CN117716806A - 薄膜晶体管及超声波成像基板 - Google Patents
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Abstract
薄膜晶体管及超声波成像基板。该薄膜晶体管包括：基底(100)，以及层叠设置在基底(100)一侧的第一栅极(101)、第一栅极绝缘层(102)、第一有源层(103)、第二栅极绝缘层(104)和第二栅极(105)，所述第一栅极(101)与所述第二栅极(105)连接。
Description
本公开涉及显示技术领域，特别是涉及一种薄膜晶体管及超声波成像基板。
随着科技的进步，超声波检测技术在医疗检测、移动通信、工业探伤等领域的应用越来越广泛。而超声波成像的清晰度是其质量的核心指标，特别是医疗检测领域，清晰度越高，越有利于进行准确的判断从而进行合理的医学治疗。超声波成像背板中影响清晰度的关键因素包括压电材料的灵敏度，放大电路的跨导以及信号系统的整体噪声。
现有的超声波成像背板中放大电路主要采用低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)工艺，这是由于低温多晶硅相比无定形硅和氧化物具有更高的迁移率，有利于提升跨导。随着背板分辨率的提升，对放大电路的跨导需要也越来越高。此外，放大电路中薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)受易浮体效应(Floating body effect)的影响，导致电流均匀性恶化，增加噪声，因此也需要进行抑制。
发明内容
根据本公开的第一方面，提供一种薄膜晶体管，包括：
基底，以及层叠设置在所述基底一侧的第一栅极、第一栅极绝缘层、第一有源层、第二栅极绝缘层和第二栅极，所述第一栅极靠近所述基底设置；
其中，所述第一栅极在所述基底上的正投影、所述第二栅极在所述基底上的正投影以及所述第一有源层在所述基底上的正投影有交叠，所述第一栅极与所述第二栅极连接。
可选地，所述第二栅极通过贯穿所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层的通孔与所述第一栅极连接。
可选地，所述薄膜晶体管还包括：
第三栅极，设置在第二栅极背离所述基底的一侧，所述第三栅极作为所 述薄膜晶体管的源极和漏极与所述第一有源层连接。
可选地，所述第三栅极与所述第二栅极连接；所述薄膜晶体管还包括：转接金属层，设置在所述第三栅极背离所述第二栅极的一侧，所述转接金属层分别与所述第一栅极和所述第三栅极连接，以使所述第二栅极与所述第一栅极连接。
可选地，所述薄膜晶体管还包括：第三绝缘层，设置在所述第二栅极与所述第三栅极之间；以及
第四绝缘层，设置在所述第三栅极与所述转接金属层之间；
其中，所述转接金属层与所述第一栅极通过贯穿所述第四绝缘层、所述第三绝缘层、所述第二栅极绝缘层和所述第一栅极绝缘层的通孔连接；
所述转接金属层与所述第三栅极通过贯穿所述第四绝缘层的通孔连接；
所述第三栅极与所述第二栅极通过贯穿所述第三绝缘层的通孔连接。
可选地，所述第一有源层包括：在第一方向上相互分隔开的多个子区域；
在所述第一方向上，所述第一栅极和所述第二栅极在所述基底上的正投影均覆盖所述第一有源层在所述基底上的正投影；
相邻的两个所述子区域之间具有凹陷区域，所述第二栅极至少部分填充所述凹陷区域设置，以使所述第二栅极在第一平面上的正投影至少部分覆盖所述子区域在所述第一平面上的正投影；
其中，所述第一平面与所述第一方向垂直。
可选地，所述第一有源层包括：沟道区，以及位于所述沟道区两侧的源极接触区和漏极接触区；
其中，所述第一栅极在所述基底上的正投影，以及所述第二栅极在所述基底上的正投影覆盖所述沟道区在所述基底上的正投影；所述源极接触区与所述漏极接触区的离子掺杂浓度大于所述沟道区的离子掺杂浓度。
可选地，所述沟道区包括：在第二方向上相互分隔开的第一沟道区和第二沟道区；
所述第二栅极包括：在所述第二方向上相互分隔开的第一子栅极和第二子栅极；
其中，在所述第二方向上，所述第一子栅极与所述第一沟道区在所述基底上的正投影完全交叠，所述第二子栅极与所述第二沟道区在所述基底上的 正投影完全交叠。
可选地，所述沟道区的材料包括：多晶硅、非晶硅或氧化物半导体。
根据本公开的第二方面，提供一种超声波成像基板，所述超声波成像基板包括信号放大晶体管以及与所述信号放大晶体管连接的转换晶体管，其中，所述信号放大晶体管为如本公开第一方面所述的薄膜晶体管。
