一種薄膜晶體管、顯示基板以及液晶顯示裝置的制造方法
【專利摘要】本申請?zhí)峁┮环N薄膜晶體管、顯示基板以及液晶顯示裝置，以提高薄膜晶體管的開啟電流，降低薄膜晶體管的關(guān)閉電流。本申請?zhí)峁┑谋∧ぞw管，包括：依次設(shè)置于襯底基板之上的柵極、柵極絕緣層和有源層，還包括：設(shè)置于所述有源層之上的源極，以及設(shè)置于所述柵極絕緣層與所述有源層之間的漏極。
【專利說明】
一種薄膜晶體管、顯示基板以及液晶顯示裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本申請涉及液晶顯示領(lǐng)域，尤其涉及一種薄膜晶體管、顯示基板以及液晶顯示裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]薄膜晶體管液晶顯不器(ThinFilm Transistor Liquid Crystal Display,TFT-LCD)具有體積小、功耗低、無輻射、制造成本相對較低等特點，在當前的平板顯示器市場占據(jù)了主導地位。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)TFT-LCD的底柵型薄膜晶體管通常包括依次位于襯底基板之上的柵極、柵極絕緣層、有源層、源極以及漏極，其中，源極與漏極通常設(shè)置在同一層。在柵極加高電平時，有源層的電子通常會向下移動，在靠近柵極一側(cè)的表面形成電子導電層，源極的電子經(jīng)由有源層的導電層進而到達漏極，進而實現(xiàn)薄膜晶體管的導通。
[0004]但現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管，其開啟電流1-on較低，關(guān)閉電流Ι-off較大，并不利于液晶顯示面板向高分辨率的方向發(fā)展。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請的目的是提供一種薄膜晶體管、顯示基板以及液晶顯示裝置，以提高薄膜晶體管的開啟電流1-on，降低薄膜晶體管的關(guān)閉電流1-of f。
[0006]本申請的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
[0007]本申請實施例一提供一種薄膜晶體管，包括:依次設(shè)置于襯底基板之上的柵極、柵極絕緣層和有源層，還包括:設(shè)置于所述有源層之上的源極，以及設(shè)置于所述柵極絕緣層與所述有源層之間的漏極。
[0008]本申請實施例一提供的薄膜晶體管為底柵型薄膜晶體管，該薄膜晶體管在襯底基板之上設(shè)置有柵極，在柵極之上設(shè)置有柵極絕緣層，在柵極絕緣層之上設(shè)置有有源層，其中，源極設(shè)置于有源層之上，而漏極設(shè)置于柵極絕緣層和有源層之間，源極與漏極分別位于不同層，在薄膜晶體的柵極加高電平時，有源層內(nèi)部的電子向與柵極相對的表面移動，并在該面形成電子導電層，進而可以使源極的電子在經(jīng)過源極正下方相對應(yīng)的部分有源層之后，可以由形成的導電層直接到達移動漏極，即，可以使電子在到達漏極的過程中，不經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)中的第三路徑，縮短了電子的移動路徑，進而使本申請實施例一提供的底柵型薄膜晶體管相對現(xiàn)有技術(shù)的底柵型薄膜晶體管，可以具有較高的開啟電流，避免了電子在到達漏極正下方相對應(yīng)的部分有源層時，還需從有源層的與柵極相對的表面向與柵極相背的表面進行擴散;而在柵極處于低電平時，有源層內(nèi)的空穴向有源層的與柵極相對的表面移動，使有源層內(nèi)部的電子和空穴分布均勻，薄膜晶體管幾乎不導電，使薄膜晶體管具有較低的關(guān)閉電流，進而可以避免現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管，由于在有源層的與柵極相背的表面存在少量電子，會使源極和漏極之間形成導電回路，使現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管存在關(guān)閉電流較高的問題。
[0009]本申請實施例二提供一種薄膜晶體管，包括:依次設(shè)置于襯底基板之上的有源層、柵極絕緣層和柵極，還包括:設(shè)置于所述襯底基板與所述有源層之間的源極，以及設(shè)置于所述有源層與所述柵極絕緣層之間的漏極。
