一種薄膜晶體管及其制備方法和應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種薄膜晶體管及其制備方法，以及在平板 顯示裝置中的應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，隨著有源矩陣平板顯示裝置尺寸的不斷增大，驅(qū)動(dòng)電路的頻率不斷提 高，現(xiàn)有的非晶硅薄膜晶體管遷移率很難滿(mǎn)足要求；非晶硅薄膜晶體管的遷移率一般在 0. 5cm2/V?S左右，而超過(guò)80in的有源矩陣平板顯示裝置，驅(qū)動(dòng)頻率為120Hz時(shí)需要lcm2/ V?s以上的遷移率。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)中，高遷移率的薄膜晶體管主要有多晶硅薄膜晶體管和金屬氧化物薄膜 晶體管。其中，多晶硅薄膜晶體管制備過(guò)程中所需的準(zhǔn)分子激光退火晶化（ELA)工藝成本 很高，無(wú)論是生產(chǎn)過(guò)程、生產(chǎn)線(xiàn)的維修維護(hù)，還是生產(chǎn)線(xiàn)的升級(jí)換代，都不能輕易實(shí)現(xiàn)；而 且，隨著人們對(duì)大尺寸顯示器件需求的增加，大尺寸的LTPS的均一性和穩(wěn)定性也受到了考 驗(yàn)，因此，現(xiàn)有技術(shù)中的多晶硅薄膜晶體管仍局限于在小尺寸顯示器件中的應(yīng)用。而以IGZ0 (英文全稱(chēng)為IndiumGalliumZincOxide,譯為銦鎵鋅氧化物)、IZ0 (英文全稱(chēng)為Indium ZincOxide，譯為氧化銦鋅）等金屬氧化物為有源層的薄膜晶體管，遷移率高、均一性好、透 明、制作工藝簡(jiǎn)單，可以更好地滿(mǎn)足大尺寸有源矩陣平板顯示裝置的需求，受到了人們的廣 泛關(guān)注，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。
[0004] 然而，金屬氧化物半導(dǎo)體對(duì)水、氧以及光線(xiàn)很敏感，應(yīng)用有金屬氧化物薄膜晶體管 的平板顯示器件在長(zhǎng)期使用過(guò)程中，外部環(huán)境中的水、氧以及光線(xiàn)會(huì)穿越設(shè)置在薄膜晶體 管氧化物半導(dǎo)體層上的各膜層，在氧化物半導(dǎo)體層中產(chǎn)生深能級(jí)缺陷（trap)態(tài)；金屬氧化 物薄膜晶體管工作時(shí)，在電應(yīng)力的作用下，這些缺陷態(tài)處會(huì)捕獲電子，導(dǎo)致薄膜晶體管閾值 電壓偏移等問(wèn)題，從而影響薄膜晶體管的穩(wěn)定性，進(jìn)而影響平板顯示裝置的性能。
[0005] 現(xiàn)有技術(shù)中，通常從抑制金屬氧化物半導(dǎo)體中缺陷態(tài)產(chǎn)生的角度入手，通過(guò)在金 屬氧化物半導(dǎo)體層上設(shè)置光阻擋層、刻蝕阻擋層、水氧阻隔層等以減少滲透到達(dá)金屬氧化 物半導(dǎo)體層中的水、氧以及光線(xiàn)，從而抑制缺陷態(tài)的產(chǎn)生。該方法雖然能夠減少水、氧以及 光線(xiàn)進(jìn)入金屬氧化物半導(dǎo)體層，但不能完全阻止水、氧以及光線(xiàn)進(jìn)入，即使在一段時(shí)間內(nèi)能 夠抑制缺陷態(tài)的產(chǎn)生，但是隨著平板顯示裝置的使用時(shí)間延長(zhǎng)，金屬氧化物半導(dǎo)體層中總 有缺陷態(tài)產(chǎn)生，即一定會(huì)出現(xiàn)閾值電壓偏移等問(wèn)題，嚴(yán)重影響平板顯示裝置性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為此，本發(fā)明所要解決的是現(xiàn)有技術(shù)中金屬氧化物薄膜晶體管性能不穩(wěn)定，嚴(yán)重 影響平板顯示設(shè)備性能的問(wèn)題。
[0007] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
[0008] 本發(fā)明所述的一種薄膜晶體管，包括襯底，在所述襯底同側(cè)沿垂直于襯底方向設(shè) 置的柵極層、金屬氧化物半導(dǎo)體層、源/漏電極層、以及將所述柵極層、所述金屬氧化物半 導(dǎo)體層、所述源/漏電極層彼此分開(kāi)的一層或多層絕緣層，所述源/漏電極層中的源極和漏 極分別與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層接觸連接，在所述襯底上還直接依次形成有電加熱層和 緩沖層，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層設(shè)置在所述緩沖層上，所述電加熱層在所述襯底上的投 影區(qū)域覆蓋所述金屬氧化物半導(dǎo)體層在所述襯底上的投影區(qū)域。
[0009] 所述電加熱層為電阻率高于1.OPQ?cm的一層導(dǎo)電材料層或多層導(dǎo)電材料堆疊 結(jié)構(gòu)層。
[0010] 所述導(dǎo)電材料為銅、鋁、鑰、鈦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、摻雜多晶硅中的一種或 多種。
