CN103268891B - 一种薄膜晶体管、非晶硅平板探测基板及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种薄膜晶体管、非晶硅平板探测基板及制备方法，涉及液晶显示技术，薄膜晶体管的源漏极的材料是非晶金属氧化物有源层的材料通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化成的导体，从而使源漏极与有源层之间的价带能级的差距缩小，且晶格匹配性较好，形成的异质结或同质结对驱动电流信号的影响较小，减少了电子流动的障碍，改善了界面的接触性，从而减小了源漏极与有源层之间的价带能级的差距对薄膜晶体管电学特性的影响。
Description
技术领域
本发明涉及液晶显示技术，尤其涉及一种薄膜晶体管、非晶硅探测器基板及制备方法。
背景技术
非晶硅平板探测基板是一种将X射线转化为电信号的装置，非晶硅平板探测基板的结构包括：碘化铯闪烁层、非晶硒光电转换层及薄膜晶体管（TFT）。其中薄膜晶体管包括源极与漏极、栅极、有源层及钝化层，源极与漏极跟有源层直接相连；源极与漏极的材质为导体，多数为金属；有源层的材质为半导体，常用的有非晶硅（A-Si），低温多晶硅（LTPS），非晶金属氧化物半导体（例如，氧化铟镓锌IGZO，氧化铟锌锡InZnSnO，氧化铟锌IZO等等。其中，采用非晶金属氧化物半导体作为有源层的薄膜晶体管一般称为氧化物薄膜晶体管（Oxide TFT）。
如图1所示，一种非晶硅平板探测基板的结构包括：
最底层的玻璃基板101，设置在玻璃基板101上的栅极102，沉积在玻璃基板101及栅极102上的栅绝缘层103，沉积在栅绝缘层103上的非晶硅104，沉积在非晶硅104上的N型半导体105，沉积在N型半导体105上的金属漏极106、金属源极107，设置在金属漏极106上由P型硅108、本征硅109、N型半导体105组成的光电二极管（PIN结），以及设置在PIN结的N型半导体105及金属源极107上的像素电极110，在像素电极110上沉积了树脂钝化层111，以保护器件。
其中沉积在栅绝缘层103上的非晶硅104构成非晶硅有源层，通过N型半导体105与非晶硅有源层相连，由于使用的金属源漏极106的价带能级与有源 层的非晶硅104的价带能级的高低相差较多，晶格匹配性不好，导致形成的异质结或同质结对驱动电流信号的影响较大，界面接触性较差，影响薄膜晶体管的电学特性。
由此可见，金属材质的源漏极与非晶硅材质的有源层之间的价带能级相差较多，对薄膜晶体管的电学特性影响较大。
发明内容
本发明实施例提供一种薄膜晶体管、非晶硅平板探测基板及制备方法，以减小了源漏极与有源层之间的价带能级的差距对薄膜晶体管的电学特性的影响。
一种薄膜晶体管的制备方法，包括：
在基板或者栅极上的栅绝缘层上设置非晶金属氧化物半导体薄膜；
在非晶金属氧化物半导体薄膜中作为源极和漏极的部分沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质。
一种非晶硅平板探测基板的制备方法，包括本发明实施例提供的薄膜晶体管的制备方法。
一种薄膜晶体管，包括：源极、漏极及连接源极和漏极的有源层，其中：
有源层具体为非晶金属氧化物半导体层；
源极与漏极的材料为有源层的材料通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化成的导体。
一种非晶硅平板探测基板，包括本发明实施例提供的薄膜晶体管。
本发明实施例提供一种薄膜晶体管、非晶硅平板探测基板及制备方法，薄膜晶体管的源漏极的材料是非晶金属氧化物有源层的材料通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化成的导体，从而使源漏极与有源层之间的价带能级的差距缩小，且晶格匹配性较好，形成的异质结或同质结对驱动电流信号的影响较小，减少了电子流动的障碍，改善了界面的接触性，从而减小了源 漏极与有源层之间的价带能级的差距对薄膜晶体管电学特性的影响。
附图说明
图1为现有技术提供的一种薄膜晶体管的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的薄膜晶体管的结构示意图之一；
图3为本发明实施例提供的一种制备源漏极的方法流程图；
