CN103022083A - 一种阵列基板、显示装置及阵列基板的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及显示技术领域，公开了一种阵列基板、显示装置及阵列基板的制备方法。所述阵列基板，包括薄膜晶体管器件，所述薄膜晶体管包括半导体有源层，所述薄膜晶体管器件的半导体有源层的材质为微晶硅。半导体有源层采用微晶硅，可以提高载流子迁移率。本发明提供阵列基板的制备方法，激光退火时源漏金属层起到传热作用，使半导体有源层的非晶硅转化为微晶硅，使得阵列基板的载流子迁移率提高，进而降低其工作电压和功耗，进一步提高显示装置的分辨率和亮度。而且，相对于多晶硅阵列基板，本发明的阵列基板的成本低，工艺简单。

Description

一种阵列基板、显示装置及阵列基板的制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板、显示装置及阵列基板的制备方法。

背景技术

薄膜晶体管（Thin Film Transistor，简称TFT）是一种以沉积形成的半导体、金属和绝缘体薄膜组成的器件。包括TFT的阵列基板已经在液晶显示器（LiquidCrystal Display，简称LCD）中得到了广泛的应用。包括TFT的阵列基板的另外一个重要应用是作为有机发光二极管（Organic Light Emitting Diode，简称OLED）的有源驱动。OLED是近一二十年发展起来的一种新型的显示技术，与LCD相比OLED的优点有驱动电压低、发光元件寿命长、几乎没有可视角度和漏光问题，响应速度快、动态画面无拖影现象，无需背光源、耐低温、易于大面积制备，因而OLED得到越来越多的重视。OLED依据驱动方式的不同，可分为无源驱动(Passive Matrix，简称PM)OLED与有源驱动(Active Matrix，简称AM)OLED两种。无源方式的构造较简单，驱动视电流决定灰阶，主要应用在小尺寸产品上，它的分辨率及画质不错，但若要往大尺寸应用产品发展，存在消耗电量大、寿命短的问题，必须采用有源驱动方式。而有源驱动必须使用TFT阵列基板作为其开关器件。在有源矩阵液晶显示器（Active Matrix LiquidCrystal Display，简称AMLCD）中，由于其驱动方式为电压驱动，采用迁移率较低非晶硅作为阵列基板的半导体有源层材料就可以满足要求。而AMOLED的驱动方式为电流驱动，需要较大的电流才能满足要求，因此必须寻找更高载流子迁移率的阵列基板来作为AMOLED的开关器件。

目前，应用于AMOLED的包括TFT的阵列基板，根据TFT的半导体有源层材质不同，主要分为非晶硅阵列基板和多晶硅阵列基板。其中非晶硅（a-Si）是非晶态，无晶界，其均匀性较好，并且成本低，但是非晶硅的载流子迁移率较低（0.5~1cm²V^-1s^-1）；而多晶硅（p-Si）阵列基板，其载流子迁移率高，但是成本也很高，并且工艺复杂。

现有的阵列基板制备工艺为，在衬底基板上溅射形成栅电极，沉积栅绝缘层，沉积a-Si半导体有源层，溅射源漏电极，沉积钝化层，制作通孔，溅射像素电极。

由上述可知，现有技术中非晶硅阵列基板的载流子迁移率低，则其电流承载能力小，工作电压高并且功耗大，并且由其制备的显示装置的分辨率和亮度低；而多晶硅阵列基板的成本高，工艺复杂。

