CN105826393A - 薄膜晶体管及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明揭示了一种薄膜晶体管的制造方法，包括：提供基板；在基板上形成栅极；在栅极上形成栅极绝缘层；在栅极绝缘层上形成源极和漏极，源极和漏极之间预留沟道区；在源漏极上及沟道区形成有源材料层；在有源材料层上覆盖包含发色团和猝灭剂的有机胶层；对有机胶层曝光显影，并刻蚀有源材料层，形成有源层；保留有源层上的有机胶层形成覆盖有源层的遮光层。由此方法制备的薄膜晶体管不仅简化了工艺，且降低了光对薄膜晶体管性能的影响，提高了稳定性。

Description

薄膜晶体管及其制作方法

技术领域

本发明涉及有机发光显示领域，特别是涉及一种薄膜晶体管及其制作方法。

背景技术

随着平面显示器技术的蓬勃发展，薄膜晶体管(thin-filmtransistor，TFT)由于具有电子迁移率高、制备温度低、均一性好、对可见光透明和阈值电压低等特点，以及被广泛引用。

目前在制作薄膜晶体管时，由于其有源层为氧化物半导体，其容易受到元件内散射或反射的光影响，对有源层照射后，会使得元件的可靠性劣化，造成氧化物半导体的特性改变，不能正常驱动元件。

基于这一因素，业界一方面通过调整有源层下层的栅极面积，对来自有源层下面的光进行遮挡；另一方面通过在有源层上面制作刻蚀阻挡层(也可称为遮光层)结合源漏极的覆盖保护有源层不受上面光照的影响。

具体的，请参考图1和图2，具有刻蚀阻挡层的薄膜晶体管包括：基板1，在基板1上形成有栅极2、覆盖栅极2的栅极绝缘层3，在栅极绝缘层3上正对栅极2的区域内形成有有源层4，以及源漏极5，在有源层4上形成有刻蚀阻挡层6，源漏极5与刻蚀阻挡层6搭接并覆盖有源层4。由图2的俯视图可知，有源层4被完全遮挡住。如此防止了光对有源层4的影响。

但是，制作刻蚀阻挡层6相比原有工艺是增加了一道工艺，增加了器件制作的复杂度，使得成本提高。并且刻蚀阻挡层6的工艺流程难度较大，也容易使得良率降低，这都会影响实际产能。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种薄膜晶体管及其制作方法，简化制作工艺，并降低光对薄膜晶体管性能的影响，提高稳定性。

为解决上述技术问题，本发明提供一种薄膜晶体管的制作方法，包括如下步骤：

提供基板；

在所述基板上形成栅极；

在所述栅极上形成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上形成源极和漏极，所述源极和漏极之间预留沟道区；

在所述源漏极上及沟道区形成有源材料层；

在所述有源材料层上覆盖包含发色团和猝灭剂的有机胶层；

对所述有机胶层曝光显影，并刻蚀所述有源材料层，形成有源层；

保留所述有源层上的有机胶层形成覆盖所述有源层的遮光层。

可选的，所述有机胶层包括：

提供有机胶；

提供具有发色团的第一辅助材料；

提供含有猝灭剂的第二辅助材料；

混合所述有机胶、第一辅助材料和第二辅助材料，涂覆于所述有源材料层上形成所述包含发色团和猝灭剂的有机胶层。

可选的，所述有机胶层包括：

提供有机胶；

提供含有发色团和猝灭剂的第三辅助材料；

混合所述有机胶和第三辅助材料，涂覆于所述有源材料层上形成所述包含发色团和猝灭剂的有机胶层。

本发明还提供一种由上述方法制作的薄膜晶体管，包括依次堆叠于基板上的栅极、栅极绝缘层、源漏极、有源层以及用于刻蚀所述有源层后保留下来的有机胶层形成的遮光层，所述遮光层包含发色团和猝灭剂。

