CN104600083B - 薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置，该薄膜晶体管阵列基板包括衬底基板以及设置于衬底基板上的栅电极、栅绝缘层、有源层、源漏电极、数据线和像素电极，所述有源层为氧化物半导体有源层，所述源漏电极、数据线和像素电极同层同材料设置，且所述源漏电极与所述有源层直接接触。与现有技术相比，本发明的氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板在制备过程中能够减少工艺流程，提高生产效率，节约生产成本。

Description

薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置。

背景技术

在平面显示例如液晶显示器(LCD)、有机电致发光显示器(OLED)或者无机电致发光显示器中，薄膜晶体管一般是用做开关元件来控制像素电极的作业，或是用作驱动元件来驱动像素。目前，除了包含非晶硅(a-Si)与多晶硅(poly-Si)等硅膜半导体的薄膜晶体管以外，包含氧化物(Oxide)半导体的薄膜晶体管愈来愈受到关注，其凭借工艺简单、薄膜特性稳定等优点，已逐渐为薄膜晶体管研发的主流。

如图1所示为现有的氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板的结构示意图，其包括：衬底基板1，栅电极2a，栅绝缘层3，氧化物半导体有源层4a，刻蚀阻挡层10，源电极5a，漏电极5b，钝化层8和像素电极9a。该种结构为沟道刻蚀保护型结构，该结构原理是：在氧化物半导体有源层4a之上覆盖有一层刻蚀保护层10，目的是在进行源漏电极刻蚀时保护氧化物半导体有源层4a不受到破坏。在这种结构中，刻蚀保护层10的图形化需要额外的一道掩膜板工艺制备，从而增加了工艺时间。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板及其制备方法、显示面板和显示装置，能够缩短氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板的工艺流程。

为解决上述技术问题，本发明提供一种薄膜晶体管阵列基板，包括衬底基板以及设置于衬底基板上的栅电极、栅绝缘层、有源层、源漏电极、数据线和像素电极，所述有源层为氧化物半导体有源层，所述源漏电极、数据线和像素电极同层同材料设置，且所述源漏电极与所述有源层直接接触。

优选地，所述源漏电极、数据线和像素电极采用适用于干法刻蚀的导电材料制成。

优选地，所述源漏电极、数据线和像素电极采用石墨烯或者碳纳米管材料制成。

优选地，所述薄膜晶体管阵列基板还包括：

钝化层，所述钝化层不覆盖所述像素电极。

本发明还提供一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法，包括：

在衬底基板上形成有源层，所述有源层为氧化物半导体有源层；

通过一次构图工艺在所述有源层上形成源漏电极、数据线和像素电极的图形，其中，所述源漏电极与所述有源层直接接触。

优选地，所述通过一次构图工艺在所述有源层上形成源漏电极、数据线和像素电极的图形的步骤包括：

形成源漏材料层薄膜；

在所述源漏材料层薄膜上涂覆光刻胶；

对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶完全保留区域和光刻胶完全去除区域，其中，所述光刻胶完全保留区域对应源漏电极、数据线和像素电极图形区域，所述光刻胶完全去除区域对应其他区域；

采用干法刻蚀工艺刻蚀掉所述光刻胶完全区域的源漏材料层薄膜；

剥离光刻胶，形成源漏电极、数据线和像素电极的图形。

优选地，所述源漏电极、数据线和像素电极采用适用于干法刻蚀的导电材料制成。

优选地，所述源漏电极、数据线和像素电极采用石墨烯或者碳纳米管材料制成。

优选地，所述在衬底基板上形成有源层的步骤之前还包括：

在所述衬底基板上形成栅电极和栅绝缘层；

其中，所述通过一次构图工艺在所述有源层上形成源漏电极、数据线和像素电极的图形的步骤之后还包括：

形成钝化层图形，所述钝化层图形不覆盖所述像素电极区域。

本发明还提供一种显示面板，包括上述薄膜晶体管阵列基板。

本发明还提供一种显示装置，包括上述显示面板。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

由于氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板的源电极、漏电极、数据线和像素电极同层同材料设置，可通过一次构图工艺形成，因而可以缩短氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板的工艺流程，提高生产效率，节约生产成本。

附图说明

图1为现有的氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板的结构示意图；

图2为本发明实施例的薄膜晶体管阵列基板的结构示意图；

图2-1至图2-5为本发明实施例的薄膜晶体管的制备方法的流程示意图。

附图标记说明：

图1：

衬底基板1；栅电极2a；栅绝缘层3；有源层4a；刻蚀阻挡层10；源电极5a；漏电极5b；钝化层8；像素电极9a。

图2-图2-5：

衬底基板1；栅电极2a；栅绝缘层3；有源层4a；源电极5a；漏电极5b；像素电极5c；钝化层6。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

