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      低溫多晶硅薄膜晶體管、陣列基板、顯示面板的制作方法

      文檔序號(hào):10182009閱讀:339來(lái)源:國(guó)知局
      低溫多晶硅薄膜晶體管、陣列基板、顯示面板的制作方法
      【技術(shù)領(lǐng)域】
      [0001]本實(shí)用新型涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域,并且具體而言涉及一種低溫多晶硅(lowtemperature polysilicon, LTPS)薄膜晶體管(thin film transistor, TFT)、陣列基板和顯不面板。
      【背景技術(shù)】
      [0002]LTPS TFT液晶顯示器(liquid crystal display, LCD)有別于傳統(tǒng)的非晶硅(a-Si) TFT-1XD。傳統(tǒng)非晶硅材料的電子迀移率僅僅為0.5cm2/V.sec,而低溫多晶硅的電子迀移率可以達(dá)到50~200cm2/V.sec。因此與傳統(tǒng)非晶硅TFT-1XD相比,低溫多晶硅TFT-1XD具有更高解析度、更快反應(yīng)速度、更大開(kāi)口率(aperture rat1)、更高亮度等優(yōu)點(diǎn)。另外,較高的電子迀移率使得可以將周邊驅(qū)動(dòng)電路集成在玻璃襯底上,實(shí)現(xiàn)玻璃上集成系統(tǒng)(S0G),從而節(jié)省空間和成本。
      [0003]在現(xiàn)有低溫多晶硅工藝中,多晶硅(polysilicon,Ρ-Si)有源層與柵極絕緣層(gate insulating layer, GI)之間界面的處理通常采用柵極絕緣層預(yù)清洗(Pre-GIClean)工藝。S卩,在形成柵極絕緣層之前,對(duì)多晶硅有源層表面進(jìn)行預(yù)清洗。這種預(yù)清洗工藝只能在一定程度上改善有源層和柵極絕緣層之間界面的粗糙度以及降低界面態(tài)缺陷密度。再者,不同規(guī)格的產(chǎn)品需要進(jìn)行的預(yù)清洗工藝也不盡相同,從而提升了工藝復(fù)雜性與時(shí)間成本。
      [0004]因此,本領(lǐng)域中存在對(duì)改進(jìn)的低溫多晶硅薄膜晶體管及其制作方法的需求?!緦?shí)用新型內(nèi)容】
      [0005]本實(shí)用新型的目的在于減輕或解決前文所提到的問(wèn)題的一個(gè)或多個(gè)。具體而言,本實(shí)用新型的低溫多晶硅薄膜晶體管及制作方法、陣列基板、顯示面板通過(guò)在有源層和柵極絕緣層之間設(shè)置氧化石墨烯(graphene oxide)層,解決了多晶硅有源層和柵極絕緣層之間界面粗糙度和界面缺陷態(tài)密度的問(wèn)題。
      [0006]在第一方面,提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管,包括設(shè)置在襯底上的有源層、源極、漏極、柵極以及位于所述有源層和所述柵極之間的柵極絕緣層,所述低溫多晶硅薄膜晶體管還包括設(shè)置在所述有源層和所述柵極絕緣層之間的氧化石墨烯層。
      [0007]根據(jù)此實(shí)施例,在多晶硅有源層和柵極絕緣層之間增加了氧化石墨烯層。氧化石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面層結(jié)構(gòu),其離子迀移率較高且具有共軛η鍵電子云分布。與多晶硅相比,氧化石墨烯具有更小的分子結(jié)構(gòu),使得可以進(jìn)一步降低多晶硅有源層和柵極絕緣層之間界面粗糙度和界面缺陷態(tài)密度,從而提高低溫多晶硅薄膜晶體管的特性。由于該氧化石墨烯層的應(yīng)用,該低溫多晶硅薄膜晶體管在制作過(guò)程中不需要進(jìn)行柵極絕緣層預(yù)清洗工藝,從而簡(jiǎn)化制作工藝并且降低成本。
      [0008]在優(yōu)選實(shí)施例中,所述氧化石墨烯層的厚度可以為10-20nm。
      [0009]根據(jù)此實(shí)施例,氧化石墨烯層可以具有10-20nm的厚度,從而提供平整表面。優(yōu)選地,氧化石墨稀層的厚度可以為10nm。
