專利名稱：薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板和顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種用于顯示裝置的薄膜晶體管及其制作方法，設(shè)置有該薄膜晶體管的陣列基板和顯示裝置。
背景技術(shù)：
TFT (Thin Film Transistor，薄膜晶體管)液晶屏是目前唯一在亮度、對比度、功耗、壽命、體積和重量等綜合性能上能超過CRT (Cathode Ray Tube,陰極射線管)的顯示器件，已成為顯示領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。TFT液晶屏是在每個像素點上設(shè)計一個TFT，通過該TFT來對屏幕上的各個獨(dú)立的像素進(jìn)行控制，這樣可以大大提高反應(yīng)時間。銦鎵鋅氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide, IGZO)是新一代用于TFT有源層的材料，其載流子遷移率是非晶硅的20 30倍，可以大大提高TFT對像素電極的充放電速 率，提高像素的響應(yīng)速度，實現(xiàn)更快的刷新率。使用a-Si作為有源層時，直接在有源層之上制備金屬電極層，再通過刻蝕(一般指濕法刻蝕)形成需要的源、漏電極形狀；而使用IGZO作為有源層時，因IGZO不像a-Si那樣耐腐蝕，在進(jìn)行源、漏電極刻蝕的過程中容易造成IGZO層的損傷，所以需要先在IGZO有源層上制備刻蝕阻擋層以保護(hù)IGZO層，再制備源漏金屬電極層。具體的，如圖I所示，其中刻蝕阻擋層13上設(shè)置有兩個相對的圓形過孔131，TFT的源電極11和漏電極12分別通過這兩個圓形過孔與IGZO有源層接觸導(dǎo)通，兩個圓形過孔131間的距離決定TFT的溝道長，圓形過孔131的直徑?jīng)Q定TFT的溝道寬。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在圖I所示的TFT結(jié)構(gòu)中，TFT的柵極和漏極之間的寄生電容Cgd大，當(dāng)用于液晶顯示裝置時，導(dǎo)致實際驅(qū)動中像素電壓浮動大，影響顯示效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于提供一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板和顯示裝置，可在不影響開口率的情況下，增大TFT的溝道寬度并且大幅度降低柵漏之間的寄生電容，從而降低像素電壓的浮動，提升顯示效果。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的實施例采用如下技術(shù)方案。一種薄膜晶體管，包括有源層；刻蝕阻擋層，覆蓋于所述有源層之上；源電極和漏電極，位于所述刻蝕阻擋層之上；所述刻蝕阻擋層上設(shè)置有圓形過孔和圍在所述圓形過孔外圍的U形過孔，所述U形過孔的曲率圓心和所述圓形過孔的圓心相重合；所述源電極通過所述U形過孔與下層的所述有源層連接，所述漏電極通過所述圓形過孔與下層的所述有源層連接。優(yōu)選的，所述有源層為銦鎵鋅氧化物(IGZO)薄膜層。優(yōu)選的，所述U形過孔的圓心角小于等于180度。優(yōu)選的，所述U形過孔的圓心角為180度。
優(yōu)選的，所述刻蝕阻擋層為硅氧化物薄膜層，或者硅氮化物薄膜層，或者硅氧化物和硅氮化物形成的復(fù)合層。一種陣列基板，設(shè)置有所述的薄膜晶體管。優(yōu)選的，所述有源層為銦鎵鋅氧化物(IGZO)薄膜層。優(yōu)選的，所述U形過孔的圓心角小于等于180度。一種顯示裝置，設(shè)置有所述的陣列基板。本發(fā)明實施例還提供一種薄膜晶體管的制作方法，包括形成有源層；在有源層上形成刻蝕阻擋層，采用構(gòu)圖工藝在所述刻蝕阻擋層上形成圓形過孔和 圍在所述圓形過孔外圍的U形過孔，且所述U形過孔的曲率圓心和所述圓形過孔的圓心相
