本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是指一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板和顯示裝置。

背景技術(shù)：

隨著全球信息社會(huì)的興起增加了對(duì)各種顯示裝置的需求。因此，對(duì)各種平面顯示裝置的研究和開發(fā)投入了很大的努力，如液晶顯示器(LCD)、等離子顯示板(PDP)、場(chǎng)致發(fā)光顯示器(ELD)以及真空熒光顯示器(VFD)。

薄膜晶體管(Thin Film Transistor，TFT)是現(xiàn)代微電子技術(shù)中的一種關(guān)鍵性電子器件，目前已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用于平板顯示器等領(lǐng)域。傳統(tǒng)半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)和TFT-LCD顯示行業(yè)中的薄膜晶體管都是以硅材料為基礎(chǔ)的，而碳基半導(dǎo)體材料作為新一代的半導(dǎo)體材料，因?yàn)槠涓叩倪w移率，以及不同于體材料的特殊電學(xué)性質(zhì)等開始得到日益廣泛的研究和開發(fā)使用，如石墨烯(Graphene)，碳納米管(CNT)等都得到了極其深入的開發(fā)和嘗試使用。

目前陣列化的CNT-TFT都是采用溶液涂布工藝制備，有源層區(qū)域形成隨機(jī)網(wǎng)絡(luò)分布的碳納米管，對(duì)于短溝道TFT而言，其關(guān)態(tài)電流較大，約10^-11-10^-10A，在此性能基礎(chǔ)上制備的TFT-LCD其關(guān)態(tài)的亮度較高，因而顯示對(duì)比度也較差；而采用長(zhǎng)溝道TFT，雖然能夠降低關(guān)態(tài)電流，提升開關(guān)比，但整個(gè)顯示裝置的開口率會(huì)受到極大影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板和顯示裝置，能夠有效降低薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流，改善顯示裝置的顯示效果。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施例提供技術(shù)方案如下：

一方面，提供一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括位于襯底基板上的柵極、柵絕緣層、源極、漏極和有源層，在所述有源層和所述漏極之間形成有單向?qū)ㄆ骷?，以使電信?hào)經(jīng)所述單向?qū)ㄆ骷伤鲇性磳觽鬟f至所述漏極。

進(jìn)一步地，所述單向?qū)ㄆ骷镻N結(jié)，所述有源層的至少一部分為所述PN結(jié)的正極，所述有源層和所述漏極之間設(shè)置有N型半導(dǎo)體圖形為所述PN結(jié)的負(fù)極。

進(jìn)一步地，所述有源層采用碳納米管半導(dǎo)體材料。

進(jìn)一步地，所述薄膜晶體管具體包括：

位于襯底基板上的柵極；

覆蓋所述柵極的柵絕緣層；

位于所述柵絕緣層上的有源層；

位于所述有源層上的所述N型半導(dǎo)體圖形；

位于所述有源層上的源極和位于所述N型半導(dǎo)體圖形上的漏極。

進(jìn)一步地，所述薄膜晶體管具體包括：

位于所述襯底基板上的有源層；

位于所述有源層上的所述N型半導(dǎo)體圖形；

覆蓋所述有源層和所述N型半導(dǎo)體圖形的柵絕緣層；

位于所述柵絕緣層上的柵極、源極和漏極，所述源極通過(guò)貫穿所述柵絕緣層的過(guò)孔與所述有源層連接，所述漏極通過(guò)貫穿所述柵絕緣層的過(guò)孔與所述N型半導(dǎo)體圖形連接。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種薄膜晶體管的制作方法，包括在襯底基板上形成柵極、柵絕緣層、源極、漏極和有源層，所述方法還包括：

在所述有源層和所述漏極之間形成有單向?qū)ㄆ骷?，以使電信?hào)經(jīng)所述單向?qū)ㄆ骷伤鲇性磳觽鬟f至所述漏極。

進(jìn)一步地，所述制作方法具體包括：

提供一襯底基板；

在所述襯底基板上形成緩沖層；

在所述緩沖層上沉積柵導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成所述柵極；

形成所述柵絕緣層；

在所述柵絕緣層上沉積碳納米管半導(dǎo)體材料和N型半導(dǎo)體材料，在N型半導(dǎo)體材料上涂覆光刻膠，采用灰色調(diào)掩膜板對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，形成光刻膠未保留區(qū)域、光刻膠部分保留區(qū)域和光刻膠完全保留區(qū)域，其中，光刻膠部分保留區(qū)域?qū)?yīng)有源層的圖形，光刻膠完全保留區(qū)域?qū)?yīng)N型半導(dǎo)體圖形，光刻膠未保留區(qū)域?qū)?yīng)其他區(qū)域；