所述超声波成像基板还包括：压电转换单元，所述压电转换单元用于将所述超声波成像基板受到的超声波压力信号转换为电信号，所述压电转换单元与所述转换晶体管连接。
可选地，所述转换晶体管包括：缓冲层，设置在所述信号放大晶体管的一侧；
第二有源层，设置在所述缓冲层上；
连接金属层，设置在所述压电转换单元与所述第二有源层之间，所述连接金属层分别与所述压电转换单元和所述第二有源层连接。
可选地，所述压电转换单元包括：第一电极层，设置在连接金属层背离所述第二有源层的一侧，所述第一电极层与所述连接金属层连接；
压电薄膜层，设置在所述第一电极层背离所述连接金属层的一侧；
第二电极层，设置在所述压电薄膜层背离所述第一电极层的一侧。
可选地，所述超声波成像基板还包括：第五绝缘层，设置在所述第一电极层与所述连接金属层之间，所述第一电极层与所述连接金属层通过贯穿所述第五绝缘层的通孔连接。
可选地，所述超声波成像基板还包括：第二钝化层，设置在所述第一电极层与所述压电薄膜层之间。
可选地，所述信号放大晶体管包括转接金属层；所述转接金属层与所述连接金属层同层设置。
根据本公开的第三方面，提供一种超声波成像装置，包括如本公开第二方面所述的超声波成像基板。
根据本公开的第四方面，提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括：
提供基底；
在所述基底的一侧依次形成第一栅极、第一栅极绝缘层、第一有源层、第二栅极绝缘层和第二栅极，所述第一栅极靠近所述基底设置；
其中，所述第一栅极在所述基底上的正投影、所述第二栅极在所述基底上的正投影以及所述第一有源层在所述基底上的正投影有交叠，所述第一栅极与所述第二栅极连接。
为了更清楚地说明本公开实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1示出了本公开一实施例提出的一种薄膜晶体管的结构示意图；
图2示出了本公开一实施例提出的一种包含第三栅极的薄膜晶体管的结构示意图；
图3示出了本公开一实施例提出的另一种薄膜晶体管的结构示意图；
图4示出了本公开一实施例提出的一种包括多个子区域的第一有源层的结构示意图；
图5示出了本公开一实施例提出的一种包括多个子区域的第一有源层的平面结构示意图；
图6示出了本公开一实施例提出的另一种包括多个子区域的第一有源层的平面结构示意图；
图7示出了本公开一实施例提出的一种超声波成像基板的结构示意图；
图8示出了本公开一实施例提出的另一种超声波成像基板的结构示意图；
图9示出了本公开一实施例提出的一种薄膜晶体管的制备方法的步骤流程图；
图10示出了本公开一实施例提出的一种薄膜晶体管完成基底制作的结构示意图；
图11示出了本公开一实施例提出的一种薄膜晶体管完成第一栅极制作的结构示意图；
图12示出了本公开一实施例提出的一种薄膜晶体管完成第一栅极绝缘层制作的结构示意图；
图13示出了本公开一实施例提出的一种薄膜晶体管完成第一有源层制作 的结构示意图；
图14示出了本公开一实施例提出的一种薄膜晶体管完成第二栅极绝缘层制作的结构示意图；
图15示出了本公开一实施例提出的一种薄膜晶体管完成第二栅极制作的结构示意图；
图16示出了本公开一实施例提出的另一种薄膜晶体管完成第一层间介质层、缓冲层、第三栅极绝缘层、第三栅极和第二层间介质层制作的结构示意图；
图17示出了本公开一实施例提出的另一种薄膜晶体管完成金属层制作的结构示意图；
图18示出了本公开一实施例提出的一种超声波显示基板完成第一层间介质层、缓冲层和第二有源层制作的结构示意图；
图19示出了本公开一实施例提出的一种超声波显示基板完成第三栅极绝缘层和第三栅极制作的结构示意图；
图20示出了本公开一实施例提出的一种超声波显示基板完成第二层间介质层和金属层制作的结构示意图；
图21示出了本公开一实施例提出的一种超声波显示基板完成第一钝化层、平坦层、第一电极层和第二钝化层制作的结构示意图；
图22示出了本公开一实施例提出的一种超声波显示基板完成压电薄膜层和第二电极层制作的结构示意图。
为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
相关技术中，超声波成像基板的放大电路采用低温多晶硅薄膜晶体管，但是低温多晶硅薄膜晶体管容易受到浮体效应的影响，其中，浮体效应是指把硅放在绝缘体上做成的晶体管存在的效应，它的体势及偏压和载流子复合 过程有关；晶体管相对衬底形成一个电容。电荷在这个电容上会积累，进而而造成不利的效应。例如：电荷在结构上寄生晶体管，而造成漏电，引起较高电流损耗。同时浮体效应还容易导致电流均匀性恶化，信号系统的噪声增加等问题。