重合；形成源漏金屬層，采用構(gòu)圖工藝形成源電極和漏電極，且所述源電極通過所述U形過孔與下層的所述有源層連接，所述漏電極通過所述圓形過孔與下層的所述有源層連接。本發(fā)明提供的薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板和顯示裝置，適用于TFT的有源層上需設(shè)置刻蝕阻擋層(例如，有源層采用IGZO的TFT)的場景，刻蝕阻擋層上設(shè)置有圓形過孔和圍在圓形孔外圍的U形過孔，U形過孔的曲率圓心和圓形過孔的圓心相重合，源電極通過U形過孔與下層的有源層連接，漏電極通過圓形過孔與下層的有源層連接，U形過孔的曲率半徑?jīng)Q定TFT的溝道長，U形過孔的長度(弧長)決定TFT的溝道寬，較現(xiàn)有技術(shù)中兩個并排的過孔而言，相同溝道寬度的情況下，漏電極面積小，柵漏之間的寄生電容小，有利于在有限的占用面積下獲得最大可能的溝道寬度，用于顯示裝置時，可在不影響像素開口率的情況下增大溝道寬度并且降低柵漏之間的寄生電容，從而達(dá)到降低像素電壓浮動，提升顯示效果的目的。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)中薄膜晶體管的俯視示意圖；圖2為本發(fā)明實施例一中薄膜晶體管的俯視示意圖一；圖3為圖2中薄膜晶體管沿A-A方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本發(fā)明實施例一中刻蝕阻擋層的俯視示意圖；圖5為本發(fā)明實施例一中源漏電極的俯視示意圖；圖6為本發(fā)明實施例一另一現(xiàn)有薄膜晶體管的俯視示意圖；圖7為本發(fā)明實施例一中薄膜晶體管的俯視示意圖二。附圖標(biāo)記說明10-基板，11-源電極，12-漏電極，13-刻蝕阻擋層，131-圓形過孔，132-U形過孔，133-橢圓形過孔，14-有源層，15-柵絕緣層，16-柵極。
具體實施例方式本發(fā)明實施例提供一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板和顯示裝置，可在不影響開口率的情況下，增大TFT的溝道寬度并且大幅度降低柵漏之間的寄生電容，從而降低顯示裝置像素電壓的浮動，提升顯示效果。下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例進(jìn)行詳細(xì)描述。此處所描述的具體實施方式
僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。實施例一本發(fā)明實施例提供一種薄膜晶體管，如圖2、圖3所示，包括有源層14 ;刻蝕阻擋層13，覆蓋于有源層14之上；源電極11和漏電極12，位于刻蝕阻擋層13之上；如圖4所示，刻蝕阻擋層13上設(shè)置有圓形過孔131和圍在圓形過孔131外圍的U形過孔132，U形過孔132的曲率圓心和圓形過孔131的圓心相重合；參閱圖2 5所示，源電極11通過U形過孔132與下層的有源層14連接，漏電極 12通過圓形過孔131與下層的有源層14連接。本實施例所述TFT結(jié)構(gòu)在制造時與現(xiàn)有技術(shù)大致類似，如圖3所示，也是先在基板10上依次制備出柵電極16和柵絕緣層15，但由于制備有源層14的材料(如IGZ0)不耐腐蝕，因此需要先在有源層14上制備刻蝕阻擋層13以保護(hù)有源層14，避免被刻蝕液或水汽影響。在有源層14上制備出刻蝕阻擋層13后，通過干法刻蝕或其它方法在刻蝕阻擋層13上設(shè)置圓形過孔131和U形過孔132，再在刻蝕阻擋層13之上制備源漏金屬電極層，最后通過刻蝕形成需要的源、漏電極形狀，源電極11和漏電極12的形狀如圖5所示。圓形過孔131和U形過孔132打通刻蝕阻擋層13，使得刻蝕阻擋層13之上的源、漏電極可與刻蝕阻擋層13之下的有源層14相連通。過孔的大小，過孔之間的距離，由工廠的工藝能力決定，具體涉及到的因素包括，過孔與源、漏電極的對位精度，源、漏電極的最小刻蝕寬度以及過孔的最小刻蝕寬度。下面在溝道寬度相同的情況下，具體比較本發(fā)明所述的TFT和現(xiàn)有TFT的柵漏之間的寄生電容和開口率如圖4、圖5所示，具體地，依照現(xiàn)有工廠的一般工藝能力，假設(shè)連接漏電極12和有源層14的圓形過孔131制成后，圓形過孔131的孔半徑為4um，覆蓋在圓形過孔131上方的漏電極12可看成一個半圓與一長方形的組合，半圓半徑為6um,長方形長為6um寬為12um,U形的源電極11內(nèi)側(cè)半徑12um,夕卜側(cè)半徑22um,U形過孔132內(nèi)側(cè)半徑14um,夕卜側(cè)半徑20um，對應(yīng)圓心角180度。參閱圖4，TFT的溝道長度，即U形過孔132到圓形過孔131的距離為L = 14-4 = IOum -------(I)；TFT的溝道寬度為D= [4+(14-4)/2]* ^ 28. 3um -------(2)；參閱圖4，該TFT占用面積大致等于U形的源電極11的面積，約等于長44um(U形的源電極11的外側(cè)半徑的2倍)，寬22um(U形的源電極11的外側(cè)半徑)的長方形面積S1,約為S1 = 44umX22um = 968um2 -------(3)；漏電極12的面積S1為半徑為6um的半圓與6umX12um的長方形的面積之和，約為S1 = 6*6* 31 /2+6 X 2 X 6 ^ 128. 5um2 -------(4)。