刻蝕掉光刻膠未保留區(qū)域的碳納米管半導(dǎo)體材料和N型半導(dǎo)體材料，灰化掉光刻膠部分保留區(qū)域的光刻膠，刻蝕掉光刻膠部分保留區(qū)域的N型半導(dǎo)體材料，灰化掉光刻膠完全保留區(qū)域的光刻膠，形成有源層和所述N型半導(dǎo)體圖形；

沉積源漏導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成源極和漏極。

進(jìn)一步地，所述制作方法具體包括：

提供一襯底基板；

在所述襯底基板上形成緩沖層；

在所述緩沖層上沉積碳納米管半導(dǎo)體材料，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成有源層；

在所述有源層上沉積N型半導(dǎo)體材料，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成所述N型半導(dǎo)體圖形；

形成覆蓋所述有源層和所述N型半導(dǎo)體圖形的柵絕緣層；

在所述柵絕緣層上沉積導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成柵極、源極和漏極，所述源極通過(guò)貫穿所述柵絕緣層的過(guò)孔與所述有源層連接，所述漏極通過(guò)貫穿所述柵絕緣層的過(guò)孔與所述N型半導(dǎo)體圖形連接。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種陣列基板，包括如上所述的薄膜晶體管。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種顯示裝置，包括如上所述的陣列基板。

本發(fā)明的實(shí)施例具有以下有益效果：

上述方案中，在薄膜晶體管的有源層和漏極之間形成有單向?qū)ㄆ骷?，在有源層的電位高于漏極的電位時(shí)，單向?qū)ㄆ骷?dǎo)通；在有源層的電位低于漏極的電位時(shí)，單向?qū)ㄆ骷刂?，從而能夠有效降低薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流，在本發(fā)明的薄膜晶體管應(yīng)用于顯示裝置時(shí)，能夠提高顯示裝置的顯示對(duì)比度，改善顯示裝置的顯示效果。

附圖說(shuō)明

圖1為CNT和ZnO所形成的PN結(jié)的能級(jí)示意圖；

圖2為本發(fā)明一實(shí)施例陣列基板的制作方法的流程示意圖；

圖3為本發(fā)明另一實(shí)施例陣列基板的制作方法的流程示意圖。

附圖標(biāo)記

1 襯底基板 2 緩沖層 3 柵極 4 柵絕緣層

5 CNT材料 6 N型半導(dǎo)體材料 7 漏極 8 源極

9 鈍化層 10 像素電極

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的實(shí)施例要解決的技術(shù)問(wèn)題、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖及具體實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)描述。

本發(fā)明的實(shí)施例針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中CNT-TFT關(guān)態(tài)電流較大的問(wèn)題，提供一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板和顯示裝置，能夠有效降低薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流，改善顯示裝置的顯示效果。

實(shí)施例一

本實(shí)施例提供一種薄膜晶體管，所述薄膜晶體管包括位于襯底基板上的柵極、柵絕緣層、源極、漏極和有源層，在所述有源層和所述漏極之間形成有單向?qū)ㄆ骷?，以使電信?hào)經(jīng)所述單向?qū)ㄆ骷伤鲇性磳觽鬟f至所述漏極。

本實(shí)施例中，在薄膜晶體管的有源層和漏極之間形成有單向?qū)ㄆ骷?，在有源層的電位高于漏極的電位時(shí)，單向?qū)ㄆ骷?dǎo)通；在有源層的電位低于漏極的電位時(shí)，單向?qū)ㄆ骷刂?，從而能夠有效降低薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流，在本發(fā)明的薄膜晶體管應(yīng)用于顯示裝置時(shí)，能夠提高顯示裝置的顯示對(duì)比度，改善顯示裝置的顯示效果。

具體地，所述單向?qū)ㄆ骷镻N結(jié)，所述有源層的至少一部分為所述PN結(jié)的正極，所述有源層和所述漏極之間設(shè)置有N型半導(dǎo)體圖形為所述PN結(jié)的負(fù)極。優(yōu)選實(shí)施例中，N型半導(dǎo)體圖形在所述襯底基板上的投影與所述漏極在所述襯底基板上的投影重合。

