在柵極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法及在源漏極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種在柵極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法及一種在源漏極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在顯示技術(shù)領(lǐng)域，液晶顯示器(Liquid Crystal Display，LCD)與有機(jī)發(fā)光二極管顯示器(Organic Light Emitting D1de, OLED)等平板顯示器已經(jīng)逐步取代CRT顯示器，廣泛的應(yīng)用于液晶電視、手機(jī)、個(gè)人數(shù)字助理、數(shù)字相機(jī)、計(jì)算機(jī)屏幕或筆記本電腦屏幕等。
[0003]顯示面板是IXD、OLED的重要組成部分。不論是IXD的顯示面板，還是OLED的顯示面板，通常都具有一薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)陣列基板。以IXD的顯示面板為例，其主要是由一 TFT陣列基板、一彩色濾光片基板(Color Filter, CF)、以及配置于兩基板間的液晶層(Liquid Crystal Layer，LC)所構(gòu)成，其工作原理是通過(guò)在TFT陣列基板與CF基板上施加驅(qū)動(dòng)電壓來(lái)控制液晶層中液晶分子的旋轉(zhuǎn)，將背光模組的光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫(huà)面。
[0004]隨著半導(dǎo)體顯示技術(shù)的不斷發(fā)展，顯示面板對(duì)薄膜晶體管陣列基板上的電極線以及薄膜晶體管的電極的導(dǎo)電性能的要求越來(lái)越高。特別是在高分辨率產(chǎn)品中，為了增加開(kāi)口率，需要在保證導(dǎo)電性能的基礎(chǔ)上減小電極線的線寬；在大尺寸產(chǎn)品中，為了保證畫(huà)面的刷新頻率，需要降低電極線的電阻。由于銅(Cu)材料導(dǎo)電率較佳，目前大尺寸TFT-LCD的制作逐漸導(dǎo)入Cu制程，即柵極，源/漏極均采用Cu材料制作。而現(xiàn)有的銅制程中，銅作為柵極和源漏極，經(jīng)常會(huì)裸露著進(jìn)行后續(xù)制程，在后續(xù)高溫高濕的制程中易產(chǎn)生被氧化的風(fēng)險(xiǎn)，在銅表面容易形成一層不導(dǎo)電的隔離層，從而影響整個(gè)TFT器件的電性表現(xiàn)。所以在銅的表面覆蓋上一層高導(dǎo)電性的隔離層，以避免以上問(wèn)題的產(chǎn)生顯得尤其重要。
[0005]石墨烯是具有高導(dǎo)電性的單層碳原子，其具有優(yōu)異的機(jī)械性能。已有研究表明通過(guò)氣相沉積法可以在銅表面生成均勻致密的石墨烯層，由于單層石墨烯具有優(yōu)異氣水隔絕能力，因此可以用于阻止水、氧氣與銅的接觸，避免銅被氧化的問(wèn)題。在氣相沉積法(Chemical Vapor Deposit1n, CVD)中，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposit1n，PECVD)是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離，在局部形成等離子體，而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng)，很容易發(fā)生反應(yīng)，在基片上沉積出所期望的薄膜。為了使化學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行，利用了等離子體的活性來(lái)促進(jìn)反應(yīng)，因而這種化學(xué)氣相沉積法稱為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于提供一種在柵極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法，采用氣態(tài)碳源通過(guò)低溫的等離子體增強(qiáng)氣相沉積(PECVD)制程在柵極表面生成膜厚可控的石墨烯薄膜以降低柵極被氧化的風(fēng)險(xiǎn)，石墨烯的制備溫度較低，可以最大限度地不破壞薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，形成石墨稀薄膜的碳源來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，制作方法簡(jiǎn)單。
[0007]本發(fā)明的目的還在于提供另一種在柵極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法，采用固態(tài)碳源通過(guò)通過(guò)低溫的PECVD制程在柵極表面生長(zhǎng)膜厚可控的石墨烯薄膜以降低柵極被氧化的風(fēng)險(xiǎn)，石墨烯的制備溫度較低，可以最大限度地不破壞薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，形成石墨烯薄膜的碳源來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，制作方法簡(jiǎn)單。
[0008]本發(fā)明的目的還在于提供一種在源漏極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法，采用氣態(tài)碳源通過(guò)低溫的PECVD制程在源漏極表面生長(zhǎng)膜厚可控的石墨烯薄膜以降低源漏極被氧化的風(fēng)險(xiǎn)，石墨烯的制備溫度較低，可以最大限度地不破壞薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，形成石墨烯薄膜的碳源來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，制作方法簡(jiǎn)單。
[0009]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種在柵極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法，包括如下步驟:
