一种薄膜晶体管、显示基板以及液晶显示装置的制造方法
【专利摘要】本申请提供一种薄膜晶体管、显示基板以及液晶显示装置，以提高薄膜晶体管的开启电流，降低薄膜晶体管的关闭电流。本申请提供的薄膜晶体管，包括：依次设置于衬底基板之上的栅极、栅极绝缘层和有源层，还包括：设置于所述有源层之上的源极，以及设置于所述栅极绝缘层与所述有源层之间的漏极。
【专利说明】
一种薄膜晶体管、显示基板以及液晶显示装置
技术领域
[0001]本申请涉及液晶显示领域，尤其涉及一种薄膜晶体管、显示基板以及液晶显示装置。
【背景技术】
[0002]薄膜晶体管液晶显不器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)具有体积小、功耗低、无辐射、制造成本相对较低等特点，在当前的平板显示器市场占据了主导地位。
[0003]现有技术TFT-LCD的底栅型薄膜晶体管通常包括依次位于衬底基板之上的栅极、栅极绝缘层、有源层、源极以及漏极，其中，源极与漏极通常设置在同一层。在栅极加高电平时，有源层的电子通常会向下移动，在靠近栅极一侧的表面形成电子导电层，源极的电子经由有源层的导电层进而到达漏极，进而实现薄膜晶体管的导通。
[0004]但现有技术的薄膜晶体管，其开启电流1-on较低，关闭电流Ι-off较大，并不利于液晶显示面板向高分辨率的方向发展。
【发明内容】
[0005]本申请的目的是提供一种薄膜晶体管、显示基板以及液晶显示装置，以提高薄膜晶体管的开启电流1-on，降低薄膜晶体管的关闭电流1-of f。
[0006]本申请的目的是通过以下技术方案实现的:
[0007]本申请实施例一提供一种薄膜晶体管，包括:依次设置于衬底基板之上的栅极、栅极绝缘层和有源层，还包括:设置于所述有源层之上的源极，以及设置于所述栅极绝缘层与所述有源层之间的漏极。
[0008]本申请实施例一提供的薄膜晶体管为底栅型薄膜晶体管，该薄膜晶体管在衬底基板之上设置有栅极，在栅极之上设置有栅极绝缘层，在栅极绝缘层之上设置有有源层，其中，源极设置于有源层之上，而漏极设置于栅极绝缘层和有源层之间，源极与漏极分别位于不同层，在薄膜晶体的栅极加高电平时，有源层内部的电子向与栅极相对的表面移动，并在该面形成电子导电层，进而可以使源极的电子在经过源极正下方相对应的部分有源层之后，可以由形成的导电层直接到达移动漏极，即，可以使电子在到达漏极的过程中，不经过现有技术中的第三路径，缩短了电子的移动路径，进而使本申请实施例一提供的底栅型薄膜晶体管相对现有技术的底栅型薄膜晶体管，可以具有较高的开启电流，避免了电子在到达漏极正下方相对应的部分有源层时，还需从有源层的与栅极相对的表面向与栅极相背的表面进行扩散;而在栅极处于低电平时，有源层内的空穴向有源层的与栅极相对的表面移动，使有源层内部的电子和空穴分布均匀，薄膜晶体管几乎不导电，使薄膜晶体管具有较低的关闭电流，进而可以避免现有技术的薄膜晶体管，由于在有源层的与栅极相背的表面存在少量电子，会使源极和漏极之间形成导电回路，使现有技术的薄膜晶体管存在关闭电流较高的问题。
[0009]本申请实施例二提供一种薄膜晶体管，包括:依次设置于衬底基板之上的有源层、栅极绝缘层和栅极，还包括:设置于所述衬底基板与所述有源层之间的源极，以及设置于所述有源层与所述栅极绝缘层之间的漏极。