      [0010]在優(yōu)選實(shí)施例中,所述低溫多晶硅薄膜晶體管還可以包括形成在所述襯底上的緩沖層。
      [0011]根據(jù)此實(shí)施例,通過(guò)在襯底和薄膜晶體管的有源層(當(dāng)薄膜晶體管為頂柵結(jié)構(gòu)時(shí))或柵極(當(dāng)薄膜晶體管為底柵結(jié)構(gòu)時(shí))之間設(shè)置緩沖層,可以提高待形成的有源層或柵極與襯底之間的附著程度。該緩沖層可以將襯底與有源層隔絕,避免襯底中雜質(zhì)進(jìn)入有源層,影響薄膜晶體管的性能。此外,在利用準(zhǔn)分子激光退火將非晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч枰孕纬捎性磳訒r(shí),該緩沖層還可以減小多晶硅和襯底之間的熱擴(kuò)散,降低退火時(shí)溫度上升對(duì)襯底的影響。
      [0012]在優(yōu)選實(shí)施例中,所述緩沖層可以由氧化硅、氮化硅或氮氧化硅形成。所述緩沖層的厚度可以為50-300nm。優(yōu)選地,所述緩沖層可以由氧化硅形成并且厚度可以為50-100nm??商鎿Q地,所述緩沖層可以由氮化硅形成并且厚度可以為100_300nm。
      [0013]根據(jù)此實(shí)施例,通過(guò)在襯底上形成具有上述厚度的緩沖層,不僅可以有效地隔絕來(lái)自襯底中的雜質(zhì),并且可以在激光退火時(shí)為襯底提供保護(hù)。
      [0014]在優(yōu)選實(shí)施例中,所述有源層可以設(shè)置在所述緩沖層上;所述低溫多晶硅薄膜晶體管還可以包括設(shè)置在所述柵極上的層間電介質(zhì)層(interlayer dielectric layer,ILD);以及所述源極和所述漏極可以分別通過(guò)貫穿所述氧化石墨烯層、所述柵極絕緣層和所述層間電介質(zhì)層的過(guò)孔連接到所述有源層。
      [0015]根據(jù)此實(shí)施例,該低溫多晶硅薄膜晶體管可以是頂柵型。也就是說(shuō),該低溫多晶硅薄膜晶體管包括襯底、形成于襯底上的有源層和氧化石墨烯層的疊層、覆蓋該襯底和該疊層的柵極絕緣層、形成于該柵極絕緣層上并且位于該疊層上方的柵極、覆蓋該柵極和該柵極絕緣層的層間電介質(zhì)層、以及形成于該層間電介質(zhì)層上并且電連接到該有源層的源極和漏極。在頂柵型薄膜晶體管中,有源層直接形成于襯底(或緩沖層)上,由于襯底的表面非常平整,使得形成于襯底(或緩沖層上)上的有源層的表面也比較平整。這有利于降低有源層和柵極絕緣層之間界面的粗糙度,有利于提高低溫多晶硅薄膜晶體管的性能。
      [0016]在優(yōu)選實(shí)施例中,所述柵極可以設(shè)置在所述緩沖層上;所述低溫多晶硅薄膜晶體管還可以包括設(shè)置在所述有源層上的層間電介質(zhì)層;以及所述源極和所述漏極可以分別通過(guò)貫穿所述層間電介質(zhì)層的過(guò)孔連接到所述有源層。
      [0017]根據(jù)此實(shí)施例,該低溫多晶硅薄膜晶體管可以是底柵型。也就是說(shuō),該低溫多晶硅薄膜晶體管包括襯底、形成于襯底上的柵極、覆蓋該襯底和該柵極的柵極絕緣層、形成于該柵極絕緣層上的氧化石墨烯層和有源層的疊層、覆蓋該柵極絕緣層和該疊層的層間電介質(zhì)層、以及形成于該層間電介質(zhì)層上并且電連接到該有源層的源極和漏極。在底柵型薄膜晶體管中,柵極和柵極絕緣層可以充當(dāng)有源層的光學(xué)保護(hù)層,防止背光源發(fā)出的光照射到有源層所產(chǎn)生的光生載流子而破壞有源層的電學(xué)特性,進(jìn)而影響薄膜晶體管的性能。
      [0018]在優(yōu)選實(shí)施例中,所述有源層可以包括摻雜的源極接觸區(qū)和漏極接觸區(qū);所述源極設(shè)置在所述源極接觸區(qū)上方并且連接到所述源極接觸區(qū);以及所述漏極設(shè)置在所述漏極接觸區(qū)上方并且連接到所述漏極接觸區(qū)。
      [0019]根據(jù)此實(shí)施例,例如通過(guò)摻雜,在有源層的將與源極和漏極連接的部分形成源極接觸區(qū)和漏極接觸區(qū)。這有利于實(shí)現(xiàn)源極和漏極與有源層之間的歐姆接觸,從而提高低溫多晶硅薄膜晶體管的性能。