请参考图2，图2为本发明实施例的薄膜晶体管阵列基板的结构示意图，该薄膜晶体管阵列基板包括：衬底基板1以及设置于衬底基板1上的栅电极2a、栅绝缘层3、有源层4a、源电极5a、漏电极5b、数据线(图未示出)、像素电极5c以及钝化层6，所述有源层4a为氧化物半导体有源层，所述源电极5a、漏电极5b、数据线和像素电极5c同层同材料设置，且所述源电极5a、漏电极5b与所述有源层4a直接接触，所述钝化层6不覆盖所述像素电极5c。

由于所述源电极5a、漏电极5b、数据线和像素电极5c同层同材料设置，可通过一次构图工艺形成，因而可以缩短氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板的工艺流程，提高生产效率，节约生产成本。

优选地，上述实施例中的源电极5a、漏电极5b、数据线和像素电极5c采用适用于干法刻蚀的导电材料制成。因而，本发明实施例中，在制作源电极5a、漏电极5b、数据线和像素电极5c时，可以采用干法刻蚀工艺刻蚀，干法刻蚀工艺不会损伤到氧化物半导体有源层4a，有源层4a之上则不需要设置刻蚀阻挡层，从而进一步节约了一道掩膜板工艺。

优选地，所述源电极5a、漏电极5b、数据线和像素电极5c采用石墨烯或者碳纳米管材料制成。

石墨烯或者碳纳米管材料具有以下优点：

1)能够导电，且具有柔韧性，可应用于柔性氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板。

2)透明，不影响透光。

3)可采用干法刻蚀工艺进行刻蚀。

当然，现有的其他具有上述特征的材料均可用于制作本实施例中的源电极5a、漏电极5b、数据线和像素电极5c的制作。

本发明实施例中的薄膜晶体管阵列基板可以有柔性薄膜晶体管阵列基板，当然，也可以为非柔性薄膜晶体管阵列基板。

本发明实施例还提供一种显示面板，包括上述薄膜晶体管阵列基板。所述显示面板可以为液晶显示面板、有机电致发光显示面板或者无机电致发光显示面板。

本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述显示面板。

本发明实施例还提供一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤S11：在衬底基板上形成有源层，所述有源层为氧化物半导体有源层；

步骤S12：通过一次构图工艺在所述有源层上形成源漏电极、数据线和像素电极的图形，其中，所述源漏电极与所述有源层直接接触。

由于所述源电极、漏电极、数据线和像素电极同层同材料设置，可通过一次构图工艺形成，因而可以缩短氧化物半导体薄膜晶体管阵列基板的工艺流程，提高生产效率，节约生产成本。

优选地，所述通过一次构图工艺在所述有源层上形成源漏电极、数据线和像素电极的图形的步骤包括：

步骤S121：形成源漏材料层薄膜；

步骤S122：在所述源漏材料层薄膜上涂覆光刻胶；

步骤S123：对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶完全保留区域和光刻胶完全去除区域，其中，所述光刻胶完全保留区域对应源漏电极、数据线和像素电极图形区域，所述光刻胶完全去除区域对应其他区域；

步骤S124：采用干法刻蚀工艺刻蚀掉所述光刻胶完全区域的源漏材料层薄膜；

步骤S125：剥离光刻胶，形成源漏电极、数据线和像素电极的图形。

优选地，所述源漏电极、数据线和像素电极采用适用于干法刻蚀的导电材料制成。因而，本发明实施例中，在制作源电极、漏电极、数据线和像素电极时，可以采用干法刻蚀工艺刻蚀，干法刻蚀工艺不会损伤到氧化物半导体有源层，有源层之上则不需要设置刻蚀阻挡层，从而进一步节约了一道掩膜板工艺。

优选地，所述源漏电极、数据线和像素电极采用石墨烯或者碳纳米管材料制成。

请参考图2-1至图2-5，图2-1至图2-5为本发明实施例的薄膜晶体管的制备方法的流程示意图，所述制作方法包括以下步骤：

步骤S21：在衬底基板1上形成栅电极2a。

所述衬底基板1可以为柔性基板，也可以为非柔性基板。当衬底基板1为柔性基板时，可采用PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PEN(聚萘二甲酸乙二醇酯)、PC(聚碳酸酯)、PES(聚醚砜树脂)、PI(聚酰亚胺)等材料制成。

形成栅电极2a的步骤可以具体包括：利用Sputter(溅射)工艺沉积一层栅电极金属膜，厚度为材料可以是Mo(钼)、Al(铝)、Cu(铜)、W(钨)等金属，或者是几种金属的复合膜层，然后利用掩膜板技术进行图形化，从而形成包括栅电极2a和栅线(图未示出)等图形的栅金属层。