[0010]本申请实施例二提供的薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管，该薄膜晶体管在衬底基板之上设置有有源层，在有源层之上设置有栅极绝缘层，在栅极绝缘层之上设置有栅极，其中，源极设置于衬底基板与有源层之间，而漏极设置于有源层与栅极绝缘层之间，源极与漏极分别位于不同层，在薄膜晶体的栅极加高电平时，有源层内部的电子向与栅极相对的表面移动，并在该表面形成电子导电层，进而可以使源极的电子在经过源极正上方相对应的部分有源层之后，可以由形成的导电层直接移动到漏极，即，缩短了电子的移动路径，进而使本申请实施例二提供的顶栅型薄膜晶体管相对现有技术的顶栅型薄膜晶体管，可以具有较高的开启电流，相对于现有技术中的顶栅型薄膜晶体管，可以避免电子在到达漏极正上方相对应的部分有源层时，还需从有源层的与栅极相对的表面向与栅极相背的表面进行扩散;而在栅极处于低电平时，有源层内的空穴向有源层的与栅极相对的表面移动，使有源层内部的电子和空穴分布均匀，该顶栅型薄膜晶体管几乎不导电，使薄膜晶体管具有较低的关闭电流，进而可以避免现有技术的顶栅型薄膜晶体管，由于在有源层的与栅极相背的表面存在少量电子，会使源极和漏极之间形成导电回路，使现有技术的顶栅型薄膜晶体管存在关闭电流较高的问题。
[0011]优选的，对于本申请实施例二所提供的薄膜晶体管，所述薄膜晶体管还包括遮光层，所述遮光层位于所述衬底基板与所述有源层之间，所述源极位于所述遮光层和所述有源层之间，其中，所述有源层在衬底基板上的垂直投影位于所述遮光层在衬底基板上的垂直投影内。
[0012]在本申请实施例中，所述遮光层的垂直投影覆盖所述有源层的垂直投影，可以避免有源层在受光照时会导致薄膜晶体管的关闭电流较大的问题。
[0013]优选的，对于本申请实施例一和本申请实施例二所提供的薄膜晶体管，所述源极与所述有源层之间还设置有第一欧姆接触层，所述漏极与所述有源层之间还设置有第二欧姆接触层。
[0014]优选的，所述第一欧姆接触层和所述第二欧姆接触层的材质为η型掺杂非晶硅N+a~si ο
[0015]优选的，对于本申请实施例一和本申请实施例二所提供的薄膜晶体管，所述漏极还与部分像素电极连接，所述部分像素电极位于所述漏极与所述栅极绝缘层之间。
[0016]优选的，所述有源层的材质为非晶娃a_s1、p型掺杂娃p-Si或金属氧化物。
[0017]本申请实施例三提供一种显示基板，包括本申请实施例一或本申请实施例二所提供的所述的薄膜晶体管。
[0018]本申请实施例四提供一种液晶显示装置，包括如本申请实施例三提供的所述的显不基板。
【附图说明】
[0019]图1为现有技术的底栅型薄膜晶体管的结构示意图；
[0020]图2为本申请实施例一提供的一种底栅型薄膜晶体管的结构示意图；
[0021]图3为本申请实施例一提供的另一种底栅型薄膜晶体管的结构示意图；
[0022]图4为本申请实施例二提供的一种顶栅型薄膜晶体管的结构示意图；
[0023]图5为本申请实施例二提供的衬底基板上设置有遮光层的顶栅型薄膜晶体管的结构示意图；
[0024]图6为本申请实施例二提供的另一种顶栅型薄膜晶体管的结构示意图；
[0025]图7为本申请实施一提供的底栅型薄膜晶体管与现有技术的底栅型薄膜晶体管的1-on和1-off对照示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面结合说明书附图对本申请实施例的实现过程进行详细说明。需要注意的是，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
[0027]图1所示为现有技术TFT-LCD的底栅型薄膜晶体管结构示意图，其中，该薄膜晶体管在衬底基板I上设置有栅极2，在栅极2之上设置有栅极绝缘层3，在栅极绝缘层3之上设置有有源层4，在有源层4之上设置有源极5与漏极6，源极5与有源层4之间还设置有改善其二者之间接触电阻的第一欧姆接触层7，漏极6与有源层4之间还设置有改善其二者之间接触电阻的第二欧姆接触层8。漏极6—般还与像素电极9相连。