[0010]本申請實施例二提供的薄膜晶體管為頂柵型薄膜晶體管，該薄膜晶體管在襯底基板之上設(shè)置有有源層，在有源層之上設(shè)置有柵極絕緣層，在柵極絕緣層之上設(shè)置有柵極，其中，源極設(shè)置于襯底基板與有源層之間，而漏極設(shè)置于有源層與柵極絕緣層之間，源極與漏極分別位于不同層，在薄膜晶體的柵極加高電平時，有源層內(nèi)部的電子向與柵極相對的表面移動，并在該表面形成電子導電層，進而可以使源極的電子在經(jīng)過源極正上方相對應(yīng)的部分有源層之后，可以由形成的導電層直接移動到漏極，即，縮短了電子的移動路徑，進而使本申請實施例二提供的頂柵型薄膜晶體管相對現(xiàn)有技術(shù)的頂柵型薄膜晶體管，可以具有較高的開啟電流，相對于現(xiàn)有技術(shù)中的頂柵型薄膜晶體管，可以避免電子在到達漏極正上方相對應(yīng)的部分有源層時，還需從有源層的與柵極相對的表面向與柵極相背的表面進行擴散;而在柵極處于低電平時，有源層內(nèi)的空穴向有源層的與柵極相對的表面移動，使有源層內(nèi)部的電子和空穴分布均勻，該頂柵型薄膜晶體管幾乎不導電，使薄膜晶體管具有較低的關(guān)閉電流，進而可以避免現(xiàn)有技術(shù)的頂柵型薄膜晶體管，由于在有源層的與柵極相背的表面存在少量電子，會使源極和漏極之間形成導電回路，使現(xiàn)有技術(shù)的頂柵型薄膜晶體管存在關(guān)閉電流較高的問題。
[0011]優(yōu)選的，對于本申請實施例二所提供的薄膜晶體管，所述薄膜晶體管還包括遮光層，所述遮光層位于所述襯底基板與所述有源層之間，所述源極位于所述遮光層和所述有源層之間，其中，所述有源層在襯底基板上的垂直投影位于所述遮光層在襯底基板上的垂直投影內(nèi)。
[0012]在本申請實施例中，所述遮光層的垂直投影覆蓋所述有源層的垂直投影，可以避免有源層在受光照時會導致薄膜晶體管的關(guān)閉電流較大的問題。
[0013]優(yōu)選的，對于本申請實施例一和本申請實施例二所提供的薄膜晶體管，所述源極與所述有源層之間還設(shè)置有第一歐姆接觸層，所述漏極與所述有源層之間還設(shè)置有第二歐姆接觸層。
[0014]優(yōu)選的，所述第一歐姆接觸層和所述第二歐姆接觸層的材質(zhì)為η型摻雜非晶硅N+a~si ο
[0015]優(yōu)選的，對于本申請實施例一和本申請實施例二所提供的薄膜晶體管，所述漏極還與部分像素電極連接，所述部分像素電極位于所述漏極與所述柵極絕緣層之間。
[0016]優(yōu)選的，所述有源層的材質(zhì)為非晶娃a_s1、p型摻雜娃p-Si或金屬氧化物。
[0017]本申請實施例三提供一種顯示基板，包括本申請實施例一或本申請實施例二所提供的所述的薄膜晶體管。
[0018]本申請實施例四提供一種液晶顯示裝置，包括如本申請實施例三提供的所述的顯不基板。
【附圖說明】
[0019]圖1為現(xiàn)有技術(shù)的底柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2為本申請實施例一提供的一種底柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3為本申請實施例一提供的另一種底柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖4為本申請實施例二提供的一種頂柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5為本申請實施例二提供的襯底基板上設(shè)置有遮光層的頂柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6為本申請實施例二提供的另一種頂柵型薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖7為本申請實施一提供的底柵型薄膜晶體管與現(xiàn)有技術(shù)的底柵型薄膜晶體管的1-on和1-off對照示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合說明書附圖對本申請實施例的實現(xiàn)過程進行詳細說明。需要注意的是，自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用于解釋本申請，而不能理解為對本申請的限制。
[0027]圖1所示為現(xiàn)有技術(shù)TFT-LCD的底柵型薄膜晶體管結(jié)構(gòu)示意圖，其中，該薄膜晶體管在襯底基板I上設(shè)置有柵極2，在柵極2之上設(shè)置有柵極絕緣層3，在柵極絕緣層3之上設(shè)置有有源層4，在有源層4之上設(shè)置有源極5與漏極6，源極5與有源層4之間還設(shè)置有改善其二者之間接觸電阻的第一歐姆接觸層7，漏極6與有源層4之間還設(shè)置有改善其二者之間接觸電阻的第二歐姆接觸層8。漏極6—般還與像素電極9相連。
