一种薄膜晶体管、阵列基板及相关制备方法技术

本发明专利技术公开了一种薄膜晶体管、阵列基板及相关制备方法，包括在衬底基板上形成栅电极的图形、有源层的图形、源电极和漏电极的图形。在形成有源层的图形之前还形成导向结构和催化剂颗粒，利用催化剂颗粒与硅具有较低的共熔点、以非晶硅的吉布斯自由能大于结晶硅的吉布斯自由能为驱动力、通过熔融的催化剂颗粒吸收非晶硅形成过饱和硅共熔体，使硅成核生长成为硅基纳米线。并且在生长过程中，非晶硅薄膜在催化剂颗粒的作用下沿着导向结构线性生长，从而获得高密度、高均一性的硅基纳米线。另外，通过对催化剂颗粒的尺寸以及非晶硅薄膜的厚度进行控制还可以实现对硅基纳米线的宽度进行控制。从而实现尺度均一可控的硅基纳米线薄膜晶体管的制备。

【技术实现步骤摘要】
一种薄膜晶体管、阵列基板及相关制备方法
本专利技术涉及半导体
，尤指一种薄膜晶体管、阵列基板及相关制备方法。
技术介绍
硅基纳米线为近年来开发的新型硅基半导体材料，具有一维的尺度结构，更加优异的半导体特性。采用硅基纳米线作为薄膜晶体管沟道可以获得更高的迁移率以及更加稳定的特性。但是，硅基纳米线作为薄膜晶体管沟道材料，其尺度的均一性、可控性尤为重要。为满足显示器件的均一性需求，如何获得尺度均一可控的硅基纳米线薄膜晶体管已成为人们研究的热点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术实施例提供了一种薄膜晶体管、阵列基板及相关制备方法，用以实现尺度均一可控的硅基纳米线薄膜晶体管。本专利技术实施例提供的一种薄膜晶体管的制备方法，包括在衬底基板上形成栅电极的图形、有源层的图形、源电极和漏电极的图形，在形成所述有源层的图形之前，还包括：形成导向结构；在所述导向结构至少一侧形成至少一个催化剂颗粒的图形；其中，所述催化剂颗粒与硅具有温度范围在200℃～1000℃共熔点；形成所述第一有源层的图形，具体包括：形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜；对所述非晶硅薄膜进行退火，使非晶硅由所述催化剂颗粒开始沿所述导向结构的延伸方向生长形成硅基纳米线；去除所述催化剂颗粒，并至少保留所述硅基纳米线，形成所述有源层的图形。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，形成多个导向结构，所述多个导向结构中的任一个均沿第一方向延伸，所述多个导向结构垂直于所述第一方向的截面包括凹凸结构，且所述凹凸结构的每一凹槽内形成有一个所述催化剂颗粒。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，形成多个导向结构，所述多个导向结构中的任一个均沿第一方向延伸，所述多个导向结构垂直于所述第一方向的截面为包括至少一个台阶的阶梯结构，且所述阶梯结构的每一台阶上形成有一个所述催化剂颗粒。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，在形成所述栅电极的图形之后形成所述有源层的图形；形成所述栅电极的图形之后，在形成所述有源层的图形之前，还包括：形成栅极绝缘层；形成多个所述导向结构，具体包括：对所述栅极绝缘层进行构图，形成所述导向结构。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，在形成所述栅电极的图形之后形成所述有源层的图形；形成所述栅电极的图形之后，在形成第一有源层的图形之前，还包括：形成栅极绝缘层；形成多个所述导向结构，具体包括：所述栅电极的图形和覆盖于所述栅电极上的所述栅极绝缘层构成所述导向结构，其中，所述栅电极垂直于所述第一方向的截面包括凹凸结构，或者，所述栅电极垂直于所述第一方向的截面包括至少一个台阶的阶梯结构。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，在形成所述栅电极的图形之前形成所述有源层的图形；形成多个所述导向结构，具体包括：在所述衬底基板上形成介电层，对所述介电层进行构图，形成所述导向结构。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，所述介电层复用为所述阵列基板的缓冲层。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，形成所述催化剂颗粒的图形，具体包括：在形成有所述导向结构的衬底基板上形成所述催化剂膜层；在所述催化剂膜层上形成压印胶；对所述压印胶进行纳米压印工艺，形成压印胶颗粒的图形；以所述压印胶颗粒的图形为掩膜图形对所述催化剂膜层进行刻蚀，形成所述催化剂颗粒的图形。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，形成所述催化剂颗粒的图形，具体包括：在形成有所述导向结构的衬底基板上形成所述催化剂膜层；在所述催化剂膜层上形成压印胶；对所述压印胶进行纳米压印工艺，形成压印胶线的图形；其中所述压印胶线的延伸方向与所述导向结构的延伸方向垂直；以所述压印胶线的图形为掩膜图形对所述催化剂膜层进行刻蚀，形成催化剂线的图形；对所述催化剂线进行等离子体轰击，形成所述催化剂颗粒的图形。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，所述催化剂颗粒的材料包括铟、锡、镍或氧化铟。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，所述催化剂颗粒的粒径为5nm～10μm。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，对所述非晶硅薄膜进行退火时，退火温度为200℃-600℃。相应地，本专利技术实施例还提供了一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管采用本专利技术实施例提供的上述任一种制备方法制备；其中，在所述薄膜晶体管中，所述有源层下方设置有至少一个沿第一方向延伸的导向结构，所述有源层的材料为硅基纳米线，且所述硅基纳米线的延伸方向与所述导向结构的延伸方向相同，且所述导向结构沿所述第一方向的长度大于所述硅基纳米线沿所述方向的长度。相应地，本专利技术实施例还提供了一种阵列基板的制备方法，包括采用本专利技术实施例提供的上述任一种薄膜晶体管的制备方法制备至少一个薄膜晶体管还包括：在所述衬底基板上形成至少一个PN结。可选地，在本专利技术实施例提供的制备方法中，形成所述PN结具体包括：在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜后，对所述非晶硅薄膜进行P掺杂，形成所述PN结的P型区，之后在所述P型区上方形成所述PN结的N型区；或者，在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜后，对所述非晶硅薄膜进行N掺杂，形成所述PN结的N型区，之后在所述N型区上方形成所述PN结的P型区；或者，在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜后，对所述非晶硅薄膜进行P掺杂形成所述PN结的P型区，并对所述非晶硅薄膜进行N掺杂形成所述PN结的N型区；或者，在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜之前，形成所述PN结的P型区，在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜之后，对所述非晶硅薄膜进行N掺杂形成所述PN结的N型区；或者，在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜之前，形成所述PN结的N型区，在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜之后，对所述非晶硅薄膜进行P掺杂形成所述PN结的P型区；或者，在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜之前，形成所述PN结的N型区或P型区，在形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜后，形成所述PN结的P型区或N型区，所述非晶硅薄膜复用为所述PN结的本征区。相应地，本专利技术实施例还提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括至少一个薄膜晶体管和至少一个PN结；在所述薄膜晶体管中，所述有源层下方设置有至少一个沿第一方向延伸的导向结构，所述有源层的材料为硅基纳米线，且所述硅基纳米线的延伸方向与所述导向结构的延伸方向相同，且所述导向结构沿所述第一方向的长度大于所述硅基纳米线沿所述方向的长度。本专利技术有益效果如下：本专利技术实施例提供的一种薄膜晶体管、阵列基板及相关制备方法，包括在衬底基板上形成栅电极的图形、有源层的图形、源电极和漏电极的图形。而在形成有源层的图形之前还形成导向结构和催化剂颗粒，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种薄膜晶体管的制备方法，包括在衬底基板上形成栅电极的图形、有源层的图形、源电极和漏电极的图形，其特征在于，在形成所述有源层的图形之前，还包括：/n形成导向结构；/n在所述导向结构至少一侧形成至少一个催化剂颗粒的图形；其中，所述催化剂颗粒与硅具有温度范围在200℃～1000℃共熔点；/n形成所述第一有源层的图形，具体包括：/n形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜；/n对所述非晶硅薄膜进行退火，使非晶硅由所述催化剂颗粒开始沿所述导向结构的延伸方向生长形成硅基纳米线；/n去除所述催化剂颗粒，并至少保留所述硅基纳米线，形成所述有源层的图形。/n

