薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板技术

本发明专利技术公开了一种薄膜晶体管，包括形成在衬底基板上的有源层、栅电极、源电极和漏电极，其中，所述源电极和漏电极相互间隔设置，所述源电极与所述有源层之间以及所述漏电极与所述有源层之间分别设置有导电碳膜，所述源电极和所述漏电极通过所述导电碳膜分别电性连接至所述有源层，所述源电极和所述漏电极的材料为金属铜。本发明专利技术还公开了如上所述薄膜晶体管的制备方法以及包含如上所述薄膜晶体管的阵列基板。

Thin film transistor, method for producing the same, and array substrate

The invention discloses a thin film transistor includes forming an active layer, a gate electrode, a source electrode and a drain electrode on a substrate, wherein, the source electrode and the drain electrode is spaced between the source electrode and the active layer and the drain conductive carbon film are respectively arranged between the electrode and the the active layer, the source electrode and the drain electrode through the conductive carbon film is respectively and electrically connected to the active layer, the source electrode and the drain electrode material for metal copper. The invention also discloses a method for preparing the thin film transistor as described above, and an array substrate including the thin film transistor as described above.

【技术实现步骤摘要】
薄膜晶体管及其制备方法、阵列基板
本专利技术涉及半导体器件
,尤其涉及一种薄膜晶体管及其制备方法，还涉及包含该薄膜晶体管的阵列基板。
技术介绍
平板显示装置具有机身薄、省电、无辐射等众多优点，得到了广泛的应用。现有的平板显示装置主要包括液晶显示装置(LiquidCrystalDisplay，LCD)及有机电致发光显示装置(OrganicLightEmittingDisplay，OLED)。薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，TFT)是平板显示装置的重要组成部分，可形成在玻璃基板或塑料基板上，通常作为开光装置和驱动装置用在诸如LCD、OLED。在显示面板工业中，随着目前显示行业中大尺寸化，高解析度的需求越来越强烈，对有源层半导体器件充放电提出了更高的要求。IGZO(indiumgalliumzincoxide，铟镓锌氧化物)是一种含有铟、镓和锌的非晶氧化物，其具有高迁移率，载流子迁移率是非晶硅的20～30倍，可以大大提高TFT对像素电极的充放电速率，具有高开态电流、低关态电流可以迅速开关，提高像素的响应速度，实现更快的刷新率，同时更快的响应也大大提高了像素的行扫描速率，使得超高分辨率在显示面板中成为可能。随着显示面板的分辨率升高和尺寸的增大，“信号延迟”现象将更加严重，降低布线电阻成为一项迫切的需求。Cu的导电性仅次于Ag，而且原材料价格低廉，被认为是最有希望的低电阻率布线材料，现有技术中已有使用Cu作为TFT的源/漏电极的材料。但是，Cu原子在热或电场应力下易扩散至氧化物半导体有源层，导致TFT电学性能劣化和可靠性降低。Cu原子的内层电子轨道全满，外层电子轨道半满，其化学活性较弱，难以与大多数衬底键合，材料层之间的粘附性很差。为了阻止Cu的扩散及增加Cu的粘附性，常用的方法是在Cu和衬底(绝缘层或氧化物半导体有源层)之间引入“阻挡层”。通常使用钛(Ti)、钽(Ta)、钼(Mo)等难熔金属，这些金属与衬底和Cu之间的粘附性都较好，同时起到阻止Cu扩散的作用。然而，在引入难熔金属作为“阻挡层”之后，由于Cu和作为“阻挡层”的金属的刻蚀特性存在差异，在制备源/漏电极的构图工艺中，刻蚀工艺通常比较复杂，并且刻蚀效果往往不理想，增加了工艺难度。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种薄膜晶体管，通过对薄膜晶体管的结构的改进，获得了较低的布线电阻并且降低了工艺难度，其应用于显示面板的阵列基板中，有利于获得超高分辨率在显示面板。为了实现上述目的，本专利技术采用了如下的技术方案：一种薄膜晶体管，包括形成在衬底基板上的有源层、栅电极、源电极和漏电极，其中，所述源电极和漏电极相互间隔设置，所述源电极与所述有源层之间以及所述漏电极与所述有源层之间分别设置有导电碳膜，所述源电极和所述漏电极通过所述导电碳膜分别电性连接至所述有源层，所述源电极和所述漏电极的材料为金属铜。其中，所述导电碳膜为一层以上的石墨烯薄膜。其中，所述导电碳膜的厚度为0.3～1nm。其中，所述有源层的材料为金属氧化物半导体材料。其中，所述金属氧化物半导体材料选自ZnO、InZnO、ZnSnO、GaInZnO和ZrInZnO中的任意一种或两种以上。其中，所述薄膜晶体管为底栅结构的薄膜晶体管；所述栅电极形成于所述衬底基板上，所述栅电极上覆设有栅极绝缘层，所述有源层形成于所述栅极绝缘层上且相对位于所述栅电极的上方，所述源电极和漏电极相互间隔地形成于所述有源层上。