一种薄膜晶体管及其制备方法和应用

本发明涉及晶体管，尤其涉及一种薄膜晶体管及其制备方法和应用。

背景技术：

1、薄膜晶体管(thin film transistor，简称tft)是一种器件。液晶显示屏及oled显示屏每个像素点的控制都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，因此tft器件尺寸与性能决定了显示屏的分辨率与性能。

2、目前，tft主要有底栅式与顶栅式两种结构组成形式。这两种结构组成的tft都需要通过沉积、光刻、刻蚀等多种步骤形成多层薄膜，不仅结构组成复杂，而且多层膜层的叠加也不利于tft器件小尺寸化。另外，多层膜层的叠加形成的tft为平面结构，其平面结构的横向尺寸越大，显示面板的分辨率越低。

3、因此，提供一种结构简化且尺寸小的薄膜晶体管已成为本领域亟需解决的技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种薄膜晶体管及其制备方法和应用，本发明提供的薄膜晶体的结构简化且尺寸小。

2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

3、本发明提供了一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管由从下到上依次层叠设置的tft背板、第一电极、有源层、第二电极、栅绝缘层和栅电极组成；

4、所述tft背板、第一电极、第二电极和有源层被所述栅绝缘层覆盖，与栅电极隔离；

5、所述栅电极位于所述栅绝缘层的一端或两端；

6、所述第一电极为源电极，所述第二电极为漏电极；或者，所述第一电极为漏电极，所述第二电极为源电极；

7、所述第二电极的层数为单层或多层；当所述第二电极的层数为单层时，所述第二电极的材质为ito材料；当所述第二电极的层数为多层时，所述第二电极的材质为ito材料和叠加在所述ito材料表面的纯金属或合金；所述纯金属或合金为铝、钼、银、铜和钛中的一种元素组成的纯金属或多种元素组成的合金。

8、优选地，当所述第二电极的层数为单层时，所述第二电极的厚度为30nm～60nm；当所述第二电极的层数为多层时，所述第二电极的厚度为50nm～200nm。

9、优选地，所述第一电极和所述栅电极的材质独立地包括铝、钼、银、铜和钛中的一种元素组成的纯金属或多种元素组成的合金；所述第一电极和所述栅电极的厚度独立地为50nm～200nm。

10、优选地，所述有源层的材质为igzo材料；所述有源层的厚度为10nm～100nm。

11、优选地，所述栅绝缘层的材质为siox或sinx，所述栅绝缘层的厚度为

12、本发明还提供了上述技术方案所述薄膜晶体管的制备方法，包括：

13、在tft背板上依次沉积第一电极、有源层、第二电极、栅绝缘层和栅电极，得到薄膜晶体管。

14、优选地，所述有源层沉积完成后还包括依次进行的图形化处理和退火处理；所述退火处理的保温温度为220℃～280℃，退火处理的保温时间为60min～120min，退火处理的气氛为空气。

15、优选地，所述第一电极、有源层、第二电极和栅电极的沉积方式均为磁控溅射沉积；所述磁控溅射沉积的功率独立地为0.2kw～1.0kw，所述磁控溅射沉积的工作气压独立地为10-6pa～10-4pa。

16、优选地，所述栅绝缘层的沉积方式为等离子增强化学气相沉积；所述等离子增强化学气相沉积的功率为0.2kw～1.0kw，所述等离子增强化学气相沉积的工作气压为0.5pa～5pa，所述等离子增强化学气相沉积的沉膜温度为室温～350℃。

17、本发明还提供了上述技术方案所述薄膜晶体管或上述技术方案所述制备方法制备得到的薄膜晶体管在显示面板中的应用。

18、本发明提供的薄膜晶体管，采用第一电极、第二电极垂向布局，栅电极侧向布局的方式，制备得到立式结构的薄膜晶体管横向尺寸较小；而且本发明省略了刻蚀阻挡层的设置，不仅使薄膜晶体管的结构简化，而且使第二电极直接与有源层电接触，减少了刻蚀阻挡层占用的体积，从而可以利用栅绝缘层将第一电极、第二电极和有源层覆盖，薄膜晶体管横向尺寸进一步减小，更有利于提高薄膜晶体管在用于显示面板时的分辨率；另外，本发明通过设置第二电极的层数和材质，使第二电极直接与有源层电接触时保证像素电路使用仍具有良好的稳定性，从而能够在不牺牲器件性能的基础上有效减小薄膜晶体管的尺寸。

19、实施例的结果显示，本发明提供的薄膜晶体管器件开关比≥107，亚域值摆幅为0.44v/dec，阈值电压-0.72v，迁移率为17.2cm2·v-1s-1；而且，本发明提供的薄膜晶体管的垂直器件面积是传统平面器件面积的1/8，尺寸更小。由此可知，本发明提供的薄膜晶体管能够在用于显示面板时具有良好的分辨率和稳定性，且结构简化，尺寸更小。

技术特征：

1.一种薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管由从下到上依次层叠设置的tft背板、第一电极、有源层、第二电极、栅绝缘层和栅电极组成；

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，当所述第二电极的层数为单层时，所述第二电极的厚度为30nm～60nm；当所述第二电极的层数为多层时，所述第二电极的厚度为50nm～200nm。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一电极和所述栅电极的材质独立地包括铝、钼、银、铜和钛中的一种元素组成的纯金属或多种元素组成的合金；所述第一电极和所述栅电极的厚度独立地为50nm～200nm。

4.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层的材质为igzo材料；所述有源层的厚度为10nm～100nm。

5.如权利要求1所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述栅绝缘层的材质为siox或sinx，所述栅绝缘层的厚度为

6.如权利要求1～5任意一项权利要求所述薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：

7.如权利要求6所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述有源层的沉积完成后还包括依次进行的图形化处理和退火处理；所述退火处理的保温温度为220℃～280℃，退火处理的保温时间为60min～120min，退火处理的气氛为空气。

8.如权利要求6所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述第一电极、有源层、第二电极和栅电极的沉积方式均为磁控溅射沉积；所述磁控溅射沉积的功率独立地为0.2kw～1.0kw，所述磁控溅射沉积的工作气压独立地为10-6pa～10-4pa。

9.如权利要求6所述的薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，所述栅绝缘层的沉积方式为等离子增强化学气相沉积；所述等离子增强化学气相沉积的功率为0.2kw～1.0kw，所述等离子增强化学气相沉积的工作气压为0.5pa～5pa，所述等离子增强化学气相沉积的沉膜温度为室温～150℃。

10.如权利要求1～5任意一项所述薄膜晶体管或权利要求6～9任意一项所述制备方法制备得到的薄膜晶体管在显示面板中的应用。

技术总结
本发明提供了一种薄膜晶体管及其制备方法和应用，属于晶体管技术领域。本发明提供的薄膜晶体管，采用第一电极、第二电极垂向布局，栅电极侧向布局的方式，制备得到立式结构的薄膜晶体管横向尺寸较小；而且本发明省略了刻蚀阻挡层的设置，不仅使薄膜晶体管的结构简化，而且使第二电极直接与有源层电接触，减少了刻蚀阻挡层占用的体积，薄膜晶体管横向尺寸进一步减小，更有利于提高薄膜晶体管在用于显示面板时的分辨率；另外，本发明通过设置第二电极的层数和材质，使第二电极直接与有源层电接触时保证像素电路使用仍具有良好的稳定性，从而能够在不牺牲器件性能的基础上有效减小薄膜晶体管的尺寸。

技术研发人员：陈龙龙,李喜峰,张建华,孙本孝
受保护的技术使用者：上海大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16