優(yōu)選實(shí)施例中，由于碳納米管材料具有較高的遷移率，因此，可以利用碳納米管材料來(lái)制作有源層，同時(shí)利用碳納米管材料的本征特性為P型，采用N型本征的半導(dǎo)體材料可與之形成PN結(jié)二極管，具體可以采用ZnO與CNT形成PN結(jié)，圖1為CNT和ZnO所形成的PN結(jié)的能級(jí)示意圖，形成的PN結(jié)具備整流特性，在碳納米管材料的電位高于N型本征的半導(dǎo)體材料上的電位時(shí)，PN結(jié)導(dǎo)通；加反向電壓時(shí)，PN結(jié)截止，從而能夠有效降低CNT-TFT的關(guān)態(tài)電流，擴(kuò)大CNT-TFT的適用范圍。

進(jìn)一步地，除ZnO之外，N型半導(dǎo)體圖形還可以采用a-Si或LTPS。

具體實(shí)施例中，所述薄膜晶體管可以為底柵型薄膜晶體管，具體包括：

位于襯底基板上的柵極；

覆蓋所述柵極的柵絕緣層；

位于所述柵絕緣層上的有源層；

位于所述有源層上的所述N型半導(dǎo)體圖形；

位于所述有源層上的源極和位于所述N型半導(dǎo)體圖形上的漏極。

具體實(shí)施例中，所述薄膜晶體管可以為頂柵型薄膜晶體管，具體包括：

位于所述襯底基板上的有源層；

位于所述有源層上的所述N型半導(dǎo)體圖形；

覆蓋所述有源層和所述N型半導(dǎo)體圖形的柵絕緣層；

位于所述柵絕緣層上的柵極、源極和漏極，所述源極通過(guò)貫穿所述柵絕緣層的過(guò)孔與所述有源層連接，所述漏極通過(guò)貫穿所述柵絕緣層的過(guò)孔與所述N型半導(dǎo)體圖形連接。

本實(shí)施例的薄膜晶體管可以作為陣列基板顯示區(qū)域的開關(guān)薄膜晶體管，還可以作為顯示區(qū)外圍的功能薄膜晶體管，適用于LCD和AMOLED等多種顯示器件中。

其中，有源層除可以采用CNT材料外，還可以采用半導(dǎo)體性碳納米管材料、硅納米線、III-V族納米線等一維材料以及其他含有交疊結(jié)構(gòu)即X,Y型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體材料。

本實(shí)施例的薄膜晶體管可以為底柵型結(jié)構(gòu)，但不限于此，還可以為頂柵型結(jié)構(gòu)、交疊型結(jié)構(gòu)、反交疊型結(jié)構(gòu)、共面型結(jié)構(gòu)或反共面型結(jié)構(gòu)等。

實(shí)施例二

本實(shí)施例提供了一種薄膜晶體管的制作方法，包括在襯底基板上形成柵極、柵絕緣層、源極、漏極和有源層，所述方法還包括：

在所述有源層和所述漏極之間形成有單向?qū)ㄆ骷?，以使電信?hào)經(jīng)所述單向?qū)ㄆ骷伤鲇性磳觽鬟f至所述漏極。

本實(shí)施例中，在薄膜晶體管的有源層和漏極之間形成有單向?qū)ㄆ骷?，在有源層的電位高于漏極的電位時(shí)，單向?qū)ㄆ骷?dǎo)通；在有源層的電位低于漏極的電位時(shí)，單向?qū)ㄆ骷刂?，從而能夠有效降低薄膜晶體管的關(guān)態(tài)電流，在本發(fā)明的薄膜晶體管應(yīng)用于顯示裝置時(shí)，能夠提高顯示裝置的顯示對(duì)比度，改善顯示裝置的顯示效果。

進(jìn)一步地，在制作底柵型的薄膜晶體管時(shí)，所述制作方法具體包括：

提供一襯底基板；

在所述襯底基板上形成緩沖層；

在所述緩沖層上沉積柵導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成所述柵極；

形成所述柵絕緣層；

在所述柵絕緣層上沉積碳納米管半導(dǎo)體材料和N型半導(dǎo)體材料，在N型半導(dǎo)體材料上涂覆光刻膠，采用灰色調(diào)掩膜板對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，形成光刻膠未保留區(qū)域、光刻膠部分保留區(qū)域和光刻膠完全保留區(qū)域，其中，光刻膠部分保留區(qū)域?qū)?yīng)有源層的圖形，光刻膠完全保留區(qū)域?qū)?yīng)N型半導(dǎo)體圖形，光刻膠未保留區(qū)域?qū)?yīng)其他區(qū)域；