[0028]其中，现有技术的薄膜晶体管，其源极5和漏极6—般设置在同一层，在薄膜晶体管的栅极2加高电平时，有源层4的电子向与栅极2相对的下表面移动，在有源层4的下表面形成电子导电层。源极5的电子要到达漏极6，通常至少需要经过三段路径，S卩，由源极5移动到有源层4的与栅极2相对的下表面，为第一路径，如图中箭头AB所示;在有源层4内部，沿形成的电子导电层，由与源极5对应的一端移动到与漏极6对应的一端，为第二路径，如图中箭头CD所示;而后，在漏极6下方，由有源层4的与栅极2相对的表面扩散到与栅极2相背的表面并到达漏极6，为第三路径，如图中箭头EF所示。薄膜晶体管的电子在由源极到达漏极的过程中，所经过的较多的运动路径通常会使得薄膜晶体管的开启电流1-on较低。另外，现有技术中的薄膜晶体管，在有源层4的与栅极2相背的表面通常会存在少量的电子积累，可以使源极5和漏极6形成导电回路，使薄膜晶体管的关闭电流1-off较大。较低的开启电流以及较高的关闭电流限制了液晶显示面板向高分辨率的方向发展。
[0029]针对现有技术薄膜晶体管存在的开启电流1-on较低，关闭电流1-off较大的问题，本申请实施例一，提供一种薄膜晶体管，如图2所示，包括:依次设置于衬底基板11之上的栅极12、栅极绝缘层13和有源层14，该薄膜晶体管还包括:设置于有源层14之上的源极15，以及设置于栅极绝缘层13与有源层14之间的漏极16。其中，漏极16—般还与部分像素电极19连接，以使薄膜晶体管在导通时，可以将源极15的电学信号传输到像素电极19，以使像素电极19进行相应显示。当然，像素电极19还包括其余像素电极部分，与漏极16连接的部分像素电极与其余像素电极部分共同构成整体的像素电极19。
[0030]本申请实施例一提供的薄膜晶体管为底栅型薄膜晶体管，该薄膜晶体管在衬底基板11之上设置有栅极12，在栅极12之上设置有栅极绝缘层13，在栅极绝缘层13之上设置有有源层14，其中，源极15设置于有源层14之上，而漏极16设置于栅极绝缘层13和有源层14之间，源极15与漏极16分别位于不同层，在薄膜晶体的栅极12加高电平时，有源层14内部的电子向与栅极12相对的表面移动，并在该面形成电子导电层，进而可以使源极15的电子在经过源极15正下方相对应的部分有源层14之后，可以由形成的导电层直接到达移动漏极16，即，可以使电子在到达漏极16的过程中，不经过现有技术中的第三路径，缩短了电子的移动路径，进而使本申请实施例一提供的底栅型薄膜晶体管相对现有技术的底栅型薄膜晶体管，可以具有较高的开启电流，避免了现有技术的薄膜晶体管的电子在到达漏极16正下方相对应的部分有源层14时，还需从有源层14的与栅极12相对的表面向与栅极12相背的表面进行扩散的问题;而在栅极12处于低电平时，有源层14内的空穴向有源层14的与栅极12相对的表面移动，使有源层14内部的电子和空穴分布均匀，薄膜晶体管几乎不导电，使薄膜晶体管具有较低的关闭电流，进而可以避免现有技术的薄膜晶体管，由于在有源层14的与栅极12相背的表面存在少量电子，会使源极15和漏极16之间形成导电回路，使现有技术的薄膜晶体管存在关闭电流较高的问题。
[0031]在具体实施时，对于本申请实施例一提供的薄膜晶体管，如图3所示，为了降低源极15和漏极16与有源层14之间的接触电阻，在源极15与有源层14之间还可以设置第一欧姆接触层17，在漏极16与有源层14之间还可以设置第二欧姆接触层18。其中，第一欧姆接触层17和第二欧姆接触层18的材质一般相同，具体可以为η型掺杂非晶硅N+a-si，当然，还可以为其它能够改善源极15和漏极16与有源层14的接触电阻的其他材质，在具体实施时，可以根据需要进行灵活设置，在此不做限制。对于第一欧姆接触层17和第二欧姆接触层18，在薄膜晶体管的具体制作过程中，可以通过一次掩模制作工艺，同时形成第一欧姆接触层17和第二欧姆接触层18。