[0028]其中，現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管，其源極5和漏極6—般設(shè)置在同一層，在薄膜晶體管的柵極2加高電平時，有源層4的電子向與柵極2相對的下表面移動，在有源層4的下表面形成電子導電層。源極5的電子要到達漏極6，通常至少需要經(jīng)過三段路徑，S卩，由源極5移動到有源層4的與柵極2相對的下表面，為第一路徑，如圖中箭頭AB所示;在有源層4內(nèi)部，沿形成的電子導電層，由與源極5對應(yīng)的一端移動到與漏極6對應(yīng)的一端，為第二路徑，如圖中箭頭CD所示;而后，在漏極6下方，由有源層4的與柵極2相對的表面擴散到與柵極2相背的表面并到達漏極6，為第三路徑，如圖中箭頭EF所示。薄膜晶體管的電子在由源極到達漏極的過程中，所經(jīng)過的較多的運動路徑通常會使得薄膜晶體管的開啟電流1-on較低。另外，現(xiàn)有技術(shù)中的薄膜晶體管，在有源層4的與柵極2相背的表面通常會存在少量的電子積累，可以使源極5和漏極6形成導電回路，使薄膜晶體管的關(guān)閉電流1-off較大。較低的開啟電流以及較高的關(guān)閉電流限制了液晶顯示面板向高分辨率的方向發(fā)展。
[0029]針對現(xiàn)有技術(shù)薄膜晶體管存在的開啟電流1-on較低，關(guān)閉電流1-off較大的問題，本申請實施例一，提供一種薄膜晶體管，如圖2所示，包括:依次設(shè)置于襯底基板11之上的柵極12、柵極絕緣層13和有源層14，該薄膜晶體管還包括:設(shè)置于有源層14之上的源極15，以及設(shè)置于柵極絕緣層13與有源層14之間的漏極16。其中，漏極16—般還與部分像素電極19連接，以使薄膜晶體管在導通時，可以將源極15的電學信號傳輸?shù)较袼仉姌O19，以使像素電極19進行相應(yīng)顯示。當然，像素電極19還包括其余像素電極部分，與漏極16連接的部分像素電極與其余像素電極部分共同構(gòu)成整體的像素電極19。
[0030]本申請實施例一提供的薄膜晶體管為底柵型薄膜晶體管，該薄膜晶體管在襯底基板11之上設(shè)置有柵極12，在柵極12之上設(shè)置有柵極絕緣層13，在柵極絕緣層13之上設(shè)置有有源層14，其中，源極15設(shè)置于有源層14之上，而漏極16設(shè)置于柵極絕緣層13和有源層14之間，源極15與漏極16分別位于不同層，在薄膜晶體的柵極12加高電平時，有源層14內(nèi)部的電子向與柵極12相對的表面移動，并在該面形成電子導電層，進而可以使源極15的電子在經(jīng)過源極15正下方相對應(yīng)的部分有源層14之后，可以由形成的導電層直接到達移動漏極16，即，可以使電子在到達漏極16的過程中，不經(jīng)過現(xiàn)有技術(shù)中的第三路徑，縮短了電子的移動路徑，進而使本申請實施例一提供的底柵型薄膜晶體管相對現(xiàn)有技術(shù)的底柵型薄膜晶體管，可以具有較高的開啟電流，避免了現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管的電子在到達漏極16正下方相對應(yīng)的部分有源層14時，還需從有源層14的與柵極12相對的表面向與柵極12相背的表面進行擴散的問題;而在柵極12處于低電平時，有源層14內(nèi)的空穴向有源層14的與柵極12相對的表面移動，使有源層14內(nèi)部的電子和空穴分布均勻，薄膜晶體管幾乎不導電，使薄膜晶體管具有較低的關(guān)閉電流，進而可以避免現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管，由于在有源層14的與柵極12相背的表面存在少量電子，會使源極15和漏極16之間形成導電回路，使現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管存在關(guān)閉電流較高的問題。