有鉴于此，本公开的实施例提供了一种薄膜晶体管及超声波成像基板，通过在第一有源层的下方设置第一栅极，并使第一栅极与第二栅极连接；一方面，设置第一栅极与第二栅极连接，可以使第一栅极与薄膜晶体管中的第一有源层形成双沟道，在相同电压下，薄膜晶体管可以输出更多的电流，进而增加了薄膜晶体管的跨导，从而提升信号放大能力；另一方面，第一有源层下方形成固定电位后，可以抑制薄膜晶体管的浮体效应，从而改善电流均匀性，降低信号系统的噪声，提升信噪比。
为使本公开的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细的说明。
参照图1，图1为本公开实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图。如图1所示，该薄膜晶体管可以包括基底100，以及层叠设置在基底100一侧的第一栅极101、第一栅极绝缘层102、第一有源层103、第二栅极绝缘层104和第二栅极105。
具体地，基底100可以为玻璃材质。
第一栅极101可以形成在基底100的一侧，例如，基底100包括有相对的第一表面和第二表面，第一栅极101可以形成在基底100的第一表面，也可以形成在基底100的第二表面，在本公开实施例中，对此不做具体限定。
进一步地，第一栅极101的材料可以选用金属材料或合金材料，但是由于第一栅极101位于基底100上，不会出现在制备过程中被上层刻蚀液影响的情况，因此第一栅极101的材料的选择范围可以更大。示例性地，第一栅极101的材料可以为钼、铝及钛等。
如图1所示，第一栅极绝缘层102可以形成在第一栅极101背离基底100的一侧，且第一栅极绝缘层102覆盖第一栅极101设置。第一栅极绝缘层102可以包括无机材料，例如氧化硅、氮化硅等等。
如图1所示，第一有源层103可以形成在第一栅极绝缘层102上，第二栅极绝缘层104覆盖第一栅极绝缘层102和第一有源层103。第一有源层103 可以包括沟道区以及位于沟道区两侧的源极接触区和漏极接触区(图中未示出)。源极接触区与漏极接触区的离子掺杂浓度大于沟道区的离子掺杂浓度。沟道区的材料可以包括多晶硅、非晶硅或氧化物半导体。
在本公开实施例中，第一有源层103的沟道区为多晶硅材料，示例性地，第一有源层103可以通过沉积在第一栅极101绝缘层上的无形硅(a-Si)经过晶化和图形化后形成，并且第一有源层103在经过掺杂(Doping)工艺后形成沟道区、源极接触区和漏极接触区。
如图1所示，第二栅极绝缘层104形成在第一栅极绝缘层102背离基底100的一侧，且第二栅极绝缘层104覆盖第一有源层103，第二栅极绝缘层104可以包括无机材料，例如氧化硅、氮化硅等等。
第二栅极105形成在第二栅极绝缘层104背离第一栅极绝缘层102的一侧。第二栅极105可以包括金属材料或合金材料，例如钼、铝及钛等。
进一步地，如图1所示，第二栅极105通过贯穿第二栅极绝缘层104和第一栅极绝缘层102的通孔与第一栅极101连接。并且，第一栅极101在基底100上的正投影、第二栅极105在基底100上的正投影以及第一有源层103在基底100上的正投影有交叠；具体地，第一栅极101在基底上的正投影，以及第二栅极105在基底100上的正投影覆盖第一有源层103的沟道区在基底100上的正投影。即在该薄膜晶体管中，第一栅极101、第二栅极105和第一有源层103的沟道区位置相对应，以使得第一有源层103的顶面和底面均形成固定电位。
具体地，由于第一栅极101与第二栅极105连接，因此在对第二栅极105施加固定电位后，第一栅极101也具有固定电位。在第一栅极101具有固定电位后，不仅第一有源层103可以作为沟道层吸引电荷，第一栅极101也可以作为沟道层吸引电荷，因此在相同的电压下，该薄膜晶体管可以输出更多的电流，进而提升了薄膜晶体管的跨导；此外，通过在第一有源层103下方形成固定电位，可以减少出现电荷寄生薄膜晶体管的情况发生，从而抑制薄膜晶体管的浮体效应，从而提升电流均匀性，进而降低信号噪声。
此外，如图2所示，该薄膜晶体管还包括第三绝缘层和第三栅极110，其中，第三栅极110设置在第二栅极105背离基底100的一侧，第三绝缘层设置在第二栅极105与第三栅极110之间。在一种可选的实施方式中，第三绝 缘层可以包括第一层间介质层106、缓冲层107、第三栅极绝缘层109。
具体地，第一层间介质层106形成在第二栅极绝缘层104背离第一有源层103的一侧，且第一层间介质层106覆盖第二栅极105，第一层间介质层106可以包括无机材料，例如氧化硅、氮化硅等等。