溝道寬度同樣設(shè)置為28. 3um，溝道長度同樣為lOum，若采用現(xiàn)有技術(shù)中相對的兩個圓形過孔，源電極面積和整個TFT占用面積較大，若采用如圖6所示的結(jié)構(gòu)設(shè)計，圓形過孔延伸為橢圓形(橢圓形過孔133)的設(shè)計，橢圓長軸需為28. 3um，橢圓短軸為8um，橢圓形過孔133相距l(xiāng)Oum，其它工藝尺寸(如覆蓋在橢圓形過孔133上方的源、漏電極同樣超過橢圓形過孔133的邊沿2um)相同的情況下，TFT占用面積S2至少需要s2 = (28. 3+2+2) umX (8+2+10+8+2) um = 969um2 -------(5)；而漏電極12的有效面積S2約為S2 = (28. 3+2+2) X (8+2+2) = 387. 6um2 -------(6)。開口率與TFT占用空間占用面積有關(guān)，TFT占用空間占用面積越大，像素開口率越小，反之，TFT占用空間占用面積越小，像素開口率越大；而TFT的漏極電容柵漏之間的寄生電容主要由漏電極12的有效面積決定，根據(jù)計算結(jié)果可以看出，TFT溝道寬度相等，TFT占 用空間占用面積差不多的情況下，本發(fā)明所述TFT的漏電極12的有效面積大幅減小，如上述計算結(jié)果S2為387. 611!112，而31僅為128. 5um2，從而在不影響像素開口率的情況下，有效降低了漏極電容柵漏之間的寄生電容，達(dá)到降低像素電壓的浮動，提升顯示效果的目的。再如圖7所示，在對像素電極充電能力要求不高的時候，即TFT的溝道寬度可減低時，可減小U形過孔132的圓心角Θ，同樣能達(dá)到有效降低TFT的柵漏之間的寄生電容的目的。減少U形過孔132的圓心角Θ，例如圖7所示，圓心角Θ變?yōu)?0度，則溝道寬度減為一半，g卩14. 14um，其它工藝尺寸相同的情況下，TFT需要占用的面積S3約為S3 = 22umX22um = 484um2 -------(7)；漏電極12的有效面積S3不變，仍為S3 = 128. 5um2。而采用現(xiàn)有的過孔設(shè)計，同樣設(shè)置溝道寬度為14. 14um，溝道長度為IOum的溝道，TFT需要占用的面積S4為S4 = (14. 14+2+2)umX (8+2+10+8+2)um = 544. 2um2 -------(8)；漏電極12的有效面積S4約為S4 = (14. 14+2+2) X (8+2+2) = 217. 68um2 -------(9)。根據(jù)計算結(jié)果可以看出，該種設(shè)計結(jié)構(gòu)同樣可在不影響像素開口率的情況下，有效降低了柵漏之間的寄生電容，達(dá)到降低像素電壓的浮動，提升顯示效果的目的。U形過孔132的圓心角Θ可以根據(jù)需要從接近O度的圓心角延伸至180度，具體實施中，可以根據(jù)產(chǎn)品的具體設(shè)計要求，減小U形過孔132的圓心角Θ，以減少所占有的面積以及帶來的負(fù)載電容(柵漏之間的寄生電容)。本實施例中所述的TFT結(jié)構(gòu)，在同樣TFT的溝道長度、溝道寬度情況下，可有效降低柵漏之間的寄生電容，達(dá)到降低像素電壓浮動，提升顯示效果的目的；而在柵漏之間的寄生電容(漏電極面積)不變的情況下，可增加TFT的溝道寬度；通過適當(dāng)設(shè)計，降低柵漏之間的寄生電容的同時，也可增加TFT的溝道寬度，并且上述變化并不會影響像素開口率。其中，可選地，所述有源層為IGZO薄膜層。很明顯，本實施例適用于TFT的有源層上需設(shè)置刻蝕阻擋層以保護(hù)有源層的場景，但有源層材質(zhì)可不限于IGZO。