[0031]在具體實施時，對于本申請實施例一提供的薄膜晶體管，如圖3所示，為了降低源極15和漏極16與有源層14之間的接觸電阻，在源極15與有源層14之間還可以設(shè)置第一歐姆接觸層17，在漏極16與有源層14之間還可以設(shè)置第二歐姆接觸層18。其中，第一歐姆接觸層17和第二歐姆接觸層18的材質(zhì)一般相同，具體可以為η型摻雜非晶硅N+a-si，當然，還可以為其它能夠改善源極15和漏極16與有源層14的接觸電阻的其他材質(zhì)，在具體實施時，可以根據(jù)需要進行靈活設(shè)置，在此不做限制。對于第一歐姆接觸層17和第二歐姆接觸層18，在薄膜晶體管的具體制作過程中，可以通過一次掩模制作工藝，同時形成第一歐姆接觸層17和第二歐姆接觸層18。
[0032]本申請實施例二，提供一種薄膜晶體管，如圖4所示，包括:依次設(shè)置于襯底基板21之上的有源層24、柵極絕緣層23和柵極22，其中，該薄膜晶體管還包括:設(shè)置于襯底基板21與有源層24之間的源極25，以及設(shè)置于有源層24與柵極絕緣層23之間的漏極26。同樣，對于本申請實施例二提供的薄膜晶體管，其漏極26—般也還與部分像素電極29連接，以使薄膜晶體管在導通時，可以將源極25的電學信號傳輸?shù)较袼仉姌O29，以使像素電極29進行相應(yīng)顯不O
[0033]本申請實施例二提供的薄膜晶體管為頂柵型薄膜晶體管，該薄膜晶體管在襯底基板21之上設(shè)置有有源層24，在有源層24之上設(shè)置有柵極絕緣層23，在柵極絕緣層23之上設(shè)置有柵極22，其中，源極25設(shè)置于襯底基板21與有源層24之間，而漏極26設(shè)置于有源層24與柵極絕緣層23之間，源極25與漏極26分別位于不同層，在薄膜晶體的柵極22加高電平時，有源層24內(nèi)部的電子向與柵極22相對的表面移動，并在該表面形成電子導電層，可以使源極25的電子在經(jīng)過源極25正上方相對應(yīng)的部分有源層24之后，可以由形成的導電層直接移動到漏極26，縮短了電子的移動路徑，進而使本申請實施例二提供的頂柵型薄膜晶體管相對現(xiàn)有技術(shù)的頂柵型薄膜晶體管，可以具有較高的開啟電流，可以避免現(xiàn)有技術(shù)中的頂柵型薄膜晶體管的電子在到達漏極正上方相對應(yīng)的部分有源層24時，還需從有源層24的與柵極22相對的表面向與柵極22相背的表面進行擴散;而在柵極22處于低電平時，有源層24內(nèi)的空穴向有源層24的與柵極22相對的表面移動，使有源層24內(nèi)部的電子和空穴分布均勻，該頂柵型薄膜晶體管幾乎不導電，使薄膜晶體管具有較低的關(guān)閉電流，進而可以避免現(xiàn)有技術(shù)的頂柵型薄膜晶體管，由于在有源層24的與柵極22相背的表面存在少量電子，會使源極25和漏極26之間形成導電回路，使現(xiàn)有技術(shù)的頂柵型薄膜晶體管存在關(guān)閉電流較高的問題。
[0034]在具體實施時，為了避免有源層24在受光照時會產(chǎn)生光生載流子，而導致薄膜晶體管的關(guān)閉電流較大的問題，對于本申請實施例二提供的頂柵型薄膜晶體管，如圖5所示，薄膜晶體管還包括遮光層20，遮光層20位于襯底基板21與有源層24之間，源極25位于遮光層20和有源層24之間，其中，有源層24在襯底基板21上的垂直投影位于遮光層20在襯底基板21上的垂直投影內(nèi)。
[0035]對于本申請實施例二提供的薄膜晶體管，在改善源極25和漏極26與有源層24之間的接觸電阻方面，與本申請實施例一類似，在具體實施時，如圖6所示，為了降低源極25和漏極26與有源層24之間的接觸電阻，在源極25與有源層24之間也可以設(shè)置第一歐姆接觸層27，在漏極26與有源層24之間也可以設(shè)置第二歐姆接觸層28。同樣，第一歐姆接觸層27和第二歐姆接觸層28的材質(zhì)一般相同，具體可以為η型摻雜非晶硅N+a-si，在薄膜晶體管的具體制作過程中，可以通過一次掩模制作工藝，同時形成第一歐姆接觸層27和第二歐姆接觸層
28 ο
[0036]需要說明的是，對于本申請實施例一和本申請實施例二提供的薄膜晶體管，其有源層的材質(zhì)可以為非晶娃a-si，也可以為P型摻雜娃p-Si，也可以金屬氧化物，在具體實施時，可以根據(jù)需要進行靈活設(shè)置，在此不做限制。具體的金屬氧化物可以為含有In、Zn、Ga和Sn中的至少一種的金屬氧化物，例如，具體可以為InGaZnO或InSnZnO。
