以150-220℃的温度对所述有源层退火至少30min后，所述有源层在所述磷酸中的刻蚀速率小于等于10nm/min。第二方面，本专利技术实施例提供了一种薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管包括本发明实施例提供的上述任意一种有源层。具体地，作为优选，所述薄膜晶体管呈底栅交错结构，包括基板、栅极、栅极绝缘层、有源层、源极和漏极；所述栅极位于所述基板上；所述栅极绝缘层覆盖所述栅极且同时位于所述基板上；所述有源层位于所述栅极绝缘层上，且与所述栅极对应；所述源极和所述漏极分别与所述有源层的两端电连接，并在所述有源层上形成背沟道结构。具体地，作为优选，所述基板为玻璃基板、柔性聚合物衬底、硅片、金属箔片或石英基板。具体地，作为优选，所述栅极为铝层、铝合金层、钽层、钽合金层、钼层或其组合。具体地，作为优选，所述栅极绝缘层的材料为通过电化学氧化法制备得到的绝缘氧化物。具体地，作为优选，所述绝缘氧化物为氧化铝、氧化钼、氧化钽或氧化铝钕。具体地，作为优选，所述源极和所述漏极的材料均为可被酸刻蚀的导电金属材料。具体地，作为优选，所述导电金属材料为铝、钼、钽或铝钕合金。具体地，作为优选，所述基板上涂覆有一层缓冲层或水氧阻隔层。具体地，作为优选，所述栅极的厚度为100-800nm，所述栅极绝缘层的厚度为30-600nm，所述有源层的厚度为10-200nm，所述源极和所述漏极的厚度均为100-1000nm。第三方面，本专利技术实施例提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括本专利技术实施例提供的上述任意一种薄膜晶体管。第四方面，本专利技术实施例提供了一种显示装置，所述显示装置包括本专利技术实施例提供的上述任意一种阵列基板。第五方面，本专利技术实施例提供了一种有源层的制备方法，所述制备方法包括：采用直流溅射制备得到预设厚度的氧化锆铟薄膜，然后采用湿法刻蚀图形化得到有源层；所述氧化锆铟的化学式为ZrxIn100-xOy，其中0.1≤x≤20，y＞0。具体地，作为优选，在40％-60％质量浓度的磷酸中，以150-220℃的温度对湿法刻蚀后的所述氧化锆铟薄膜进行退火至少30min。第六方面，本专利技术实施例提供了一种薄膜晶体管的制备方法，其中，所述制备方法包括以下步骤：步骤a、采用直流溅射使栅极材料在基板上形成预设厚度的第一薄膜层，然后采用湿法刻蚀图形化得到栅极；步骤b、采用电化学氧化方法使栅极绝缘层材料在所述栅极上形成预设厚度的栅极绝缘层；步骤c、采用直流溅射在所述栅极绝缘层上形成预设厚度的氧化锆铟薄膜，然后采用湿法刻蚀图形化得到有源层，其中，所述氧化锆铟的化学式为ZrxIn100-xOy，其中0.1≤x≤20，y＞0；步骤d本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种有源层，其特征在于，所述有源层的材料为氧化锆铟，所述氧化锆铟的化学式为ZrxIn100‑xOy，其中，0.1≤x≤20，y＞0。

【技术特征摘要】
1.一种有源层，其特征在于，所述有源层的材料为氧化锆铟，所述氧化锆铟的化学式为
ZrxIn100-xOy，其中，0.1≤x≤20，y＞0。
2.根据权利要求1所述的有源层，其特征在于，所述有源层的载流子浓度大于等于1×
1017cm-3；所述有源层的载流子迁移率大于等于20cm2/Vs。
3.根据权利要求1所述的有源层，其特征在于，当对所述有源层退火之前，所述有源层
在40％-60％质量浓度的磷酸中的刻蚀速率大于等于60nm/min；
当以150-220℃的温度对所述有源层退火至少30min后，所述有源层在所述磷酸中的刻
蚀速率小于等于10nm/min。
4.一种薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管包括权利要求1-3任一项所述的有源
层。
5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管呈底栅交错结构，
包括基板、栅极、栅极绝缘层、有源层、源极和漏极；
所述栅极位于所述基板上；所述栅极绝缘层覆盖所述栅极且同时位于所述基板上；所
述有源层位于所述栅极绝缘层上，且与所述栅极对应；所述源极和所述漏极分别与所述有
源层的两端电连接，并在所述有源层上形成背沟道结构。
6.根据权利要求5所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述基板为玻璃基板、柔性聚合物
衬底、硅片、金属箔片或石英基板。
7.根据权利要求5所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述栅极为铝层、铝合金层、钽层、
钽合金层、钼层或其组合。
8.根据权利要求5所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述栅极绝缘层的材料为通过电化
学氧化法制备得到的绝缘氧化物。
9.根据权利要求8所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述绝缘氧化物为氧化铝、氧化钼、
氧化钽或氧化铝钕。
10.根据权利要求5所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述源极和所述漏极的材料均为
可被酸刻蚀的导电金属材料。
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【专利技术属性】
技术研发人员：闫梁臣，袁广才，徐晓光，王磊，彭俊彪，兰林锋，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，华南理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11