[0032]本申请实施例二，提供一种薄膜晶体管，如图4所示，包括:依次设置于衬底基板21之上的有源层24、栅极绝缘层23和栅极22，其中，该薄膜晶体管还包括:设置于衬底基板21与有源层24之间的源极25，以及设置于有源层24与栅极绝缘层23之间的漏极26。同样，对于本申请实施例二提供的薄膜晶体管，其漏极26—般也还与部分像素电极29连接，以使薄膜晶体管在导通时，可以将源极25的电学信号传输到像素电极29，以使像素电极29进行相应显不O
[0033]本申请实施例二提供的薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管，该薄膜晶体管在衬底基板21之上设置有有源层24，在有源层24之上设置有栅极绝缘层23，在栅极绝缘层23之上设置有栅极22，其中，源极25设置于衬底基板21与有源层24之间，而漏极26设置于有源层24与栅极绝缘层23之间，源极25与漏极26分别位于不同层，在薄膜晶体的栅极22加高电平时，有源层24内部的电子向与栅极22相对的表面移动，并在该表面形成电子导电层，可以使源极25的电子在经过源极25正上方相对应的部分有源层24之后，可以由形成的导电层直接移动到漏极26，缩短了电子的移动路径，进而使本申请实施例二提供的顶栅型薄膜晶体管相对现有技术的顶栅型薄膜晶体管，可以具有较高的开启电流，可以避免现有技术中的顶栅型薄膜晶体管的电子在到达漏极正上方相对应的部分有源层24时，还需从有源层24的与栅极22相对的表面向与栅极22相背的表面进行扩散;而在栅极22处于低电平时，有源层24内的空穴向有源层24的与栅极22相对的表面移动，使有源层24内部的电子和空穴分布均匀，该顶栅型薄膜晶体管几乎不导电，使薄膜晶体管具有较低的关闭电流，进而可以避免现有技术的顶栅型薄膜晶体管，由于在有源层24的与栅极22相背的表面存在少量电子，会使源极25和漏极26之间形成导电回路，使现有技术的顶栅型薄膜晶体管存在关闭电流较高的问题。
[0034]在具体实施时，为了避免有源层24在受光照时会产生光生载流子，而导致薄膜晶体管的关闭电流较大的问题，对于本申请实施例二提供的顶栅型薄膜晶体管，如图5所示，薄膜晶体管还包括遮光层20，遮光层20位于衬底基板21与有源层24之间，源极25位于遮光层20和有源层24之间，其中，有源层24在衬底基板21上的垂直投影位于遮光层20在衬底基板21上的垂直投影内。
[0035]对于本申请实施例二提供的薄膜晶体管，在改善源极25和漏极26与有源层24之间的接触电阻方面，与本申请实施例一类似，在具体实施时，如图6所示，为了降低源极25和漏极26与有源层24之间的接触电阻，在源极25与有源层24之间也可以设置第一欧姆接触层27，在漏极26与有源层24之间也可以设置第二欧姆接触层28。同样，第一欧姆接触层27和第二欧姆接触层28的材质一般相同，具体可以为η型掺杂非晶硅N+a-si，在薄膜晶体管的具体制作过程中，可以通过一次掩模制作工艺，同时形成第一欧姆接触层27和第二欧姆接触层
28 ο
[0036]需要说明的是，对于本申请实施例一和本申请实施例二提供的薄膜晶体管，其有源层的材质可以为非晶娃a-si，也可以为P型掺杂娃p-Si，也可以金属氧化物，在具体实施时，可以根据需要进行灵活设置，在此不做限制。具体的金属氧化物可以为含有In、Zn、Ga和Sn中的至少一种的金属氧化物，例如，具体可以为InGaZnO或InSnZnO。
[0037]如图7所示，为本申请实施例一提供的底栅型薄膜晶体管与现有技术的底栅型薄膜晶体管的1-on和1-of f实验对照图。其中，本申请实施例一提供的TFT结构对应本申请实施例图3提供的薄膜晶体管，现有技术的薄膜晶体管对应图1所示的薄膜晶体管，由图可以看出，在其他条件一致的条件下(即，具体其他膜层的结构，材料等均一致)，本申请实施例提供的薄膜晶体管，其开启电流1-on为1.44μΑ，现有技术的Ι_οη为I.17μΑ，即本申请实施例一提供的薄膜晶体管，其相对现有技术的薄膜晶体管的1-on有明显的提升;对于本申请实施例一提供的薄膜晶体管，其关闭电流1-off为1.5IpA，现有技术的1-off为8.80pA，即本申请实施例一提供的薄膜晶体管，其相对现有技术的薄膜晶体管的1-off有明显的降低。
