低温多晶硅薄膜晶体管、阵列基板、显示面板的制作方法_2

文档序号:10182009阅读:来源:国知局
如下:
[0035]100、200 衬底;
[0036]102、202 缓冲层;
[0037]104、210 有源层;
[0038]104S源极接触区;
[0039]104D漏极接触区;
[0040]106、208氧化石墨烯层;
[0041]108、206栅极绝缘层;
[0042]110、204 栅极;
[0043]112、212层间电介质层;
[0044]114 过孔;
[0045]116源/漏电极层;
[0046]118、214 源电极;
[0047]120、216 漏电极;
[0048]122、218 平坦化层;
[0049]124、220 像素电极;
[0050]151、152、153、154 光致抗蚀剂层。
[0051]根据本实用新型的第一方面,提供一种低温多晶硅薄膜晶体管。如图1所示,该低温多晶硅薄膜晶体管包括设置在衬底100上的有源层104、源极118、漏极120、栅极110以及位于有源层104和栅极110之间的栅极绝缘层108。根据本实用新型,该低温多晶硅薄膜晶体管还包括设置在有源层104和栅极绝缘层108之间的氧化石墨烯层106。
[0052]在本实用新型的低温多晶硅薄膜晶体管中,多晶硅有源层和栅极绝缘层之间设置有氧化石墨烯层。氧化石墨烯是碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面层结构,其离子迀移率较高且具有共轭η键电子云分布。与多晶硅相比,氧化石墨烯具有更小的分子结构,使得可以进一步降低多晶硅有源层和栅极绝缘层之间界面粗糙度和界面缺陷态密度,从而提高低温多晶硅薄膜晶体管的特性。由于该氧化石墨烯层的应用,该低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程中不需要进行栅极绝缘层预清洗工艺,从而简化制作工艺并且降低成本。
[0053]优选地,氧化石墨烯层的厚度可以为10_20nm以提供平整表面。更优选地,氧化石墨稀层的厚度可以为10nm。
[0054]优选地,该低温多晶硅薄膜晶体管还可以包括形成在衬底100上的缓冲层102,如图2所示。通过在衬底100上设置缓冲层102,可以提高待形成的薄膜晶体管与衬底100之间的附着程度。在图2所示实施例中,该缓冲层102可以将衬底100与薄膜晶体管的有源层104隔绝,避免衬底100中的杂质进入有源层104而影响薄膜晶体管的性能。此外,在利用准分子激光退火将非晶硅转变为多晶硅以形成有源层104时,该缓冲层102还可以减小多晶硅有源层104和衬底100之间的热扩散,降低退火时温度上升对衬底100的影响。
[0055]优选地,缓冲层102可以由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。缓冲层102的厚度可以为50-300nm。例如,缓冲层102可以由氧化硅形成并且厚度可以为50_100nm。可替换地,缓冲层102可以由氮化硅形成并且厚度可以为100-300nm。通过在衬底上形成具有上述厚度的缓冲层,不仅可以有效地隔绝来自衬底中的杂质,并且可以在激光退火时为衬底提供保护。
[0056]优选地,该低温多晶硅薄膜晶体管可以为顶栅型薄膜晶体管。例如,有源层104设置在缓冲层102上。低温多晶硅薄膜晶体管还包括设置在栅极110上的层间电介质层112。源极118和漏极120分别通过贯穿氧化石墨烯层106、栅极绝缘层108和层间电介质层112的过孔连接到有源层104。具体而言,如图1所示,该低温多晶硅薄膜晶体管包括衬底100、形成于衬底上的有源层104和氧化石墨烯层106的叠层、覆盖该衬底100和该叠层的栅极绝缘层108、形成于该栅极绝缘层108上并且位于该叠层上方的栅极110、覆盖该栅极110和该栅极绝缘层108的层间电介质层112、以及形成于该层间电介质层112上并且电连接到有源层104的源极118和漏极120。
[0057]在顶栅型薄膜晶体管中,有源层104直接形成于衬底100上,由于衬底100的表面非常平整,使得形成于衬底100上的有源层104的表面也比较平整。这有利于降低有源层104和栅极绝缘层108之间界面的粗糙度,有利于提高低温多晶硅薄膜晶体管的性能。
[0058]本实用新型的构思也可以应用于底栅型薄膜晶体管。也就是说,该低温多晶硅薄膜晶体管可以为底栅型薄膜晶体管。例如,如图3所示,栅极204设置在缓冲层202上。低温多晶硅薄膜晶体管还包括设置在有源层210上的层间电介质层212。源极214和漏极216分别通过贯穿层间电介质层212的过孔连接到有源层210。具体而言,如图所示,该低温多晶硅薄膜晶体管包括衬底200、形成于衬底200上的栅极204、覆盖该衬底200和该栅极204的栅极绝缘层206、形成于该栅极绝缘层206上的氧化石墨烯层208和有源层210的叠层、覆盖该栅极绝缘层206和该叠层的层间电介质层212、以及形成于该层间电介质层212上并且电连接到该有源层210的源极214和漏极216。