图4a为本发明实施例提供的一种在非晶氧化物薄膜上沉积光刻胶的结构示意图；
图4b为本发明实施例提供的一种沉积通过含氢气量不少于20%的混合气体进行氢化处理后的氮化硅薄膜的结构示意图；
图4c为本发明实施例提供的一种沉积钝化层的结构示意图；
图4d为本发明实施例提供的一种源漏极及有源层的结构示意图；
图4e为本发明实施例提供的一种有漏极上钝化层及过孔的结构示意图；
图4f为本发明实施例提供的一种栅极及光阻挡层的结构示意图；
图4g为本发明实施例提供的一种光电二极管的结构示意图；
图4h为本发明实施例提供的一种光电二极管上钝化层及过孔的结构示意图；
图4i为本发明实施例提供的一种像素电极的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管的结构示意图之二；
图6为本发明实施例提供的制备薄膜晶体管的方法流程图之一；
图7为本发明实施例提供的制备薄膜晶体管的方法流程图之二。
具体实施方式
本发明实施例提供一种薄膜晶体管、非晶硅平板探测基板及制备方法，薄膜晶体管的源漏极的材料是非晶金属氧化物有源层的材料通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化成的导体，从而使源漏极与有源层之间的价 带能级的差距缩小，且晶格匹配性较好，形成的异质结或同质结对驱动电流信号的影响较小，减少了电子流动的障碍，改善了界面的接触性，从而减小了源漏极与有源层之间的价带能级的差距对薄膜晶体管电学特性的影响。
如图2所示，本发明实施例提供一种薄膜晶体管，包括：源极201、漏极202及连接源极201和漏极202的有源层203，其中：
源极201与漏极202的材料为有源层203的材料转化成的导体。
由于源极201与漏极202的材料为有源层203的材料转化成的导体，价带能级相差较小，晶格匹配性较好，因此，源极201与漏极202与有源层203之间形成的异质结或同质结对驱动电流信号的影响较小，改善了界面的接触性，减小了源漏极与有源层之间的价带能级的差距对薄膜晶体管电学特性的影响。
较佳的，可以使用非晶金属氧化物半导体来制作有源层203，即有源层203具体为：非晶金属氧化物半导体层。
由于非晶金属氧化物半导体有高迁移率，低压阀率，电流小，可低温制作等优良性能，所以适合作为有源层203，但非晶金属氧化物半导体非晶金属氧化物半导体的非晶特性意味着该半导体存在大量的缺陷态。当大量的氢离子和非晶金属氧化物接触时，由于非晶金属氧化物的缺陷态，使氢离子填充在的非晶金属氧化物中，作为载流子，可以形成导体。
非晶金属氧化物半导体具体可以为：
铟镓锌氧化物半导体;或者
铟锡氧化物半导体；或者
铟锌氧化物半导体。
较佳的，本发明实施例提供一种将所述非晶金属氧化物半导体薄膜中作为源极和漏极的部分通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化为导体的具体方法，包括：
在非晶金属氧化物半导体薄膜上涂覆光刻胶，去除作为源极与漏极部分的非晶金属氧化物半导体薄膜上的光刻胶，并沉积含氢离子量不小于设定值的绝 缘性物质。
通过在非晶金属氧化物半导体薄膜上沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质，可以使氢离子与非晶金属氧化物接触，将非晶金属氧化物半导体转化为导体。
其中沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质，具体为：
在沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体。
在沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体可以使氮化硅变为含氢离子量较高的高掺杂的氮化硅（SiNx:H）。
当然，本领域术人员也可以采用其他可行方式将非晶金属氧化物半导体通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质的方式转化为导体，此处不再一一叙述。
薄膜晶体管分为顶栅结构的薄膜晶体管和底栅结构的薄膜晶体管，较佳的，如图3所示，以顶栅结构的薄膜晶体管为例，本发明实施例提供一种具体的将通过含氢气量不少于20%的混合气体进行氢化处理后的氮化硅沉积在金属氧化物上制备源极201和漏极202的方法：