发明内容

本发明的目的是提供一种阵列基板、显示装置及阵列基板的制备方法，用以提高载流子迁移率，进而降低工作电压和功耗。

本发明的阵列基板，包括薄膜晶体管器件，所述薄膜晶体管包括半导体有源层，所述薄膜晶体管器件的半导体有源层的材质为微晶硅。

所述薄膜晶体管器件的源漏电极的材质为铜钼合金。

所述薄膜晶体管器件的半导体有源层和源漏电极之间设置有欧姆接触层，所述欧姆接触层的材质为掺杂微晶硅。

所述薄膜晶体管器件的栅电极的材质为铜。

所述阵列基板还包括与漏电极电连接的像素电极，所述像素电极材质为氧化铟锡或铟镓锌氧化物。

本发明的显示装置，包括前述技术方案所述的阵列基板。本发明特别涉及前述技术方案所述的阵列基板用于有源矩阵有机发光二极管。

本发明阵列基板的制备方法，包括以下步骤：

在半导体有源层上形成源漏金属层，所述源漏金属层的材质为铜钼合金；

在源漏金属层上形成金属钼层；

对基板进行激光退火；

激光退火后，去除金属钼层，采用构图工艺形成源漏电极。

所述在半导体有源层上形成源漏金属层，具体为：

采用磁控溅射在半导体有源层上形成源漏金属层。

所述阵列基板的制备方法，所述在半导体有源层上形成源漏金属层之前还包括：

在衬底基板上形成栅电极；

在形成栅电极的基板上形成覆盖栅电极和基板的栅绝缘层；

在形成栅绝缘层的基板上形成位于栅电极上方的半导体有源层，以及位于半导体有源层之上的欧姆接触层。

所述阵列基板的制备方法，采用构图工艺形成源漏电极之后还包括：

形成位于源漏电极之上并覆盖基板的钝化层；

形成位于钝化层之上且与漏电极电连接的像素电极。

本发明实现的有益效果至少如下：

本发明所提供的阵列基板，半导体有源层采用微晶硅，可以提高载流子迁移率。本发明提供的阵列基板的制备方法，激光退火时源漏金属层起到传热作用，使半导体有源层的非晶硅转化为微晶硅，使得阵列基板的载流子迁移率提高，降低工作电压和功耗，可以提高显示装置的分辨率和亮度。而且，相对于多晶硅阵列基板，本发明的阵列基板成本低，工艺简单。

附图说明

图1为本发明阵列基板结构示意图；

图2为本发明阵列基板的制备方法的流程示意图。

附图标记：

1-基板   2-栅电极   3-栅绝缘层   4-半导体有源层   5-欧姆接触层6-源漏电极   7-钝化层   8-像素电极   9-通孔

具体实施方式

为了提高非晶硅阵列基板的载流子迁移率，本发明实施例提供了一种阵列基板、显示装置及阵列基板的制备方法。该技术方案中，在非晶硅半导体有源层上溅射源漏金属层，通过激光退火，源漏金属层起到传热的作用，使得半导体有源层的非晶硅晶化为微晶硅，可以提高阵列基板的载流子迁移率，降低工作电压和功耗。为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下举具体实施例对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，本发明阵列基板的一实施例，其薄膜晶体管器件的半导体有源层4材质为微晶硅，相对于非晶硅半导体有源层，微晶硅半导体有源层可以提高阵列基板的载流子迁移率，降低工作电压和功耗。

请继续参照图1，阵列基板还包括薄膜晶体管器件的源漏电极6，源漏电极6材质为铜钼合金。源漏电极材质的主要成分为铜（Cu），其电阻率低，利于降低阵列基板的功耗。

请继续参照图1，阵列基板还包括薄膜晶体管器件的半导体有源层4和源漏电极6之间设置有欧姆接触层5，欧姆接触层5的材质为掺杂微晶硅，掺杂微晶硅作为欧姆接触层，减小了半导体有源层和源漏电极间的电阻，有利于提高阵列基板的载流子迁移率，能降低阵列基板的工作电压和功耗。

请继续参照图1，阵列基板还包括薄膜晶体管器件的栅电极2，栅电极2的材质为Cu，其电阻率低，能进一步降低阵列基板的功耗。

请继续参照图1，阵列基板还包括和与漏电极电连接的像素电极8，像素电极8材质可以为ITO（氧化铟锡）或IGZO(铟镓锌氧化物)。阵列基板还包括衬底基板1、栅绝缘层3、钝化层7和通孔9。衬底基板1材质为玻璃，栅绝缘层3材质为SiN_x，钝化层7材质为SiN_x。栅绝缘层材质为SiN_x，其在一定程度上能阻挡温度传递，保护衬底基板。