[0010]步驟1、提供一具有柵極的基板，所述柵極中含有金屬銅；
[0011]步驟2、將所述具有柵極的基板放入PECVD反應(yīng)腔內(nèi)，通入&氣體進(jìn)行清洗，將PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的溫度升高至300°C -700°C，所述H2氣體的氣體流量為10SCCM至200SCCM，保持PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的整體壓強(qiáng)在I至10Pa，射頻功率為100-800W ；
[0012]步驟3、在所述PECVD反應(yīng)腔內(nèi)繼續(xù)注入H2氣體，同時(shí)注入碳?xì)錃怏w，在柵極表面生長(zhǎng)石墨烯，所述碳?xì)錃怏w和比氣體的流速比為10:1至1:50，控制石墨烯的生長(zhǎng)時(shí)間為Ι-lOmin，關(guān)閉PECVD設(shè)備，待設(shè)備緩慢回溫至室溫后，得到覆蓋于柵極表面的石墨烯薄膜。
[0013]所述步驟2中，所述H2氣體的氣體流量為80SCCM ;將PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的整體壓強(qiáng)保持在3Pa ;所述PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的射頻功率為500W ;將所述PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的溫度升高至500。。。
[0014]所述步驟3中，所述碳?xì)錃怏w為甲烷、乙烯、或乙炔；所述步驟3制得的石墨烯薄膜的圖案與柵極的圖案完全重疊。
[0015]本還提供另一種在柵極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法，包括如下步驟:
[0016]步驟1、提供一具有柵極的基板，所述柵極中含有金屬銅；
[0017]步驟2、提供固體碳源和溶劑，將所述固體碳源溶解于溶劑中，形成混合溶液，將所述混合溶液均勻涂布在所述具有柵極的基板上，形成覆蓋所述柵極和基板的有機(jī)薄膜，在500C -100°C下真空烘烤l_4h，以去除有機(jī)薄膜內(nèi)的溶劑；
[0018]步驟3、將所述覆蓋有機(jī)薄膜的基板置于PECVD反應(yīng)腔中，通入H2氣體，H 2氣體的氣體流量為10-200SCCM，將PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的溫度升高至400°C -700°C，保持PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的整體壓強(qiáng)為23Torr，所述有機(jī)薄膜中的固體碳源在PECVD反應(yīng)腔內(nèi)轉(zhuǎn)化為石墨烯，反應(yīng)時(shí)間為5-60min，停止通入H2氣體并關(guān)閉PECVD設(shè)備，待設(shè)備緩慢回溫至室溫后，得到覆蓋于柵極表面的基板的石墨烯薄膜。
[0019]所述步驟2中，所述固體碳源為聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯、聚丙烯腈、或聚二甲基硅氧烷；所述溶劑為甲苯；所述步驟2中的涂布方式為旋轉(zhuǎn)涂布、狹縫涂布、或噴涂。
[0020]所述步驟3中，將PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的溫度升高至600°C;所述H2氣體的氣體流量為100SCCM ;所述有機(jī)薄膜在PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的反應(yīng)時(shí)間為20min ;所述步驟3制得的石墨烯薄膜的圖案與柵極的圖案完全重疊。
[0021]本發(fā)明還提供一種在源漏極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法，包括如下步驟:
[0022]步驟1、提供一具有源漏極的基板，所述源漏極中含有金屬銅；
[0023]步驟2、將所述具有源漏極的基板放入PECVD反應(yīng)腔內(nèi)，通入H2氣體進(jìn)行清洗，將PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的溫度升高至300°C -400°C，所述H2氣體的氣體流量為10SCCM至200SCCM，保持PECVD反應(yīng)腔內(nèi)的整體壓強(qiáng)在I至10Pa，射頻功率為100-800W ；
[0024]步驟3、在所述PECVD反應(yīng)腔內(nèi)繼續(xù)注入H2氣體，同時(shí)注入碳?xì)錃怏w，在源漏極表面生長(zhǎng)石墨烯，所述碳?xì)錃怏w和比氣體的流速比為10:1至1:50，控制石墨烯的生長(zhǎng)時(shí)間為Ι-lOmin，關(guān)閉PECVD設(shè)備，待設(shè)備緩慢回溫至室溫后，得到覆蓋于源漏極表面的石墨烯薄膜。
[0025]所述步驟I中，所述具有源漏極的基板包括基板、設(shè)于所述基板上的柵極、設(shè)于所述柵極上且覆蓋柵極的柵極絕緣層、設(shè)于所述柵極絕緣層上的半導(dǎo)體層、及設(shè)于所述半導(dǎo)體層上的源漏極。
[0026]所述具有源漏極的基板還包括設(shè)于所述柵極上且覆蓋所述柵極的石墨烯薄膜。
[0027]所述步驟3中，所述碳?xì)錃怏w為甲烷、乙烯、或乙炔；所述步驟3制得的石墨烯薄膜的圖案與源漏極的圖案完全重疊。
[0028]本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明提供一種在柵極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法及在源漏極表面生長(zhǎng)石墨烯的方法，采用低溫的等離子體增強(qiáng)氣相沉積制程在含有銅的柵極或源漏極上生成膜厚可控且與所述柵極或源漏極的圖案重疊的石墨烯薄膜，石墨烯的制備溫度較低，可以最大限度地不破壞薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)，采用的碳源來(lái)源廣泛，價(jià)格低廉，制作方法簡(jiǎn)單，可以使用薄膜晶體管制作產(chǎn)線中已有的PECVD