可選地，所述刻蝕阻擋層為硅氧化物(SiOx)薄膜層，或者硅氮化物(SiNx)薄膜層，或者硅氧化物(SiOx)和硅氮化物(SiNx)形成的復(fù)合層?？蛇x地，所述U形過孔的圓心角Θ小于等于180度。U形過孔的圓心角Θ在大于180度時，U形過孔的兩個端部到源電極距離就會小于溝道長度，影響TFT特性。本實施例所述TFT結(jié)構(gòu)，在保持TFT溝道長的情況下，可在有限的空間內(nèi)使TFT溝道寬度大幅增大，同時也可相對降低柵漏之間的寄生電容，從而在不影響像素開口率的情況下，達(dá)到降低像素電壓的浮動，提升顯示效果的目的。本發(fā)明實施例還提供一種陣列基板，設(shè)置有上述實施例中所描述的薄膜晶體管?？蛇x地，薄膜晶體管如圖5或圖7所示。所述陣列基板上每個像素都配置一個半導(dǎo)體開關(guān)器件，即TFT，工作時，由于每個像素都可以通過點脈沖直接控制，每個節(jié)點都相對獨(dú)立，并可以進(jìn)行連續(xù)控制?！?br> 可選地，TFT的有源層為IGZO薄膜層?？蛇x地，TFT的刻蝕阻擋層上的U形過孔的圓心角小于等于180度。本實施例所述陣列基板，可在不影響像素開口率的情況下，增大TFT的溝道寬度并且降低柵漏之間的寄生電容，從而達(dá)到降低像素電壓的浮動，提升顯示效果的目的。本發(fā)明實施例還提供一種顯示裝置，設(shè)置有上述的陣列基板。所述顯示裝置可以為液晶面板、電子紙、OLED面板、手機(jī)、平板電腦、電視機(jī)、顯示器、筆記本電腦、數(shù)碼相框、導(dǎo)航儀等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件。其中，可選地，陣列基板的TFT的有源層為IGZO薄膜層。本實施例所述顯示裝置，陣列基板上的TFT漏極電容柵漏之間的寄生電容小，像素電壓的浮動降低，顯示效果提升。本實施例還提供一種薄膜晶體管的制作方法，包括步驟101、形成有源層；本步驟所述有源層不耐腐蝕(例如IGZ0)，需在其上設(shè)置刻蝕阻擋層的場景，但其有源層的形狀、厚度以及形成方法，本步驟不做限定。步驟102、形成刻蝕阻擋層，采用構(gòu)圖工藝在刻蝕阻擋層上形成圓形過孔和圍在圓形過孔外圍的U形過孔，且U形過孔的曲率圓心和所述圓形過孔的圓心相重合，如圖3及圖4所示；本步驟刻蝕阻擋層可以是氧化硅薄膜層，或者氮化硅薄膜層，或者氧化硅和氮化娃形成的復(fù)合層。步驟103、形成源漏金屬層，采用構(gòu)圖工藝形成源電極和漏電極，且所述源電極通過U形過孔與下層的有源層連接，漏電極通過圓形過孔與下層的有源層連接。本實施例提供的薄膜晶體管的制作方法，對連接源漏極電極和有源層的過孔形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，在制作流程基本不變的前提下，可使制作出的TFT漏極電容減小，從而達(dá)到降低像素電壓的浮動，提升顯示效果的目的。本發(fā)明實施例所述的技術(shù)特征，在不沖突的情況下，可任意相互組合使用。實施例二本實施例還提供一種薄膜晶體管的制作方法，參照圖3所示，該方法包括步驟101、形成柵極金屬層，采用構(gòu)圖工藝形成柵極16 ；
步驟102、形成柵絕緣層15 ；步驟103、形成有源層14 ；本步驟所述有源層不耐腐蝕(例如IGZ0)，需在其上設(shè)置刻蝕阻擋層的場景，但其有源層的形狀、厚度以及形成方法，本步驟不做限定。步驟104、在有源層14上形成刻蝕阻擋層13，采用構(gòu)圖工藝在刻蝕阻擋層上形成圓形過孔131和圍在圓形過孔外圍的U形過孔132，且U形過孔132的曲率圓心和圓形過孔131的圓心相重合，如圖3及圖4所示；因本實施例中的有源層14例如IGZO有源層，不像a-Si那樣耐腐蝕，在進(jìn)行源、漏電極刻蝕的過程中容易造成有源層的損傷，所以本步驟需要先在有源層14上制備刻蝕阻擋層13以保護(hù)有源層14，再制備源漏金屬電極層。本步驟所述刻蝕阻擋層13可以是硅氧化物薄膜層，或者硅氮化物薄膜層，或者硅氧化物和硅氮化物形成的復(fù)合層。 另外，在刻蝕阻擋層13的預(yù)設(shè)源、漏電極的對應(yīng)位置，分別形成U形過孔132和圓形過孔131，過孔形成方法一般采用干法刻蝕，包括但不限于濺射刻蝕、反應(yīng)離子刻蝕和高密度等離子體刻蝕等方法。其中，U形過孔132的圓心角Θ可以根據(jù)需要從接近O度的圓心角延伸至180度，具體實施中，可以根據(jù)產(chǎn)品的具體設(shè)計要求進(jìn)行選擇。步驟105、形成源漏金屬層，采用構(gòu)圖工藝形成源電極11和漏電極12，且源電極11通過U形過孔132與下層的有源層14連接，漏電極12通過圓形過孔131與下層的有源層14連接。