缓冲层107形成在第一层间介质层106背离第二栅极105的一侧，且缓冲层107覆盖第一层间介质层106设置；在一些实施方式中，该薄膜晶体管也可以不包括缓冲层107，在本公开实施例中，缓冲层107主要用作超声波成像基板中转换晶体管的基底。
如图2所示，第三栅极绝缘层109形成在第一层间介质层106背离缓冲层107的一侧，第三栅极110形成在第三栅极绝缘层109上，第三栅极110可以包括金属材料或合金材料，例如钼、铝及钛等。
第三栅极110作为该薄膜晶体管的源极和漏极分别位于第二栅极105的相对两侧，作为薄膜晶体管的源极和漏极的第三栅极110通过贯穿第三栅极绝缘层109、缓冲层107、第一层间介质层106和第二栅极绝缘层104分别与第一有源层103的源极接触区和漏极接触区连接。
缓冲层107和第三栅极绝缘层109可以包括无机材料，例如氧化硅、氮化硅等等。
通过本公开提供的薄膜晶体管，一方面，设置第一栅极101与第二栅极105连接，可以使第一栅极101与薄膜晶体管中的第一有源层103形成双沟道，在相同电压下，薄膜晶体管可以输出更多的电流，进而增加了薄膜晶体管的跨导，从而提升信号放大能力；另一方面，第一有源层103下方形成固定电位后，可以抑制薄膜晶体管的浮体效应，从而改善电流均匀性，降低信号系统的噪声，提升信噪比。
参照图3所示，本公开实施例还提供一种薄膜晶体管，该薄膜晶体管除包括上述薄膜晶体管包含的结构外，该薄膜晶体管还包括转接金属层112，并且在该薄膜晶体管中，第三栅极110通过贯穿第三绝缘层的通孔与第二栅极105连接。
具体地，如图3所示，转接金属层112形成在第三栅极110背离第二栅极105的一侧，并且转接金属层112分别与第一栅极101和第三栅极110连接，以使第二栅极105通过转接金属层112和第三栅极110实现与第一栅极 101的间接连接。
转接金属层112可以包括金属材料或者合金材料，例如由钼、铝及钛等形成的金属单层或多层结构，例如，该多层结构为多金属层叠层，例如钛、铝、钛三层金属叠层(Al/Ti/Al)等。
进一步地，如图3所示，该薄膜晶体管还包括第四绝缘层，第四绝缘层位于第三栅极110和转接金属层112之间。
在一种可选的实施方式中，第四绝缘层可以包括第二层间介质层111。具体地，第二层间介质层111形成在第三栅极绝缘层109背离第二有源层108的一侧，且第二层间介质层111覆盖第三栅极110，第二层间介质层111可以包括无机材料，例如氧化硅、氮化硅等等。转接金属层112形成在第二层间介质层111上。
具体地，如图3所示，第三栅极110通过贯穿第三栅极绝缘层109、缓冲层107和第一层间介质层106的通孔与第二栅极105连接；转接金属层112一方面通过贯穿包括第二层间介质层111、第三栅极绝缘层109、缓冲层107和第一层间介质层106的第三绝缘层、第二栅极绝缘层104和第一栅极绝缘层102的通孔与第一栅极101连接，同时，转接金属层112另一方面还通过贯穿包括第二层间介质层111的第四绝缘层的通孔与第三栅极110连接，如此便可以通过转接金属层112和第三栅极110实现第二栅极105和第一栅极101的连接。
通过本公开实施例提供的薄膜晶体管，利用转接金属层112和第三栅极110实现了第二栅极105和第一栅极101的连接，提升了薄膜晶体管的跨导；此外，通过在第一有源层103下方形成固定电位，可以减少出现电荷寄生薄膜晶体管的情况发生，从而提升电流均匀性，进而降低信号噪声；同时，通过该方式连接第二栅极105和第一栅极101可以减少一层掩模工艺，简化了薄膜晶体管的制程。
为了进一步提升薄膜晶体管的跨导和电流均匀性，参照图4所示，本公开实施例还提供一种薄膜晶体管，在该薄膜晶体管中，第一有源层103包括在第一方向x上相互分隔开的多个子区域，并且在第一方向x上，第一栅极101和第二栅极105在基底100上的正投影覆盖第一有源层103在基底100上的正投影；相邻的两个子区域之间具有凹陷区域A，第二栅极105至少部分 填充凹陷区域A，以使第二栅极105在第一平面B上的正投影至少部分覆盖子区域在第一平面B上的正投影。
具体地，如图5和图6所示，第一有源层103的多个子区域可以通过刻蚀形成，即在形成整片的第一有源层103后，再对第一有源层103进行刻蚀，使第一有源层103被分隔为多个子区域。多个子区域按第一方向在基底100上排布，第一方向可以是基底100的任意方向，并且多个子区域可以排布有多列；示例性地，多个子区域可以为一列及两列等等。本领域技术人员可以根据实际情况进行确定多个子区域的分布位置，以满足不同的设计要求。同时，在对第一有源层103进行刻蚀的同时，也会对第一栅极101绝缘层进行刻蚀。