[0059]在底栅型薄膜晶体管中,栅极204和栅极绝缘层206可以充当有源层210的光学保护层,防止背光源发出的光照射到有源层210所产生的光生载流子而破坏有源层210的电学特性,进而影响薄膜晶体管的性能。
[0060]优选地,如图2所示,有源层104可以包括掺杂的源极接触区104S和漏极接触区104D。源极118设置在源极接触区104S上方并且连接到源极接触区104S。漏极120设置在漏极接触区104D上方并且连接到漏极接触区104D。例如通过掺杂,在有源层104的将与源极118和漏极120连接的部分形成源极接触区104S和漏极接触区104D。这有利于实现源极118和漏极120与有源层104之间的欧姆接触,从而提高低温多晶硅薄膜晶体管的性會泛。
[0061]根据本实用新型的第二方面,提供一种阵列基板。该阵列基板包括如上文所述的低温多晶硅薄膜晶体管,覆盖所述低温多晶硅薄膜晶体管的平坦化层,以及像素电极,其中所述像素电极通过贯穿所述平坦化层的过孔连接到所述低温多晶体管薄膜晶体管的所述漏极。
[0062]如图4所示,该阵列基板包括设置在低温多晶体硅薄膜晶体管上的平坦化层122和设置在该平坦化层122上的像素电极124。平坦化层122通常由树脂(resin)或其它绝缘层材料形成,并且设置有露出薄膜晶体管的漏极120的过孔。像素电极124通过该过孔与低温多晶硅薄膜晶体管的漏极12相连。在图4所示的阵列基板中,低温多晶硅薄膜晶体管为顶栅型结构,例如可以为图1或2所示的低温多晶硅薄膜晶体管。
[0063]图5示出了底栅型低温多晶硅薄膜晶体管应用其中的阵列基板。该阵列基板包括设置在低温多晶体硅薄膜晶体管上的平坦化层218和设置在该平坦化层218上的像素电极220。平坦化层218设置有露出薄膜晶体管的漏极216的过孔。像素电极220通过该过孔与低温多晶硅薄膜晶体管的漏极216相连。在图5所示的阵列基板中,低温多晶硅薄膜晶体管可以为图3所示的低温多晶硅薄膜晶体管。
[0064]根据本实用新型的阵列基板具有与上文所述的低温多晶硅薄膜晶体管相同或相似的益处,此处不再赘述。
[0065]根据本实用新型的第三方面,提供一种显示面板,其包括如上文所述的阵列基板。
[0066]该显示面板可以是有源矩阵液晶显示器(active matrix liquid crystaldisplay, AMLCD)或者有源矩阵有机发光二极管(active matrix organic light emittingd1de, AMOLED)的显示面板。该显示面板可以应用于显示装置,该显示装置可以是任何具有显示功能的产品或部件,例如手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框和导航仪。
[0067]根据本实用新型的显示面板具有与上文所述的低温多晶硅薄膜晶体管相同或相似的益处,此处不再赘述。
[0068]根据本实用新型的第四方面,提供一种低温多晶硅薄膜晶体管的制作方法。如图6所示,该方法包括:步骤S100,在衬底上形成有源层、源极、漏极、栅极以及位于所述有源层和所述栅极之间的栅极绝缘层;以及步骤S200,在所述有源层和所述栅极绝缘层之间形成氧化石墨烯层。由于氧化石墨烯具有比多晶硅小的分子结构,使得可以进一步降低多晶硅有源层和栅极绝缘层之间界面粗糙度和界面缺陷态密度,从而提高低温多晶硅薄膜晶体管的特性。此外,该低温多晶硅薄膜晶体管在制作过程中不需要进行栅极绝缘层预清洗工艺,从而简化制作工艺并且降低成本。
[0069]优选地,形成氧化石墨烯层可以包括:制备氧化石墨烯溶液;在所述有源或所述栅极绝缘层上旋涂所述氧化石墨烯溶液;以及烘干所述氧化石墨烯溶液以形成所述氧化石墨烯层。藉此,通过简单且成本高效的旋涂和烘干,即可形成氧化石墨烯层。
[0070]优选地,制备氧化石墨烯溶液可以包括:利用石墨通过氧化剂氧化制备氧化石墨烯;以及将所述氧化石墨烯分散在溶剂中以制备所述氧化石墨烯溶液。藉此,制备前驱体溶液,从而可以利用简单且成本高效的旋涂工艺来形成氧化石墨烯层。
[0071 ] 优选地,所述氧化剂可以是高锰酸钾和浓硫酸的混合液。优选地,所述溶剂可以是体积百分比为10%的乙醇水溶液。
[0072]优选地,所述方法还可以包括:在烘干所述氧化石墨烯溶液以
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