【技术特征摘要】
1.一种薄膜晶体管的制备方法，包括在衬底基板上形成栅电极的图形、有源层的图形、源电极和漏电极的图形，其特征在于，在形成所述有源层的图形之前，还包括：
形成导向结构；
在所述导向结构至少一侧形成至少一个催化剂颗粒的图形；其中，所述催化剂颗粒与硅具有温度范围在200℃～1000℃共熔点；
形成所述第一有源层的图形，具体包括：
形成覆盖所述催化剂颗粒和所述导向结构的非晶硅薄膜；
对所述非晶硅薄膜进行退火，使非晶硅由所述催化剂颗粒开始沿所述导向结构的延伸方向生长形成硅基纳米线；
去除所述催化剂颗粒，并至少保留所述硅基纳米线，形成所述有源层的图形。


2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成多个导向结构，所述多个导向结构中的任一个均沿第一方向延伸，所述多个导向结构垂直于所述第一方向的截面包括凹凸结构，且所述凹凸结构的每一凹槽内形成有一个所述催化剂颗粒。


3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，形成多个导向结构，所述多个导向结构中的任一个均沿第一方向延伸，所述多个导向结构垂直于所述第一方向的截面为包括至少一个台阶的阶梯结构，且所述阶梯结构的每一台阶上形成有一个所述催化剂颗粒。


4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，在形成所述栅电极的图形之后形成所述有源层的图形；
形成所述栅电极的图形之后，在形成所述有源层的图形之前，还包括：形成栅极绝缘层；
形成多个所述导向结构，具体包括：对所述栅极绝缘层进行构图，形成所述导向结构。


5.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，在形成所述栅电极的图形之后形成所述有源层的图形；
形成所述栅电极的图形之后，在形成第一有源层的图形之前，还包括：形成栅极绝缘层；
形成多个所述导向结构，具体包括：所述栅电极的图形和覆盖于所述栅电极上的所述栅极绝缘层构成所述导向结构，其中，所述栅电极垂直于所述第一方向的截面包括凹凸结构，或者，所述栅电极垂直于所述第一方向的截面包括至少一个台阶的阶梯结构。


6.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，在形成所述栅电极的图形之前形成所述有源层的图形；
形成多个所述导向结构，具体包括：在所述衬底基板上形成介电层，对所述介电层进行构图，形成所述导向结构。


7.一种薄膜晶体管...

【专利技术属性】
技术研发人员：董学，袁广才，关峰，
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