进一步地，如图4所示，相邻的两个子区域之间会形成凹陷区域A，在形成第二栅极绝缘层104和第二栅极105的过程中，首先第二栅极绝缘层104会填充每个凹陷区域A，并且第二栅极绝缘层104会在每个凹陷区域A对应的位置形成与凹陷区域A对应的凹槽，随后在形成第二栅极105的过程中，再使第二栅极105填充每个第二栅极105上的凹槽，也即是使第二栅极105填充每个凹陷区域A，如此，在与第一方向x垂直的第一平面B上，第二栅极105在第一平面B上的正投影可以至少部分覆盖子区域在第一平面B上的正投影，也即是第二栅极105可以呈倒U形包覆第一有源层103的每个子区域，进而在第一有源层103的侧面也形成固定电位。
通过本公开实施例提供的薄膜晶体管，将第一有源层103分隔为多个子区域，并使第二栅极105填充每相邻的两个子区域之间的凹陷区域A，可以使第二栅极105对第一有源层103实现倒U形包覆，再结合第一栅极101的设置，便可以在第一有源层103的顶面、底面和侧面均形成固定电位，从而进一步提升薄膜晶体管的跨导并改善电流均匀性。
同时，如图5所示，在该薄膜晶体管中，第一有源层103的沟道区包括在第二方向y上相互分隔开的第一沟道区1031和第二沟道区1032，同时，第二栅极105包括在第二方向y上相互分隔开的第一子栅极1051和第二子栅极1052。其中，第二方向y是与第一方向x相垂直的方向。
并且，在第二方向y上，第一子栅极1051与第一沟道区1031在基底上的正投影完全交叠，第二子栅极1052与第二沟道区1032在基底上的正投影 完全交叠。
参照图7所示，本公开实施例还提供一种超声波成像基板，该超声波成像基板包括信号放大晶体管、转换晶体管和压力转化单元。其中，信号放大晶体管与转换晶体管连接，压力转换单元与转换晶体管连接，压电转换单元用于将超声波成像基板感受的超声波压力信号转换为电信号，转换晶体管将电信号传输至信号放大晶体管，并利用信号放大晶体管将电信号放大。
具体地，信号放大晶体管可以为本公开实施例上述内容提供的任一种薄膜晶体管。图7所示的超声波显示基板中的信号放大电晶体管为第一栅极101与第二栅极105直接连接的薄膜晶体管；图8所示的所示的超声波显示基板中的信号放大晶体管为第一栅极101通过转接金属层112和第三栅极110与第二栅极105连接的薄膜晶体管。
具体地，如图7所示，该超声波成像基板的转换晶体管可以包括缓冲层107、第二有源层108和连接金属层119。
进一步地，如图7所示，缓冲层107形成在第一层间介质层106和第三栅极绝缘层109之间；第二有源层108形成在缓冲层107背离第二栅极105的一侧，且第三栅极绝缘层109覆盖第二有源层108。
在本公开实施例中，转换晶体管为氧化物晶体管，因此第二有源层108的材料可以为IGZO(氧化铟镓锌)。
连接金属层119形成在第二层间介质层111背离第二有源层108的一侧，连接金属层119作为转换晶体管的源极和漏极与第二有源层108连接，并且连接金属层119位于转换晶体管的第二有源层108与压电转换单元之间。
在本公开实施例中，一部分的第三栅极110在该超声波成像基板中作为转换晶体管的栅极，因此作为源极和漏极的连接金属层119位于作为转换晶体管的栅极的第三栅极110的相对两侧，并且连接金属层119通过贯穿第二层间介质层111和第三栅极绝缘层109的通孔与第二有源层108的相对两侧连接。
如图7所示，压电转换单元包括第一电极层115、压电薄膜层116和第二电极层117。
具体地，第一电极层115形成在连接金属层119背离第二有源层108的一侧，且第一电极层115与连接金属层119连接，从而实现电信号的传输。
压电薄膜层116形成在第一电极层115背离连接金属层119的一侧，第二电极层117形成在压电薄膜层116背离第一电极层115的一侧，且第二电极层117与压电薄膜层116直接接触。
第一电极层115和第二电极层117可以选用导电性能较优秀的导电材料，例如第一电极层115可以选用ITO(氧化铟锡)等等，而第二电极层117可以选用银等等；压电薄膜层116可以包括PVDF(聚偏氟乙烯)，PVDF具有较高的化学稳定性、低吸湿性、高热稳定性、高抗紫外线辐射能力、高耐冲击、耐疲劳能力，并且在厚度方向的伸缩振动的谐频率很高，可以得到较宽的平坦响应。
在感受到超声波压力时，压电薄膜层116将超声波压力信号转换为电信号，电信号通过第一电极层115传输给转换晶体管，转换晶体管再将电信号传输给信号放大晶体管，进而实现电信号的放大。
如图7所示，该超声波成像基板还包括第五绝缘层，第五绝缘层设置在第一电极层115与连接金属层119之间。