刻蝕掉光刻膠未保留區(qū)域的碳納米管半導(dǎo)體材料和N型半導(dǎo)體材料，灰化掉光刻膠部分保留區(qū)域的光刻膠，刻蝕掉光刻膠部分保留區(qū)域的N型半導(dǎo)體材料，灰化掉光刻膠完全保留區(qū)域的光刻膠，形成有源層和所述N型半導(dǎo)體圖形；

沉積源漏導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成源極和漏極。

進(jìn)一步地，在制作頂柵型的薄膜晶體管時(shí)，所述制作方法具體包括：

提供一襯底基板；

在所述襯底基板上形成緩沖層；

在所述緩沖層上沉積碳納米管半導(dǎo)體材料，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成有源層；

在所述有源層上沉積N型半導(dǎo)體材料，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成所述N型半導(dǎo)體圖形；

形成覆蓋所述有源層和所述N型半導(dǎo)體圖形的柵絕緣層；

在所述柵絕緣層上沉積導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成柵極、源極和漏極，所述源極通過(guò)貫穿所述柵絕緣層的過(guò)孔與所述有源層連接，所述漏極通過(guò)貫穿所述柵絕緣層的過(guò)孔與所述N型半導(dǎo)體圖形連接。

實(shí)施例三

本實(shí)施例提供了一種陣列基板，包括如上所述的薄膜晶體管。

實(shí)施例四

本實(shí)施例提供了一種顯示裝置，包括如上所述的陣列基板。所述顯示裝置可以為：液晶電視、液晶顯示器、數(shù)碼相框、手機(jī)、平板電腦等任何具有顯示功能的產(chǎn)品或部件，其中，所述顯示裝置還包括柔性電路板、印刷電路板和背板。

實(shí)施例五

如圖2所示，本實(shí)施例的薄膜晶體管的制作方法具體包括以下步驟：

步驟1、如圖2(a)所示，提供一襯底基板1，襯底基板1可以采用玻璃基板或石英基板；

步驟2、如圖2(b)所示，在襯底基板1上形成緩沖層2；

具體地，可以采用CVD(化學(xué)氣相沉積)方法沉積200nm厚的SiO₂薄膜作為緩沖層；

步驟3、如圖2(c)所示，在緩沖層2上形成薄膜晶體管的柵極3；

具體地，可以采用濺射方法在緩沖層2上沉積柵導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成薄膜晶體管的柵極3，柵導(dǎo)電層可以采用Mo、Al、Cr等金屬材料、合金材料或其他復(fù)合導(dǎo)電材料，其厚度為100-500nm，優(yōu)選為200nm。

步驟4、如圖2(d)所示，形成柵絕緣層4；

可以采用氧化硅、氮化硅等絕緣材料形成柵絕緣層4，具體地，可以采用CVD方法在370℃下沉積150nm的SiO₂作為柵絕緣層4。

步驟5、如圖2(e)所示，采用旋涂法形成一層CNT材料5；

步驟6、如圖2(f)所示，沉積一層N型半導(dǎo)體材料6；

具體地，可以采用濺射工藝沉積3nm的ZnO薄膜。

步驟7、如圖2(g)所示，采用灰色調(diào)掩膜板進(jìn)行構(gòu)圖形成有源層和有源層上的N型半導(dǎo)體圖形；

具體地，在ZnO薄膜上涂覆光刻膠，采用灰色調(diào)掩膜板對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，形成光刻膠未保留區(qū)域、光刻膠部分保留區(qū)域和光刻膠完全保留區(qū)域，其中，光刻膠部分保留區(qū)域?qū)?yīng)有源層的圖形，光刻膠完全保留區(qū)域?qū)?yīng)N型半導(dǎo)體圖形，光刻膠未保留區(qū)域?qū)?yīng)其他區(qū)域；

刻蝕掉光刻膠未保留區(qū)域的CNT材料和ZnO薄膜，灰化掉光刻膠部分保留區(qū)域的光刻膠，刻蝕掉光刻膠部分保留區(qū)域的ZnO薄膜，灰化掉光刻膠完全保留區(qū)域的光刻膠，形成有源層和所述N型半導(dǎo)體圖形。

步驟8、如圖2(h)所示，形成薄膜晶體管的源極8和漏極7；

具體地，可以采用濺射方法沉積源漏導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成薄膜晶體管的源極8和漏極7，源漏導(dǎo)電層可以采用Mo、Al、Cr等金屬材料、合金材料或其他復(fù)合導(dǎo)電材料，其厚度為100-500nm，優(yōu)選為200nm。