S301、在沉积在玻璃基板的非晶金属氧化物半导体薄膜上涂覆光刻胶；
S302、去除要作为源、漏极部分的非晶金属氧化物半导体薄膜上的光刻胶；具体的，如图4a所示，去除要作为源、漏极202部分的非晶金属氧化物半导体薄膜205上的光刻胶206；
S303、沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体；具体的，如图4b所示，沉积氮化硅207的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体；
S304、去除光刻胶，得到导体的源极201、漏极202及源、漏极之间的非晶金属氧化物半导体的有源层203；具体的，如图4c所示，去除光刻胶206，得到导体的源极201、漏极202及源、漏极之间的非晶金属氧化物半导体的有源层203。
当然，本领域的技术人员也可以采取其他可行方式将非晶金属氧化物半导 体转化为导体，只要能够使得非晶金属氧化物半导体呈现出导体特性即可。
较佳的，当有源层203为非晶金属氧化物半导体有源层，源极201与漏极202为非晶金属氧化物半导体转化成的导体制成的源极和漏极时，由于非晶金属氧化物半导体本身是透明的，对于需要在漏极上设置光电二极管（PIN）的薄膜晶体管，如在非晶硅平板探测基板中使用的薄膜晶体管，当光信号照射到PIN时，一部分光就会通过透明漏极，造成了PIN将光信号转换成电信号的转化效率降低，此时，可以在漏极202上设置光阻挡层，光阻挡层的材料可以选择能够反射光线的导体，较佳的，可以选择金属作为光阻挡层。将PIN设置在光阻挡层上。光阻挡层可以起到光反射的作用，有利于PIN对光信号的吸收，从而使非晶硅平板探测基板对于比较弱的光信号,也能有效的反馈，提高非晶硅平板探测基板的灵敏度，保证器件探测精确度。
较佳的，当通过沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体在非晶金属氧化物半导体薄膜上制备源漏极时，将薄膜晶体管设置为顶栅结构较佳，这样在制作过程中是先进行源、漏极的制作，从而能够保证制作源漏极之前沉积的金属氧化物薄膜的厚度一致且金属氧化物薄膜的表面是水平的，再通过沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体到非晶金属氧化物半导体薄膜上，可以保证作为源极201和漏极202的部分的非晶金属氧化物半导体薄膜完全转化成导体，从而提高产品的良率。
较佳的，本发明实施例提供一种有源层203为非晶金属氧化物半导体，源极201与漏极202为氮化硅沉积在非晶金属氧化物半导体薄膜上得到的导体的薄膜晶体管的结构。
具体的，如图5所示，该薄膜晶体管包括：
玻璃基板204，设置在玻璃基板204上的源极201和漏极202，及源、漏极之间的有源层203，其中有源层203为非晶金属氧化物半导体，源极201与漏极202为非晶金属氧化物半导体薄膜转化成的导体；该薄膜晶体管还包括：
沉积在源极201和漏极202上的氮化硅207及二氧化硅钝化层208，在有 源层203上方的二氧化硅钝化层208上设置的栅极209，设置在漏极202上的光阻挡层210及光阻挡层上包括P型硅211、本征硅212、N型硅213的PIN结，以及设置在PIN结的N型硅213上的像素电极214，沉积在像素电极上的树脂钝化层215，该树脂钝化层215用以保护器件。
如图6所示，本发明实施例提供一种薄膜晶体管的制备方法，包括：
S501、在基板或者栅极上的栅绝缘层上设置非晶金属氧化物半导体薄膜；
S502、在非晶金属氧化物半导体薄膜中作为源极与漏极的部分沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质。
由于非晶金属氧化物半导体有高迁移率，低压阀率，电流小，可低温制作等优良性能，所以适合作为有源层203，并且非晶金属氧化物半导体的非晶特性意味着该半导体存在大量的缺陷态。当大量的氢离子和非晶金属氧化物接触时，由于非晶金属氧化物的缺陷态，使H离子填充在的非晶金属氧化物中，作为载流子，可以将非晶金属氧化物半导体转化为导体。
由于源极201与漏极202的材料为有源层203的材料转化成的导体，价带能级相差较小，晶格匹配性较好，因此，源极201与漏极202与有源层203之间形成的异质结或同质结对驱动电流信号的影响较小，改善了界面的接触性，减小了源漏极与有源层之间的价带能级的差距对薄膜晶体管电学特性的影响。