如上所述的薄膜晶体管的制备方法，其包括步骤：S1、提供衬底基板并通过第一次构图工艺制备形成图案化的栅电极；S2、在所述衬底基板上制备形成栅极绝缘层；S3、在所述栅极绝缘层上通过第二次构图工艺制备形成图案化的有源层；S4、在所述有源层上制备形成导电碳膜；S5、在所述导电碳膜上通过第三次构图工艺制备形成图案化的源电极和漏电极；其中，所述源电极和漏电极相互间隔地设置，所述有源层对应于所述源电极和漏电极相互间隔的区域形成沟道区；S6、去除对应于所述沟道区上方的导电碳膜，获得所述薄膜晶体管。其中，在所述有源层上制备形成导电碳膜的步骤具体包括：S41、提供一支撑衬底，在所述支撑衬底上沉积形成导电碳膜；S42、将所述导电碳膜转移结合到所述有源层上；S43、去除所述支撑衬底。其中，步骤S6中，应用等离子体表面处理工艺或者是高温加热去除对应于所述沟道区上方的导电碳膜。本专利技术的另一方面是提供一种薄膜晶体管阵列基板，其包括衬底基板以及阵列设置于所述衬底基板上的薄膜晶体管，每一所述薄膜晶体管电性连接有一像素电极，其中，所述薄膜晶体管为如上所述的薄膜晶体管。本专利技术实施例中提供的薄膜晶体管，源电极与有源层之间以及漏电极与有源层之间分别设置有导电碳膜，由此：(1)、源电极和漏电极的材料可以直接使用纯Cu材料，使用低成本的材料即可获得较低的布线电阻；(2)、导电碳膜可以作为刻蚀阻挡层，在进行源/漏电极的构图工艺时，纯Cu金属膜相对现有技术的Mo/Cu或Ti/Cu等金属膜更容易刻蚀，并且刻蚀效果更佳，不仅降低了工艺难度，也提高了器件的电气性能；(3)、导电碳膜具有良好的导电性能，不会影响源/漏电极与有源层的电连接，并且导电碳膜可以阻挡源/漏电极的Cu原子扩散至氧化物半导体有源层。基于以上，该薄膜晶体管应用于显示面板的阵列基板中，有利于获得超高分辨率在显示面板。附图说明图1是本专利技术实施例提供的薄膜晶体管的结构示意图；图2a-图2f是本专利技术实施例中的薄膜晶体管的制备方法中，各个步骤得到的器件结构的示例性图示；图3a-图3c是本专利技术实施例中的在有源层上制备形成导电碳膜的示例性图示；图4是本专利技术实施例提供的阵列基板的结构示意图；图5是本专利技术实施例提供的显示装置的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。这些优选实施方式的示例在附图中进行了例示。附图中所示和根据附图描述的本专利技术的实施方式仅仅是示例性的，并且本专利技术并不限于这些实施方式。在此，还需要说明的是，为了避免因不必要的细节而模糊了本专利技术，在附图中仅仅示出了与根据本专利技术的方案密切相关的结构和/或处理步骤，而省略了与本专利技术关系不大的其他细节。本实施例首先提供了一种薄膜晶体管，参阅图1，所述薄膜晶体管2形成于衬底基板1上，所述薄膜晶体管2包括栅电极21、栅极绝缘层22、有源层23、源电极24和漏电极25。具体地，如图1所示，本实施例提供的薄膜晶体管2是底栅型的薄膜晶体管，所述栅电极21形成于所述衬底基板1上，所述栅电极21上覆设有栅极绝缘层22，所述有源层23形成于所述栅极绝缘层22上且相对位于所述栅电极21的上方，所述源电极24和漏电极25相互间隔地形成于所述有源层23上，所述源电极24和漏电极25与所述有源层23分别电性连接。进一步地，如图1所示，所述源电极24与所述有源层23之间以及所述漏电极25与所述有源层23之间分别设置有导电碳膜26，所述源电极24和所述漏电极25通过所述导电碳膜26分别电性连接至所述有源层23。需要说明的是，在另外的一些实施例中，所述薄膜晶体管2也可以设计顶栅型结构的薄膜晶体管。其中，所述源电极24和所述漏电极25的材料采用金属铜(Cu)。所述导电碳膜26可以是由石墨烯材料制备本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种薄膜晶体管，包括形成在衬底基板上的有源层、栅电极、源电极和漏电极，其特征在于，所述源电极和漏电极相互间隔设置，所述源电极与所述有源层之间以及所述漏电极与所述有源层之间分别设置有导电碳膜，所述源电极和所述漏电极通过所述导电碳膜分别电性连接至所述有源层，所述源电极和所述漏电极的材料为金属铜。

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管，包括形成在衬底基板上的有源层、栅电极、源电极和漏电极，其特征在于，所述源电极和漏电极相互间隔设置，所述源电极与所述有源层之间以及所述漏电极与所述有源层之间分别设置有导电碳膜，所述源电极和所述漏电极通过所述导电碳膜分别电性连接至所述有源层，所述源电极和所述漏电极的材料为金属铜。2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述导电碳膜为一层以上的石墨烯薄膜。3.根据权利要求1或2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述导电碳膜的厚度为0.3～1nm。4.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层的材料为金属氧化物半导体材料。5.根据权利要求4所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，所述金属氧化物半导体材料选自ZnO、InZnO、ZnSnO、GaInZnO和ZrInZnO中的任意一种或两种以上。6.根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管为底栅结构的薄膜晶体管；所述栅电极形成于所述衬底基板上，所述栅电极上覆设有栅极绝缘层，所述有源层形成于所述栅极绝缘层上且相对位于所述栅电极的上方，所述源电极和漏电极相互间隔地形成于所述有源层上。7.一种如权利要求1-6任一所述的薄膜晶体管的制备方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨清斗，王质武，
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