[0011] 所述電加熱層的厚度為lnm-10iim。
[0012] 所述緩沖層為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鈦中的一種或多種材料的 堆疊結(jié)構(gòu)層。
[0013] 所述緩沖層厚度為lnm-10i!m。
[0014] 所述金屬氧化物半導(dǎo)體層上還設(shè)置有刻蝕阻擋層、光線(xiàn)阻擋層、鈍化層中的一種 或多種的堆疊結(jié)構(gòu)。
[0015] 所述刻蝕阻擋層為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鈦中的一種或多種材 料的堆疊結(jié)構(gòu)層；所述光線(xiàn)阻擋層為銅、鋁、鑰、鈦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、摻雜多晶硅中 的一種或多種材料的堆疊結(jié)構(gòu)層；所述鈍化層為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鈦 中的一種或多種材料的堆疊結(jié)構(gòu)層。
[0016] 本發(fā)明所述的一種薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟：
[0017] S1、在所述襯底上自下而上直接依次形成電加熱層和緩沖層；
[0018] S2、在所述緩沖層上形成柵極層、金屬氧化物半導(dǎo)體層、源/漏電極層、以及將所 述柵極層、所述金屬氧化物半導(dǎo)體層、所述源/漏電極層彼此分開(kāi)的一層或多層絕緣層，所 述源/漏電極層中的源極和漏極分別與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層接觸連接。
[0019] 所述電加熱層為電阻率高于1.OilQ?〇!!的一層導(dǎo)電材料層或多層導(dǎo)電材料堆疊 結(jié)構(gòu)層。
[0020] 所述導(dǎo)電材料為銅、鋁、鑰、鈦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、摻雜多晶硅中的一種或 多種。
[0021] 所述電加熱層的厚度為Inm-lOilm。
[0022] 步驟S2中，所述絕緣層包括柵極絕緣層；所述柵極層直接形成在所述緩沖層上； 所述柵極絕緣層也直接形成于所述緩沖層上，并覆蓋所述柵極層；所述金屬氧化物半導(dǎo)體 層直接形成在所述柵極絕緣層上，并設(shè)置在所述柵極層的垂直上方。
[0023] 本發(fā)明所述的一種平板顯示裝置，包括顯示單元，所述顯示單元進(jìn)一步包括第一 電極；
[0024] 所述平板顯示裝置還包括所述的薄膜晶體管，所述第一電極與所述薄膜晶體管的 源極或漏極電連接。
[0025] 所述平板顯示裝置為液晶顯示裝置或有機(jī)發(fā)光顯示裝置。
[0026] 本發(fā)明所述的薄膜晶體管的使用方法，所述薄膜晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，對(duì)所述 電加熱層施加電壓，產(chǎn)生熱量。
[0027] 本發(fā)明的上述技術(shù)方案相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0028] 1、本發(fā)明所述的一種薄膜晶體管，在襯底上還直接依次形成有電加熱層和緩沖 層，金屬氧化物半導(dǎo)體層設(shè)置在緩沖層上，電加熱層在襯底上的投影區(qū)域覆蓋金屬氧化物 半導(dǎo)體層在襯底上的投影區(qū)域；薄膜晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，對(duì)電加熱層施加電壓，產(chǎn)生熱 量并傳遞給金屬氧化物半導(dǎo)體層，促使被金屬氧化物半導(dǎo)體層中缺陷態(tài)捕獲的電子釋放出 來(lái)，修復(fù)缺陷態(tài)，從而使得薄膜晶體管特性有所恢復(fù)，提高薄膜晶體管的穩(wěn)定性。
[0029] 2、本發(fā)明所述的一種薄膜晶體管的制備方法，僅通過(guò)在襯底上設(shè)置電加熱層以及 將電加熱層與所述薄膜晶體管絕緣的緩沖層就可以實(shí)現(xiàn)薄膜晶體管穩(wěn)定性的提高，制備工 藝簡(jiǎn)單、成本低、易實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。
[0030] 3、本發(fā)明所述的一種平板顯示裝置，在薄膜晶體管的金屬氧化物半導(dǎo)體下側(cè)設(shè)置 電加熱層，當(dāng)薄膜晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，對(duì)電加熱層施加電壓，產(chǎn)生熱量并傳遞給金屬氧 化物半導(dǎo)體層，促使被金屬氧化物半導(dǎo)體層中缺陷態(tài)捕獲的電子釋放出來(lái)，修復(fù)缺陷態(tài)，從 而使得薄膜晶體管特性有所恢復(fù)，提高薄膜晶體管的穩(wěn)定性，從而優(yōu)化平板顯示裝置的性 能。
【附圖說(shuō)明】