[0038]本申请实施例三还提供一种显示基板，包括本申请实施例一和本申请实施例二提供的薄膜晶体管。
[0039I本申请实施例四还提供一种液晶显示装置，包括本申请实施例三提供的显示基板。
[0040]综上所述，本申请实施例一和本申请实施例二提供的薄膜晶体管，其中，漏极设置于栅极绝缘层和有源层之间，源极与漏极分别位于不同层，进而在薄膜晶体的栅极加高电平时，源极的电子可以通过有源层的与栅极相对的表面形成的导电层直接移动到漏极，避免电子还需从有源层的与栅极相对的表面向有源层的与栅极相背的表面进行扩散，缩短了电子的运动路径，进而使本申请实施例提供的薄膜晶体管相对现有技术的薄膜晶体管，可以具有较大的开启电流;而在栅极处于低电平时，有源层内的空穴向有源层的与栅极相对的表面移动，使有源层内部的电子和空穴分布均匀，薄膜晶体管几乎不导电，使薄膜晶体管具有$父小的关闭电流。
[0041 ]显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1.一种薄膜晶体管，包括:依次设置于衬底基板之上的栅极、栅极绝缘层和有源层，其特征在于，还包括:设置于所述有源层之上的源极，以及设置于所述栅极绝缘层与所述有源层之间的漏极。2.—种薄膜晶体管，包括:依次设置于衬底基板之上的有源层、栅极绝缘层和栅极，其特征在于，还包括:设置于所述衬底基板与所述有源层之间的源极，以及设置于所述有源层与所述栅极绝缘层之间的漏极。3.如权利要求2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管还包括遮光层，所述遮光层位于所述衬底基板与所述有源层之间，所述源极位于所述遮光层和所述有源层之间，其中，所述有源层在衬底基板上的垂直投影位于所述遮光层在衬底基板上的垂直投影内。4.如权利要求1或2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述源极与所述有源层之间还设置有第一欧姆接触层，所述漏极与所述有源层之间还设置有第二欧姆接触层。5.如权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述第一欧姆接触层和所述第二欧姆接触层的材质为η型掺杂非晶娃N+a-s i。6.如权利要求1或2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述漏极还与部分像素电极连接，所述部分像素电极位于所述漏极与所述栅极绝缘层之间。7.如权利要求1或2所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层的材质为非晶硅a-s1、P型掺杂硅P-Si或金属氧化物。8.一种显示基板，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的薄膜晶体管。9.一种液晶显示装置，其特征在于，包括如权利要求8所述的显示基板。
【文档编号】H01L29/786GK106024906SQ201610565661
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年7月18日
【发明人】裴晓光, 赵海生, 肖红玺, 蒋会刚, 肖志莲, 刘冲, 林子锦
【申请人】京东方科技集团股份有限公司, 北京京东方光电科技有限公司