本步驟中形成源電極11和漏電極12，源電極11覆蓋在U形過孔132上，且通過U形過孔132與下層的有源層14連接，因此源電極11的形狀也為U形；漏電極12覆蓋在圓形過孔131上，且通過圓形過孔131與下層的有源層14連接，因此漏電極12的形狀為圓形,如圖5所示。本實施例提供的薄膜晶體管的制作方法，對連接源/漏電極和有源層的過孔形狀進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計，在制作流程基本不變的前提下，可使制作出的TFT柵漏之間的寄生電容減小，從而達(dá)到降低像素電壓的浮動，提升顯示效果的目的。本發(fā)明實施例所述的技術(shù)特征，在不沖突的情況下，可任意相互組合使用。以上所述，僅為本發(fā)明的具體實施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以所述權(quán)利要求的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種薄膜晶體管，包括有源層；刻蝕阻擋層，覆蓋于所述有源層之上；源電極和漏電極，位于所述刻蝕阻擋層之上；其特征在于， 所述刻蝕阻擋層上設(shè)置有圓形過孔和圍在所述圓形過孔外圍的U形過孔，所述U形過孔的曲率圓心和所述圓形過孔的圓心相重合； 所述源電極通過所述U形過孔與下層的所述有源層連接，所述漏電極通過所述圓形過孔與下層的所述有源層連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述有源層為銦鎵鋅氧化物薄膜層。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述U形過孔的圓心角小于等于180度。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述U形過孔的圓心角為180度。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管，其特征在于， 所述刻蝕阻擋層為硅氧化物薄膜層，或者硅氮化物薄膜層，或者硅氧化物和硅氮化物形成的復(fù)合層。
6.一種陣列基板，其特征在于，設(shè)置有權(quán)利要求I所述的薄膜晶體管。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的陣列基板，其特征在于， 所述有源層為銦鎵鋅氧化物薄膜層。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的陣列基板，其特征在于， 所述U形過孔的圓心角小于等于180度。
9.一種顯示裝置，其特征在于，設(shè)置有權(quán)利要求6或7所述的陣列基板。
10.一種薄膜晶體管的制作方法，其特征在于，包括 形成有源層； 在有源層上形成刻蝕阻擋層，采用構(gòu)圖工藝在所述刻蝕阻擋層上形成圓形過孔和圍在所述圓形過孔外圍的U形過孔，且所述U形過孔的曲率圓心和所述圓形過孔的圓心相重合； 形成源漏金屬層，采用構(gòu)圖工藝形成源電極和漏電極，且所述源電極通過所述U形過孔與下層的所述有源層連接，所述漏電極通過所述圓形過孔與下層的所述有源層連接。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種薄膜晶體管、陣列基板和顯示裝置，涉及顯示領(lǐng)域，可在不影響開口率的情況下，增大TFT的溝道寬度并且降低柵漏之間的寄生電容，從而降低像素電壓的浮動，提升顯示效果。本發(fā)明所述薄膜晶體管包括有源層；刻蝕阻擋層，覆蓋于有源層之上；源電極和漏電極，位于刻蝕保護(hù)層之上；刻蝕阻擋層上設(shè)置有圓形過孔和圍在所述圓形過孔外圍的U形過孔，所述U形過孔的曲率圓心和所述圓形過孔的圓心相重合；源電極通過U形過孔與下層的有源層連接，漏電極通過圓形過孔與下層的有源層連接。所述陣列基板和顯示裝置設(shè)置有所述的薄膜晶體管。
文檔編號H01L21/336GK102945863SQ20121041877
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月26日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月26日
發(fā)明者楊海鵬 申請人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司, 合肥京東方光電科技有限公司