上述实施例的阵列基板，相对于非晶硅阵列基板，半导体有源层为微晶硅的阵列基板载流子迁移率增加；源漏电极的材质主要为Cu，其电阻率低，能降低阵列基板的工作电压和功耗。

本发明实施例还提供了一种显示装置，包括图1所示的阵列基板，其载流子迁移率大大提高，功耗明显降低，显示装置的分辨率和亮度也显著提高。

所述显示装置特别是AMOLED，其他的可以为：液晶面板、电子纸、液晶电视、液晶显示器、数码相框、手机、平板电脑等具有任何显示功能的产品或部件。

如图2所示，本发明阵列基板的制备方法一实施例，包括以下步骤：

步骤101、在半导体有源层上形成源漏金属层，所述源漏金属层的材质为铜钼合金；

步骤102、在源漏金属层上形成金属钼层；

步骤103、对基板进行激光退火；

步骤104、激光退火后，去除金属钼层，采用构图工艺形成源漏电极。

其中，步骤101具体为：采用磁控溅射在半导体有源层上形成源漏金属层。

在步骤101之前还包括：

在衬底基板上形成栅电极；

在形成栅电极的基板上形成覆盖栅电极和基板的栅绝缘层；

在形成栅绝缘层的基板上形成位于栅电极上方的半导体有源层，以及位于半导体有源层之上的欧姆接触层。

在步骤104之后还包括：

形成位于源漏电极之上并覆盖基板的钝化层；

形成位于钝化层之上且与漏电极电连接的像素电极。

以下为本发明阵列基板的制备方法一个较优实施例，该制备方法具体包括以下步骤：

在衬底基板上溅射金属铜（Cu）形成栅电极，利用气体轰击金属Cu靶材，将Cu原子溅射到衬底基板上，形成栅电极层，采用构图工艺，对栅电极层图形化，形成栅电极；

在形成栅电极的基板上形成覆盖栅电极和基板的栅绝缘层，具体可以采用离子增强型化学气相沉积，栅绝缘层所用材料为SiN_x，SiN_x具有一定的阻挡温度传递的作用，后续步骤激光退火时该栅绝缘层对衬底基板有保护作用；

在栅绝缘层上形成位于栅电极上方的非晶硅（a-Si）的半导体有源层，具体可以采用离子增强型化学气相沉积；

在半导体有源层上形成掺杂非晶硅（n⁺a-Si）的欧姆接触层，具体可以采用采用离子增强型化学气相沉积，该层可减少半导体有源层和后续步骤中制作的源漏电极间的电阻，可以根据工艺需要不制作该层；

采用构图工艺对半导体有源层和欧姆接触层图形化；

在欧姆接触层上形成源漏金属层，采用磁控共溅射的方法，将钼（Mo）片贴在Cu靶上，利用气体轰击贴有Mo片的Cu靶，将Cu和Mo共溅射在欧姆接触层上，形成铜钼合金层，即源漏金属层；或者，在欧姆接触层上溅射一Mo层，再在Mo层上溅射一Cu层，形成Mo层和Cu层的两层金属层作为源漏金属层。其中，制作铜钼合金层这一方式更有利于降低成本，并且其膜层厚度较薄。当不制作欧姆接触层时，直接在图形化的半导体有源层上制备源漏金属层。以下步骤仅以铜钼合金层为例；