[0031] 為了使本發(fā)明的內(nèi)容更容易被清楚的理解，下面根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施例并結(jié)合 附圖，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明，其中
[0032] 圖1本發(fā)明所述薄膜晶體管的剖視圖；
[0033] 圖2是本發(fā)明實(shí)施例2中一種平板顯示裝置的驅(qū)動(dòng)電路圖。
[0034] 圖中附圖標(biāo)記表示為：100-襯底、110-電加熱層、120-緩沖層、210-柵極層、 220-柵極絕緣層、230-金屬氧化物半導(dǎo)體層、241-源極、242-漏極。
【具體實(shí)施方式】
[0035] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí) 施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0036] 本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)該被理解為限于在此闡述的實(shí)施例。 相反，提供這些實(shí)施例，使得本公開(kāi)將是徹底和完整的，并且將把本發(fā)明的構(gòu)思充分傳達(dá)給 本領(lǐng)域技術(shù)人員，本發(fā)明將僅由權(quán)利要求來(lái)限定。在附圖中，為了清晰起見(jiàn)，會(huì)夸大層和區(qū) 域的尺寸和相對(duì)尺寸。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)元件例如層、區(qū)域或基板被稱(chēng)作"形成在"或"設(shè)置 在"另一元件"上"時(shí)，該元件可以直接設(shè)置在所述另一元件上，或者也可以存在中間元件。 相反，當(dāng)元件被稱(chēng)作"直接形成在"或"直接設(shè)置在"另一元件上時(shí)，不存在中間元件。當(dāng)元 件被稱(chēng)為設(shè)置在另一元件的"垂直上方"時(shí)，該元件與另一元件的中心的連線(xiàn)垂直于基板。
[0037] 實(shí)施例1
[0038] 本實(shí)施例提供一種薄膜晶體管及其制備方法，如圖1所示，所述薄膜晶體管包括 襯底100,在所述襯底100同側(cè)沿垂直于所述襯底100方向依次電加熱層110、緩沖層120、 柵極層210、柵極絕緣層220、金屬氧化物半導(dǎo)體層230以及源/漏電極層，所述源/漏電極 層中的源極和漏極分別與所述金屬氧化物半導(dǎo)體層230接觸連接。其中，所述電加熱層110 在所述襯底100上的投影區(qū)域覆蓋所述金屬氧化物半導(dǎo)體層230在所述襯底100上的投影 區(qū)域；所述薄膜晶體管處于關(guān)斷狀態(tài)時(shí)，對(duì)所述電加熱層施加電壓，產(chǎn)生熱量。
[0039] 本實(shí)施例中所述薄膜晶體管為底柵結(jié)構(gòu)，作為本發(fā)明的其他實(shí)施例，所述薄膜晶 體管還可以為頂柵結(jié)構(gòu)或雙柵結(jié)構(gòu)，均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0040] 所述電加熱層110選自但不限于銅、鋁、鑰、鈦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、摻雜多 晶硅等電阻率高于LOliQ 的一種形成的導(dǎo)電材料層或多種形成的多層導(dǎo)電材料堆疊 結(jié)構(gòu)層，本實(shí)施例優(yōu)選鑰層，厚度為200nm;作為本發(fā)明的其他實(shí)施例，所述電加熱層110的 厚度lnm-10um，均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0041] 所述緩沖層120選自但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鈦中的一 種或多種材料的堆疊結(jié)構(gòu)層，本實(shí)施例優(yōu)選氧化硅層，厚度為200nm;作為本發(fā)明的其他實(shí) 施例，所述緩沖層120的厚度為lnm-10ym，均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明的保護(hù) 范圍。
[0042] 作為本發(fā)明的其他實(shí)施例，所述金屬氧化物半導(dǎo)體層上還可以設(shè)置有刻蝕阻擋 層、光線(xiàn)阻擋層、鈍化層中的一種或多種的堆疊結(jié)構(gòu)；所述刻蝕阻擋層選自但不限于為氧化 硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鈦中的一種或多種材料的堆疊結(jié)構(gòu)層，所述光線(xiàn)阻擋層 選自但不限于銅、鋁、鑰、鈦、銦錫氧化物、銦鋅氧化物、摻雜多晶硅中的一種或多種材料的 堆疊結(jié)構(gòu)層，所述鈍化層選自但不限于氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋁、氧化鈦中的一種 或多種材料的堆疊結(jié)構(gòu)層，均可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。