在一种可选的实施方式中，第五绝缘层可以包括第一钝化层113和平坦层114。
具体地，第一钝化层113形成在第二层间介质层111背离第三栅极绝缘层109的一侧，且第一钝化层113覆盖连接金属层119设置，第一钝化层113可以包括无机材料，例如氧化硅、氮化硅等等；平坦层114形成在第一钝化层113背离连接金属层119的一侧，且平坦层114覆盖第一钝化层113，平坦层114可以包括有机材料，例如树脂、聚酰亚胺等等。
同时为了对超声波成像基板进行保护，如图7所示，在第一电极层115与压电薄膜层116之间还可以形成有第二钝化层118，第二钝化层118覆盖第一电极层115，第二钝化层118可以包括无机材料，例如氧化硅、氮化硅等等。
如图8所示，在信号放大晶体管为为第一栅极101通过转接金属层112和第三栅极110与第二栅极105连接的薄膜晶体管时，该超声波成像基板还包括转接金属层112。
具体地，转接金属层112和连接金属层119可以同层设置，即转接金属层112和连接金属层119可以采用相同的制作材料，在相同的制备工序中形成。
同时，在该超声波成像基板中还包括有寻址电路，在转换晶体管将电信号输出，再经过信号放大晶体管放大后，会再经过寻址电路，并最终输出呈阵列分布的电信号，以便于实现最终的超声波成像。
通过本公开提供的超声波成像基板，通过将信号放大晶体管设置为本公开实施例提供的薄膜晶体管，使得信号放大晶体管中的第一栅极101与第一有源层103形成双沟道，在相同电压下，信号放大晶体管可以输出更多的电流，进而增加了信号放大晶体管的跨导，从而提升信号放大能力，进而使得超声波显示基板的分辨率可以得以提升；另一方面，第一有源层103下方形成固定电位后，可以抑制信号放大晶体管的浮体效应，从而改善电流均匀性，降低信号系统的噪声，提升信噪比。
本公开实施例还提供一种超声波成像装置，该显示装置可以包括本公开实施例提供的任一种超声波成像基板。该超声波成像装置还可以包括后端处理系统，后端处理系统可以接收超声波成像基板输出的动态的阵列分布电信号，随后后端处理系统根据动态的阵列分布电信号在显示器上形成超声波图像。
图9示出了一种薄膜晶体管的制备方法的步骤流程图。参照图9所示，本公开实施例提供一种薄膜晶体管的制备方法，所述制备方法可包括：
步骤301：提供基底100。
具体地，基底100可以为玻璃材质，如图10所示。
步骤302：在基底100的一侧依次形成第一栅极101、第一栅极绝缘层102、第一有源层103、第二栅极绝缘层104和第二栅极105，第一栅极101靠近基底100设置；
其中，第一栅极101在基底100上的正投影、第二栅极105在基底100上的正投影以及第一有源层103在基底100上的正投影有交叠，第一栅极101与第二栅极105连接。
具体地，如图11-图15所示，该步骤具体可以包括：
步骤3021：在基底100的一侧形成第一栅极101并图形化。
步骤3022：在基底100上形成第一栅极绝缘层102，且第一栅极绝缘层102覆盖第一栅极101。
步骤3023：在第一栅极绝缘层102上形成a-Si层，然后通过晶化和图形 化工艺形成第一有源层103。
步骤3024：在第一栅极绝缘层102上形成第二栅极绝缘层104，且第二栅极绝缘层104覆盖第一有源层103，随后在第二栅极绝缘层104上形成第二栅极105，使第二栅极105通过贯穿第二栅极绝缘层104和第一栅极绝缘层102的通孔与第一栅极101连接。
此外在另一种薄膜晶体管中，参照图16和图17所示，所述制备方法还包括：
步骤3025：在第二栅极绝缘层104上依次形成第一层间介质层106和缓冲层107。
步骤3026：在缓冲层107上形成第三栅极绝缘层109，随后在第三栅极绝缘层109上形成第三栅极110，使一部分第三栅极110通过贯穿第三栅极绝缘层109、缓冲层107和第一层间介质层106的通孔与第二栅极105连接。
步骤3027：在第三栅极绝缘层109上形成第二层间介质层111并图形化。
步骤3028：在第二层间介质层111上形成转接金属层112并图形化，使转接金属层112一部分通过贯穿第二层间介质层111、第三栅极绝缘层109、缓冲层107、第一层间介质层106、第二栅极绝缘层104和第一栅极绝缘层102的通孔与第一栅极101连接，同时，转接金属层112的另一部分还通过贯穿第二层间介质层111的通孔与第三栅极110接触并实现电连接，进而实现第二栅极105与第一栅极101的连接。