可选的，所述遮光层在基板上的投影与所述有源层在基板上的投影重叠。

可选的，所述遮光层的厚度为1.5μm-2μm。

可选的，所述有源层的源区和漏区分别于所述源极和漏极接触，并在垂直于基板的方向与所述源极和漏极部分重叠。

在本发明提供的薄膜晶体管的制作方法中，将刻蚀完有源材料层后本应剥离的有机胶保留下来形成覆盖有源层的遮光层，该遮光层含有发光团和猝灭剂。由此获得的薄膜晶体管，相比现有技术，不仅减少了刻蚀有源材料层后剥离光刻胶的步骤，而且减少了一道如图1中刻蚀阻挡层6的制作工艺，其中包括5道子工艺，由此也减少了一道掩膜工艺掩膜，有效的简化了薄膜晶体管的制作过程；在光刻后形成的遮光层，能够避免有源层受到光的照射，从而达到提升薄膜晶体管可靠性，防止性能发生改变的效果。

附图说明

图1为现有技术中的薄膜晶体管的剖面图；

图2为现有技术中的薄膜晶体管的俯视图；

图3为本发明中薄膜晶体管的制作方法的流程图；

图4-图11为本发明中薄膜晶体管在制作过程中的器件结构示意图。

具体实施方式

下面将结合示意图对本发明的薄膜晶体管及其制作方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。

在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

以下列举所述薄膜晶体管及其制作方法的较优实施例，以清楚的说明本发明的内容，应当明确的是，本发明的内容并不限制于以下实施例，其他通过本领域普通技术人员的常规技术手段的改进亦在本发明的思想范围之内。

请参考图3，并结合图4-图11，所述薄膜晶体管的制作方法包括：

第一步，如图4所示，执行步骤S301：提供基板41；较佳的，所述基板41为透明材料制成，例如可以是玻璃、石英、硅晶片、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯或者金属箔等。所述基板的选择及预处理为本领域技术人员所熟悉，例如形成缓冲层(未图示)等，故不再详述。

第二步，如图5所示，执行步骤S302：在所述基板上形成栅极42；较佳的，所述栅极42可以选择为金属材质，例如金属铜、铝、镍、镁、铬、钼、钨及其合金等材料，依据工艺需求的不同，可以是单层或者多层结构。

第三步，如图6所示，执行步骤S303：在栅极42形成后，进行栅极绝缘层43的沉积。所述栅极绝缘层43覆盖整个栅极42。所述栅极绝缘层43可以是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化钽等绝缘性较好的材料。

第四步，如图7所示，执行步骤S304：在所述栅极绝缘层43上形成源漏极44，并在源极和漏极之间预留沟道区。具体地，首先进行源漏极材料层的沉积，完整的覆盖于所述栅极绝缘层43上，之后通过刻蚀工艺进行图案化，形成所需的源漏极44。所述源漏极44形成于所述栅极绝缘层43两端，中间间隔沟道区。在本发明中，将源漏极44在有源层之前制作，避免了在刻蚀时源漏极刻蚀液对有源层造成影响。

第五步，如图8所示，执行步骤S305：在所述源漏极44上及源漏极44之间形成有源材料层45。具体的，进行有源材料层45的沉积，所述有源材料层45可以是氧化物半导体材料，例如，所述有源材料层45可以包括镓(Ga)、铟(In)、铪(Hf)、锌(Zn)、锡(Sn)中至少一种的氧化物，比如ZnO、ZnGaO、ZnInO、GaInO、GaSnO、ZnSnO、InSnO、HfInZnO、ZnGaInO等。

第六步，如图9所示，执行步骤S306，在所述有源材料层45上覆盖包含发色团和猝灭剂的有机胶层46。所述有机胶层46的制备方法如下：将有机胶与具有发色团的第一辅助材料和含有猝灭剂的第二辅助材料混合后涂覆于所述有源材料层45上得到。具体地，有机胶可选自感光树脂，具有发色团的第一辅助材料例如是安息香及其衍生物，含有猝灭剂的第二辅助材料可选自过渡金属的络合物等。三种物质混合得到的有机胶层46受到光照时，具有发色团的第一辅助材料产生发色基团及自由基，该发色团能有效吸收紫外光和可见光，含有猝灭剂的第二辅助材料通过与发色团碰撞将激发态的自由基衰减到基态或者低能量态，从而避免处于所述有机胶层46下面的有源层受到外界光的破坏。