經(jīng)過(guò)上述步驟1-8即可制作出本實(shí)施例的底柵型薄膜晶體管。

進(jìn)一步地，還可以制作基于上述薄膜晶體管的陣列基板，陣列基板的制作方法還包括：

步驟9、如圖2(i)所示，形成鈍化層9；

可以采用氧化硅、氮化硅等絕緣材料形成鈍化層，具體地，可以采用CVD方法在370℃下沉積150nm的SiO₂作為鈍化層9；鈍化層9也可采用亞克力系材料或樹脂等有機(jī)材料，厚度一般為0.1um-1um。

步驟10、如圖2(j)所示，形成像素電極10。

具體地，可以在襯底基板上采用濺射方法沉積40nm的ITO、IZO或石墨烯，進(jìn)行構(gòu)圖形成像素電極10。

進(jìn)一步地，在陣列基板為AMOLED陣列基板時(shí)，后續(xù)制作流程還包括沉積亞克力系材料并光刻、固化出像素界定層；采用等離子體處理陣列基板表面；進(jìn)而形成陽(yáng)極層、有機(jī)發(fā)光層和陰極層等，在此不再贅述。陰極層可以采用LiF:Al層，整體厚度為100-300nm，制作出的AMOLED陣列基板的出光方式為底出光。

實(shí)施例六

如圖3所示，本實(shí)施例的薄膜晶體管的制作方法具體包括以下步驟：

步驟1、如圖3(a)所示，提供一襯底基板1，襯底基板1可以采用玻璃基板或石英基板；

步驟2、如圖3(b)所示，在襯底基板1上形成緩沖層2；

具體地，可以采用CVD方法沉積200nm厚的SiO₂薄膜作為緩沖層；

步驟3、如圖3(c)所示，在緩沖層2上采用旋涂法形成一層CNT材料5，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成有源層的圖形；

具體地，在構(gòu)圖工藝中，可以采用O₂對(duì)CNT材料5進(jìn)行干法刻蝕。

步驟4、如圖3(d)所示，在有源層上沉積N型半導(dǎo)體材料6，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成N型半導(dǎo)體圖形；

具體地，可以使用CVD工藝沉積3nm的N+-a-Si薄膜層，并進(jìn)行光刻，僅保留漏極區(qū)域的N+-a-Si，形成N型半導(dǎo)體圖形。

步驟5、如圖3(e)所示，形成柵絕緣層4；

可以采用氧化硅、氮化硅等絕緣材料形成柵絕緣層4，具體地，可以采用CVD方法在370℃下沉積150nm的SiO₂作為柵絕緣層4。

步驟6、如圖3(f)所示，形成薄膜晶體管的柵極3、源極8和漏極7；

具體地，可以采用濺射方法沉積導(dǎo)電層，通過(guò)構(gòu)圖工藝形成薄膜晶體管的柵極3、源極8和漏極7，導(dǎo)電層可以采用Mo、Al、Cr等金屬材料、合金材料或其他復(fù)合導(dǎo)電材料，其厚度為100-500nm，優(yōu)選為200nm。

經(jīng)過(guò)上述步驟1-6即可制作出本實(shí)施例的頂柵型薄膜晶體管。

進(jìn)一步地，還可以制作基于上述薄膜晶體管的陣列基板，陣列基板的制作方法還包括：

步驟7、如圖3(g)所示，形成鈍化層9；

可以采用氧化硅、氮化硅等絕緣材料形成鈍化層，具體地，可以采用CVD方法在370℃下沉積150nm的SiO₂作為鈍化層9；鈍化層9也可采用亞克力系材料或樹脂等有機(jī)材料，厚度一般為0.1um-1um。

步驟8、如圖3(h)所示，形成像素電極10。

具體地，可以采用濺射方法沉積40nm的ITO、IZO或石墨烯，進(jìn)行構(gòu)圖形成像素電極10。

進(jìn)一步地，在陣列基板為AMLCD陣列基板時(shí)，后續(xù)制作流程還包括PI涂布、壓印取向、Spacer(隔墊物)制備和對(duì)應(yīng)彩膜基板的制備，并進(jìn)行對(duì)盒、切割、灌晶和封膠等工藝，在此不再贅述。

其中，本實(shí)施例中根據(jù)需要，在沉積CNT材料后，還可以進(jìn)行摻雜及活化工藝；在沉積導(dǎo)電層之前還可以制備刻蝕阻擋層來(lái)保護(hù)有源層。

在本發(fā)明各方法實(shí)施例中，所述各步驟的序號(hào)并不能用于限定各步驟的先后順序，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，對(duì)各步驟的先后變化也在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

以上所述是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明所述原理的前提下，還可以作出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。