通过本公开提供的薄膜晶体管的制备方法，一方面，设置第一栅极101与第二栅极105连接，可以使第一栅极101与薄膜晶体管中的第一有源层103形成双沟道，在相同电压下，薄膜晶体管可以输出更多的电流，进而增加了薄膜晶体管的跨导，从而提升信号放大能力；另一方面，第一有源层103下方形成固定电位后，可以抑制薄膜晶体管的浮体效应，从而改善电流均匀性，降低信号系统的噪声，提升信噪比。
此外，本公开实施例还提供一种超声波成像基板的制备方法，所述制备方法除本公开实施例提供的薄膜晶体管的制备方法外，所述制备方法还包括：
步骤401：在缓冲层107上形成第二有源层108并进行图形化，如图18所示。
步骤402：在缓冲层107上形成第三栅极绝缘层109，使第三栅极绝缘层 109覆盖第二有源层108，并图形化第一层间介质层106、缓冲层107和第三栅极绝缘层109，如图19所示。
步骤403：在第三栅极绝缘层109上形成第三栅极110并图形化，使第三栅极110通过贯穿第一层间介质层106、缓冲层107和第三栅极绝缘层109的通孔与第一有源层103电连接，如图19所示。
步骤404：在第三栅极绝缘层109上形成第二层间介质层111，且第二层间介质层111覆盖第三栅极110，如图20所示。
步骤405：在第二层间介质层111上形成连接金属层119并图形化，使连接金属层119通过贯穿第二层间介质层111和第三栅极绝缘层109的通孔与第二有源层108电连接，如图20所示。
步骤406：在第二层间介质层111上依次形成第一钝化层113和平坦层114并图形化，且第一钝化层113覆盖连接金属层119，如图21所示。
步骤407：在平坦层114上形成第一电极层115，使第一电极层115通过贯穿平坦层114和第一钝化层113的通孔与连接金属层119电连接，如图21所示。
步骤408：在第一电极层115上形成第二钝化层118并图形化，如图21所示。
步骤409：在第二钝化层118上依次形成压电薄膜层116和第二电极层117，完成超声波成像基板的制备，如图22所示。
通过该制备方法制备的超声波成像基板，利用金属层112和第三栅极110实现了第二栅极105和第一栅极101的电连接，提升了信号放大电路的跨导，使得超声波成像基板可以满足更高分辨率的要求；此外，通过在第一有源层103下方形成固定电位，可以减少出现电荷寄生晶体管的情况发生，从而提升电流均匀性，进而降低信号放大电路的信号噪声。
本文中所称的“一个实施例”、“实施例”或者“一个或者多个实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本公开的至少一个实施例中。此外，请注意，这里“在一个实施例中”的词语例子不一定全指同一个实施例。
在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本公开的实施例可以在没有这些具体细节的情况下被实践。在一些实例中，并 未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。
在权利要求中，不应将位于括号之间的任何参考符号构造成对权利要求的限制。单词“包含”不排除存在未列在权利要求中的元件或步骤。位于元件之前的单词“一”或“一个”不排除存在多个这样的元件。本公开可以借助于包括有若干不同元件的硬件以及借助于适当编程的计算机来实现。在列举了若干装置的单元权利要求中，这些装置中的若干个可以是通过同一个硬件项来具体体现。单词第一、第二、以及第三等的使用不表示任何顺序。可将这些单词解释为名称。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本公开的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本公开进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本公开各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (17)
- 一种薄膜晶体管，其中，包括：基底，以及层叠设置在所述基底一侧的第一栅极、第一栅极绝缘层、第一有源层、第二栅极绝缘层和第二栅极，所述第一栅极靠近所述基底设置；其中，所述第一栅极在所述基底上的正投影、所述第二栅极在所述基底上的正投影以及所述第一有源层在所述基底上的正投影有交叠，所述第一栅极与所述第二栅极连接。
- 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中：所述第二栅极通过贯穿所述第一栅极绝缘层和所述第二栅极绝缘层的通孔与所述第一栅极连接。