      [0020]在第二方面,本實(shí)用新型提供了一種陣列基板,包括如上文所述的低溫多晶硅薄膜晶體管,覆蓋所述低溫多晶硅薄膜晶體管的平坦化層,以及像素電極,其中所述像素電極通過(guò)貫穿所述平坦化層的過(guò)孔連接到所述低溫多晶體管薄膜晶體管的所述漏極。
      [0021]根據(jù)本實(shí)用新型的陣列基板具有與上文所述的低溫多晶硅薄膜晶體管相同或相似的益處,此處不再贅述。
      [0022]在第三方面,本實(shí)用新型提供了一種顯示面板,包括如上文所述的陣列基板。
      [0023]根據(jù)本實(shí)用新型的顯示面板具有與上文所述的低溫多晶硅薄膜晶體管相同或相似的益處,此處不再贅述。
      [0024]根據(jù)本實(shí)用新型,通過(guò)在多晶硅有源層和柵極絕緣層之間增加了氧化石墨烯層。氧化石墨烯是碳原子以sp2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面層結(jié)構(gòu),其離子迀移率較高且具有共軛η鍵電子云分布。與多晶硅相比,氧化石墨烯具有更小的分子結(jié)構(gòu),使得可以進(jìn)一步降低多晶硅有源層和柵極絕緣層之間界面粗糙度和界面缺陷態(tài)密度,從而提高低溫多晶硅薄膜晶體管的特性。由于該氧化石墨烯層的應(yīng)用,該低溫多晶硅薄膜晶體管在制作過(guò)程中不需要進(jìn)行柵極絕緣層預(yù)清洗工藝,從而簡(jiǎn)化制作工藝并且降低成本。
      【附圖說(shuō)明】
      [0025]附圖是用來(lái)提供對(duì)本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解,并且構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分,與下文的【具體實(shí)施方式】一起用于解釋本實(shí)用新型,但并不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的限制。在附圖中:
      [0026]圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例中低溫多晶硅薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0027]圖2為本實(shí)用新型一實(shí)施例中低溫多晶硅薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0028]圖3為本實(shí)用新型一實(shí)施例中低溫多晶硅薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0029]圖4為本實(shí)用新型一實(shí)施例中陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0030]圖5為本實(shí)用新型一實(shí)施例中陣列基板的結(jié)構(gòu)示意圖;
      [0031]圖6為本實(shí)用新型一實(shí)施例中低溫多晶硅薄膜晶體管的制作方法的流程示意圖;以及
      [0032]圖7A、7B、7C、7D、7E、7F、7G、7H、71、7J、7K、7L、7M、7N 為本實(shí)用新型一實(shí)施例中低溫多晶硅薄膜晶體管在各個(gè)工藝階段的結(jié)構(gòu)示意圖。
      【具體實(shí)施方式】
      [0033]下面結(jié)合附圖,對(duì)本實(shí)用新型的低溫多晶硅薄膜晶體管及制作方法、陣列基板、顯示面板通過(guò)的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行詳細(xì)地說(shuō)明。本實(shí)用新型的附圖示意性地繪示出與發(fā)明點(diǎn)有關(guān)的結(jié)構(gòu)、部分和/或步驟,而沒(méi)有繪示或者僅僅部分地繪示與發(fā)明點(diǎn)無(wú)關(guān)的結(jié)構(gòu)、部分和/或步驟。附圖中各膜層的厚度和形狀不反映真實(shí)比例,目的只是示意說(shuō)明本實(shí)用新型的內(nèi)容。
      [0034]附圖中示出的部件標(biāo)注
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