当然所述有机胶层46也可以由有机胶直接与同时含有发色团和猝灭剂的第三辅助材料混合后涂覆于所述有源材料层45上得到。具体地，有机胶可选自感光树脂，同时含有发色团和猝灭剂的第三辅助材料可以是少量炭黑。含有少量炭黑的有机胶不仅能够吸收可见光，并且能够捕获光照过程中产生的自由基，从而避免处于所述有机胶层46下面的有源层受到外界光的破坏。

第七步，如图10所示，执行步骤S307，采用掩膜曝光所述有机胶层46，显影后形成具有有源层图形的遮光层47。

第八步，如图11所示，执行步骤S308，以遮光层47为模板刻蚀所述有源材料层45，得到有源层48。常规工艺来说，刻蚀之后会剥离遮光层47，然后继续后续工艺，但本发明中，由于所述有机胶经过处理，含有发色团和猝灭剂，因此，可保留在所述有源层48上，作为遮光层47保护有源层48不受外界入射光破坏。不仅省略了剥离的步骤，而且与现有技术相比，省略了再利用一道掩膜制作一层遮光层的步骤。

所述遮光层47在基板上的投影与所述有源层48在基板上的投影重叠，所述有源层的源区和漏区分别于所述源极44和漏极44接触，并在垂直于基板的方向与所述源极和漏极部分重叠。所述遮光层47的厚度为1.5μm-2μm。

在经过上述步骤后，即获得本发明的薄膜晶体管，如图11所示，包括依次堆叠于基板41上的栅极42、栅极绝缘层43、源漏极44、位于所述源漏极44之间并与所述源漏极44相搭接的有源层48、以及用于刻蚀所述有源层48后保留下来的有机胶层形成的遮光层47，所述遮光层47包含发色团和猝灭剂。在本发明中，遮光层47发色团和猝灭剂官能团，当光照射时，发色团能够吸收例如紫外线、可见光等波段的光，发色团在吸收光能后会使分子处于激发态，但是达到一定能量后会引起其他反应的发生，而猝灭剂官能团能够使激发态分子的能量转移到猝灭剂官能团，猝灭剂官能团能够进一步使得该能量以无害的形式耗散，从而能够防止激发态的分子发生反应，避免器件加速老化的情况。从而使得材料具有遮光作用。同时，遮光层47由保留刻蚀用的有机胶层46得来，因此，相比现有技术简化了工艺。

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 (7)

1.一种薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，包括如下步骤：

提供基板；

在所述基板上形成栅极；

在所述栅极上形成栅极绝缘层；

在所述栅极绝缘层上形成源极和漏极，所述源极和漏极之间预留沟道区；

在所述源漏极上及沟道区形成有源材料层；

在所述有源材料层上覆盖包含发色团和猝灭剂的有机胶层；

对所述有机胶层曝光显影，并刻蚀所述有源材料层，形成有源层；

保留所述有源层上的有机胶层形成覆盖所述有源层的遮光层。

2.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述有机胶层包括：

提供有机胶；

提供具有发色团的第一辅助材料；

提供含有猝灭剂的第二辅助材料；

混合所述有机胶、第一辅助材料和第二辅助材料，涂覆于所述有源材料层上形成所述包含发色团和猝灭剂的有机胶层。

3.如权利要求1所述的薄膜晶体管的制作方法，其特征在于，所述有机胶层包括：

提供有机胶；

提供含有发色团和猝灭剂的第三辅助材料；

混合所述有机胶和第三辅助材料，涂覆于所述有源材料层上形成所述包含发色团和猝灭剂的有机胶层。

4.一种利用如权利要求1-3中任意一项所述的薄膜晶体管的制作方法获得的薄膜晶体管，其特征在于，包括依次堆叠于基板上的栅极、栅极绝缘层、源漏极、有源层以及用于刻蚀所述有源层后保留下来的有机胶层形成的遮光层，所述遮光层包含发色团和猝灭剂。

5.如权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述遮光层在基板上的投影与所述有源层在基板上的投影重叠。

6.如权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述遮光层的厚度为1.5μm-2μm。

7.如权利要求4所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述有源层的源区和漏区分别于所述源极和漏极接触，并在垂直于基板的方向与所述源极和漏极部分重叠。