- 根据权利要求1所述的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管还包括：第三栅极，设置在第二栅极背离所述基底的一侧，所述第三栅极作为所述薄膜晶体管的源极和漏极与所述第一有源层连接。
- 根据权利要求3所述的薄膜晶体管，其中：所述第三栅极与所述第二栅极连接；所述薄膜晶体管还包括：转接金属层，设置在所述第三栅极背离所述第二栅极的一侧，所述转接金属层分别与所述第一栅极和所述第三栅极连接，以使所述第二栅极与所述第一栅极连接。
- 根据权利要求4所述的薄膜晶体管，其中，所述薄膜晶体管还包括：第三绝缘层，设置在所述第二栅极与所述第三栅极之间；以及第四绝缘层，设置在所述第三栅极与所述转接金属层之间；其中，所述转接金属层与所述第一栅极通过贯穿所述第四绝缘层、所述第三绝缘层、所述第二栅极绝缘层和所述第一栅极绝缘层的通孔连接；所述转接金属层与所述第三栅极通过贯穿所述第四绝缘层的通孔连接；所述第三栅极与所述第二栅极通过贯穿所述第三绝缘层的通孔连接。
- 根据权利要求1-5任一项所述的薄膜晶体管，其中：所述第一有源层包括：在第一方向上相互分隔开的多个子区域；在所述第一方向上，所述第一栅极和所述第二栅极在所述基底上的正投影均覆盖所述第一有源层在所述基底上的正投影；相邻的两个所述子区域之间具有凹陷区域，所述第二栅极至少部分填充所述凹陷区域设置，以使所述第二栅极在第一平面上的正投影至少部分覆盖 所述子区域在所述第一平面上的正投影；其中，所述第一平面与所述第一方向垂直。
- 根据权利要求1-6任一项所述的薄膜晶体管，其中，所述第一有源层包括：沟道区，以及位于所述沟道区两侧的源极接触区和漏极接触区；其中，所述第一栅极在所述基底上的正投影，以及所述第二栅极在所述基底上的正投影覆盖所述沟道区在所述基底上的正投影；所述源极接触区与所述漏极接触区的离子掺杂浓度大于所述沟道区的离子掺杂浓度。
- 根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其中，所述沟道区包括：在第二方向上相互分隔开的第一沟道区和第二沟道区；所述第二栅极包括：在所述第二方向上相互分隔开的第一子栅极和第二子栅极；其中，在所述第二方向上，所述第一子栅极与所述第一沟道区在所述基底上的正投影完全交叠，所述第二子栅极与所述第二沟道区在所述基底上的正投影完全交叠。
- 根据权利要求7所述的薄膜晶体管，其中：所述沟道区的材料包括：多晶硅、非晶硅或氧化物半导体。
- 一种超声波成像基板，其中，所述超声波成像基板包括信号放大晶体管以及与所述信号放大晶体管连接的转换晶体管，其中，所述信号放大晶体管为如权利要求1-9任一项所述的薄膜晶体管。所述超声波成像基板还包括：压电转换单元，所述压电转换单元用于将所述超声波成像基板受到的超声波压力信号转换为电信号，所述压电转换单元与所述转换晶体管连接。
- 根据权利要求10所述的超声波成像基板，其中，所述转换晶体管包括：缓冲层，设置在所述信号放大晶体管的一侧；第二有源层，设置在所述缓冲层上；连接金属层，设置在所述压电转换单元与所述第二有源层之间，所述连接金属层作为所述转换晶体管的源极和漏极与所述第二有源层连接。
- 根据权利要求11所述的超声波成像基板，其中，所述压电转换单元 包括：第一电极层，设置在连接金属层背离所述第二有源层的一侧，所述第一电极层与所述连接金属层连接；压电薄膜层，设置在所述第一电极层背离所述连接金属层的一侧；第二电极层，设置在所述压电薄膜层背离所述第一电极层的一侧。
- 根据权利要求12所述的超声波基板，其中，所述超声波成像基板还包括：第五绝缘层，设置在所述第一电极层与所述连接金属层之间，所述第一电极层与所述连接金属层通过贯穿所述第五绝缘层的通孔连接。
- 根据权利要求12所述的超声波成像基板，其中，所述超声波成像基板还包括：第二钝化层，设置在所述第一电极层与所述压电薄膜层之间。
- 根据权利要求11-14任一项所述的超声波成像基板，其中：所述信号放大晶体管包括转接金属层；所述转接金属层与所述连接金属层同层设置。
- 一种超声波成像装置，其中，包括如权利要求10-15任一项所述的超声波成像基板。
- 一种薄膜晶体管的制备方法，其中，所述制备方法包括：提供基底；在所述基底的一侧依次形成第一栅极、第一栅极绝缘层、第一有源层、第二栅极绝缘层和第二栅极，所述第一栅极靠近所述基底设置；其中，所述第一栅极在所述基底上的正投影、所述第二栅极在所述基底上的正投影以及所述第一有源层在所述基底上的正投影有交叠，所述第一栅极与所述第二栅极连接。
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