步骤S22：在形成有栅电极2a的衬底基板1上形成栅绝缘层3。

具体的，可以利用PECVD(等离子体增强化学气相沉积法)沉积一层栅绝缘层，厚度为材料可以是SiNx(氮化硅)或SiOx(氧化硅)的单层膜，或者是SiNx和SiOx的复合物，对应的反应气体可以为SiH4(硅烷)、NH3(氨气)和N2(氮气)的混合气体，或者SiH2Cl2(二氯二氢硅)、NH3和N2的混合气体。

另外，栅绝缘层3也可以用感光的绝缘树脂代替。

步骤S23：在形成有栅绝缘层3的衬底基板1上形成有源层4a。

具体的，可以利用Sputter工艺沉积一层金属氧化物半导体膜，厚度为 材料可以是IGZO(铟镓锌氧化物)或ITZO(铟锡锌氧化物)等金属氧化物，或者是几种金属氧化物的复合膜。然后利用掩膜板技术进行图形化，从而形成氧化物半导体有源层4a的图形。

步骤S24：在形成有有源层4a的衬底基板1上，通过一次构图工艺形成源电极5a、漏电极5b、数据线(图未示出)和像素电极5c的图形，其中，所述源电极5a和漏电极5b与所述有源层4a直接接触。

具体的，请参考图2-3，可以在有源层4a的图形上方利用等离子体增强化学气相沉积法沉积一层石墨烯或碳纳米管材料，或者悬涂一层水溶性单层或者多层石墨烯或碳纳米管材料，形成源漏材料层薄膜5。

请参考图2-4，然后在所述源漏材料层薄膜5上方涂覆光刻胶，并对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶完全保留区域和光刻胶完全去除区域，其中，所述光刻胶完全保留区域对应源漏电极、数据线和像素电极图形区域，所述光刻胶完全去除区域对应其他区域；

接着，利用O2(氧气)或者Ar(氩气)等气体对源漏材料层薄膜5进行干法刻蚀，去除掉光刻胶完全去除区域中的石墨烯或碳纳米管材料，并剥离光刻胶，形成源电极5a、漏电极5b、数据线及像素电极5c的图形。

步骤S25：形成钝化层6的图形，所述钝化层6的图形不覆盖所述像素电极区域。

具体的，可以利用PECVD沉积一层钝化层，厚度为材料可以选用SiNx、SiOx或者其复合物等，然后进行曝光、显影，进行干法刻蚀，刻蚀掉像素电极区域及外围电路区域(如栅电极外接电路区域、源漏电极外接电路区域等)上面的钝化层，最终形成钝化层6的图形。

另外，钝化层6也可以用感光的绝缘树脂代替。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种薄膜晶体管阵列基板，包括衬底基板以及设置于衬底基板上的栅电极、栅绝缘层、有源层、源漏电极、数据线和像素电极，所述有源层为氧化物半导体有源层，其特征在于，所述源漏电极、数据线和像素电极同层同材料设置，且所述源漏电极与所述有源层直接接触；所述源漏电极、数据线和像素电极采用石墨烯或者碳纳米管材料制成。

2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，还包括：

钝化层，所述钝化层不覆盖所述像素电极。

3.一种薄膜晶体管阵列基板的制备方法，其特征在于，包括：

在衬底基板上形成有源层，所述有源层为氧化物半导体有源层；

通过一次构图工艺在所述有源层上形成源漏电极、数据线和像素电极的图形，其中，所述源漏电极与所述有源层直接接触；所述源漏电极、数据线和像素电极采用石墨烯或者碳纳米管材料制成。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述通过一次构图工艺在所述有源层上形成源漏电极、数据线和像素电极的图形的步骤包括：

形成源漏材料层薄膜；

在所述源漏材料层薄膜上涂覆光刻胶；

对所述光刻胶进行曝光显影，形成光刻胶完全保留区域和光刻胶完全去除区域，其中，所述光刻胶完全保留区域对应源漏电极、数据线和像素电极图形区域，所述光刻胶完全去除区域对应其他区域；

采用干法刻蚀工艺刻蚀掉所述光刻胶完全区域的源漏材料层薄膜；

剥离光刻胶，形成源漏电极、数据线和像素电极的图形。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述在衬底基板上形成有源层的步骤之前还包括：

在所述衬底基板上形成栅电极和栅绝缘层；

其中，所述通过一次构图工艺在所述有源层上形成源漏电极、数据线和像素电极的图形的步骤之后还包括：

形成钝化层图形，所述钝化层图形不覆盖所述像素电极区域。

6.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的薄膜晶体管阵列基板。

7.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求6所述的显示面板。