在铜钼合金层上沉积一层金属Mo，作为光热转换层，该Mo层能将激光很好地转化为热量；

在形成金属钼层后，对基板进行激光退火。通过光热转换层，使激光转化为热量，该热量使铜钼合金层进行晶化，使得金属缺陷减少，电阻率降低，进而降低功耗，提高分辨率。由于Mo和Cu基本上没有固溶度，Mo和Cu的混合涵为正，因此两者不易形成化合物，加热时Mo易从Cu中析出。由于Mo的析出，相当于在欧姆接触层和铜钼合金层之间形成了一层Mo层。Mo和Si的混合涵为-35kJ/mol，Cu和Si的混合涵为-19kJ/mol，因此与Mo相比，Cu和Si更易形成化合物，因而析出的Mo层能抑制Cu-Si化合物的形成，Cu-Si化合物的形成会使电阻率增加，增加功耗；同时金属Cu和Mo具有很好的导热性，可以使激光的热量传导至非晶硅半导体有源层，使得非晶硅转化为微晶硅，这样能提高载流子迁移率。对源漏金属层和半导体有源层只需进行一次激光退火，就可以使源漏金属层缺陷减少，降低电阻率；也可以使半导体有源层的非晶硅转化为微晶硅，提高载流子迁移率，从而降低阵列基板的工作电压和功耗；

铜钼合金中的Mo析出，相当于在非晶硅半导体有源层和铜钼合金之间沉积了一层Mo，该Mo层抑制了Cu-Si化合物的形成，使源漏电极电阻率降低，降低了阵列基板的功耗；

刻蚀掉铜钼合金层表面的金属Mo层，使得源漏金属层的电阻率降低；

铜钼合金层图形化，采用构图工艺形成源漏电极，刻蚀欧姆接触层和半导体有源层，形成沟槽；

形成位于源漏电极之上并覆盖基板的钝化层，该钝化层所用材料为SiN_x；

通孔图形化，使得漏电极与之后形成的像素电极电连接；

在钝化层上和通孔中沉积ITO或IGZO作为像素电极层，对像素电极层图形化，形成像素电极，像素电极与漏电极电连接。

可见，通过上述制备方法，对源漏金属层和半导体有源层只需进行一次激光退火，可以使半导体有源层的非晶硅转化为微晶硅，提高载流子迁移率；也可以使源漏金属层金属缺陷减少，降低其电阻率，从而降低阵列基板的工作电压和功耗，提高显示装置的分辨率和亮度。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种阵列基板，包括薄膜晶体管器件，所述薄膜晶体管包括半导体有源层，其特征在于，所述薄膜晶体管器件的半导体有源层的材质为微晶硅。

2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述薄膜晶体管器件的源漏电极的材质为铜钼合金。

3.如权利要求2所述的阵列基板，其特征在于，所述薄膜晶体管器件的半导体有源层和源漏电极之间设置有欧姆接触层，所述欧姆接触层的材质为掺杂微晶硅。

4.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述薄膜晶体管器件的栅电极的材质为铜。

5.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述阵列基板还包括与漏电极电连接的像素电极，所述像素电极材质为氧化铟锡或铟镓锌氧化物。

6.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求1-5任一项所述的阵列基板。

7.一种阵列基板的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

在半导体有源层上形成源漏金属层，所述源漏金属层的材质为铜钼合金；

在源漏金属层上形成金属钼层；

对基板进行激光退火；

激光退火后，去除金属钼层，采用构图工艺形成源漏电极。

8.如权利要求7所述阵列基板的制备方法，其特征在于，所述在半导体有源层上形成源漏金属层，具体为：

采用磁控溅射在半导体有源层上形成源漏金属层。

9.如权利要求7所述阵列基板的制备方法，其特征在于，所述在半导体有源层上形成源漏金属层之前还包括：

在衬底基板上形成栅电极；

在形成栅电极的基板上形成覆盖栅电极和基板的栅绝缘层；

在形成栅绝缘层的基板上形成位于栅电极上方的半导体有源层，以及位于半导体有源层之上的欧姆接触层。

10.如权利要求7所述阵列基板的制备方法，其特征在于，采用构图工艺形成源漏电极之后还包括：

形成位于源漏电极之上并覆盖基板的钝化层；

形成位于钝化层之上且与漏电极电连接的像素电极。

Images