[0037]如圖7所示，為本申請實施例一提供的底柵型薄膜晶體管與現(xiàn)有技術(shù)的底柵型薄膜晶體管的1-on和1-of f實驗對照圖。其中，本申請實施例一提供的TFT結(jié)構(gòu)對應(yīng)本申請實施例圖3提供的薄膜晶體管，現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管對應(yīng)圖1所示的薄膜晶體管，由圖可以看出，在其他條件一致的條件下(即，具體其他膜層的結(jié)構(gòu)，材料等均一致)，本申請實施例提供的薄膜晶體管，其開啟電流1-on為1.44μΑ，現(xiàn)有技術(shù)的Ι_οη為I.17μΑ，即本申請實施例一提供的薄膜晶體管，其相對現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管的1-on有明顯的提升;對于本申請實施例一提供的薄膜晶體管，其關(guān)閉電流1-off為1.5IpA，現(xiàn)有技術(shù)的1-off為8.80pA，即本申請實施例一提供的薄膜晶體管，其相對現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管的1-off有明顯的降低。
[0038]本申請實施例三還提供一種顯示基板，包括本申請實施例一和本申請實施例二提供的薄膜晶體管。
[0039I本申請實施例四還提供一種液晶顯示裝置，包括本申請實施例三提供的顯示基板。
[0040]綜上所述，本申請實施例一和本申請實施例二提供的薄膜晶體管，其中，漏極設(shè)置于柵極絕緣層和有源層之間，源極與漏極分別位于不同層，進而在薄膜晶體的柵極加高電平時，源極的電子可以通過有源層的與柵極相對的表面形成的導電層直接移動到漏極，避免電子還需從有源層的與柵極相對的表面向有源層的與柵極相背的表面進行擴散，縮短了電子的運動路徑，進而使本申請實施例提供的薄膜晶體管相對現(xiàn)有技術(shù)的薄膜晶體管，可以具有較大的開啟電流;而在柵極處于低電平時，有源層內(nèi)的空穴向有源層的與柵極相對的表面移動，使有源層內(nèi)部的電子和空穴分布均勻，薄膜晶體管幾乎不導電，使薄膜晶體管具有$父小的關(guān)閉電流。
[0041 ]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對本申請進行各種改動和變型而不脫離本申請的精神和范圍。這樣，倘若本申請的這些修改和變型屬于本申請權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本申請也意圖包含這些改動和變型在內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種薄膜晶體管，包括:依次設(shè)置于襯底基板之上的柵極、柵極絕緣層和有源層，其特征在于，還包括:設(shè)置于所述有源層之上的源極，以及設(shè)置于所述柵極絕緣層與所述有源層之間的漏極。2.—種薄膜晶體管，包括:依次設(shè)置于襯底基板之上的有源層、柵極絕緣層和柵極，其特征在于，還包括:設(shè)置于所述襯底基板與所述有源層之間的源極，以及設(shè)置于所述有源層與所述柵極絕緣層之間的漏極。3.如權(quán)利要求2所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述薄膜晶體管還包括遮光層，所述遮光層位于所述襯底基板與所述有源層之間，所述源極位于所述遮光層和所述有源層之間，其中，所述有源層在襯底基板上的垂直投影位于所述遮光層在襯底基板上的垂直投影內(nèi)。4.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述源極與所述有源層之間還設(shè)置有第一歐姆接觸層，所述漏極與所述有源層之間還設(shè)置有第二歐姆接觸層。5.如權(quán)利要求4所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述第一歐姆接觸層和所述第二歐姆接觸層的材質(zhì)為η型摻雜非晶娃N+a-s i。6.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述漏極還與部分像素電極連接，所述部分像素電極位于所述漏極與所述柵極絕緣層之間。7.如權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管，其特征在于，所述有源層的材質(zhì)為非晶硅a-s1、P型摻雜硅P-Si或金屬氧化物。8.一種顯示基板，其特征在于，包括如權(quán)利要求1或2所述的薄膜晶體管。9.一種液晶顯示裝置，其特征在于，包括如權(quán)利要求8所述的顯示基板。
【文檔編號】H01L29/786GK106024906SQ201610565661
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月18日
【發(fā)明人】裴曉光, 趙海生, 肖紅璽, 蔣會剛, 肖志蓮, 劉沖, 林子錦
【申請人】京東方科技集團股份有限公司, 北京京東方光電科技有限公司