对于顶栅结构的薄膜晶体管，S501具体为在基板上设置有源薄膜，对于底栅结构的薄膜晶体管，S501具体为在栅极上的栅绝缘层上设置有源薄膜。
较佳的，本发明实施例提供一种将所述非晶金属氧化物半导体薄膜中作为源极和漏极的部分沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质的具体方法，包括：
在非晶金属氧化物半导体薄膜上涂覆光刻胶，去除作为源极与漏极部分的非晶金属氧化物半导体薄膜上的光刻胶，并沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质。
通过在非晶金属氧化物半导体薄膜上沉积含氢离子量不小于设定值的绝 缘性物质薄膜，可以使氢离子与非晶金属氧化物接触，将非晶金属氧化物半导体转化为导体。
其中沉积含氢量不小于设定值的绝缘性物质，具体为：
沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体。
在沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体可以使氮化硅变为含氢离子量较高的高掺杂的氮化硅（SiNx:H）。
当然，本领域术人员也可以采用其他可行方式将非晶金属氧化物半导体通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质的方式转化为导体，此处不再一一叙述。
较佳的，如图3所示，本发明实施例提供一种具体的通过沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体在非晶金属氧化物半导体上制备源极201和漏极202的方法：
S301、在沉积在玻璃基板的非晶金属氧化物半导体薄膜上涂覆光刻胶；
S302、去除要作为源、漏极部分的非晶金属氧化物半导体薄膜上的光刻胶；具体的，如图4a所示，去除要作为源、漏极202部分的非晶金属氧化物半导体薄膜205上的光刻胶206；
S303、沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体；具体的，如图4b所示，沉积氮化硅207的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体；
S304、去除光刻胶，得到导体的源极201、漏极202及源、漏极之间的非晶金属氧化物半导体的有源层203；具体的，如图4c所示，去除光刻胶206，得到导体的源极201、漏极202及源、漏极之间的非晶金属氧化物半导体的有源层203。
当然，本领域的技术人员也可以采取其他可行方式将非晶金属氧化物半导体通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化为导体，只要能够使得非晶金属氧化物半导体呈现出导体特性即可。
本发明实施例提供一种非晶硅平板探测基板，包括本发明实施例提供的薄 膜晶体管。
较佳的，对于非晶硅平板探测基板，非晶硅平板探测基板中使用的薄膜晶体管需要在漏极上设置PIN，当有源层203为非晶金属氧化物半导体有源层203，源极201与漏极202为非晶金属氧化物半导体转化成的导体制成的源极201和漏极202时，由于非晶金属氧化物半导体本身是透明的，当光信号照射到PIN时，一部分光就会通过透明漏极，造成了PIN将光信号转换成电信号的转化效率降低，此时，可以在漏极202上设置光阻挡层，将PIN设置在光阻挡层上。光阻挡层可以起到光反射的作用，有利于PIN对光信号的吸收，从而使非晶硅平板探测基板对于比较弱的光信号,也能有效的反馈，提高非晶硅平板探测基板的灵敏度，保证器件探测精确度。
本发明实施例提供一种非晶硅平板探测基板的制备方法，包括本发明实施例提供的薄膜晶体管的制备方法。
进一步，制备非晶硅平板探测基板时，在进行S502后，还包括：
在漏极202上制备光阻挡层；在光阻挡层上制备PIN。
较佳的，如图7所示，本发明实施例提供一种具体的有源层203为非晶金属氧化物半导体，源极201与漏极202为氮化硅沉积在非晶金属氧化物半导体薄膜上得到的导体的非晶硅平板探测基板的制备方法：
S601、在沉积在玻璃基板的非晶金属氧化物半导体薄膜上涂覆光刻胶；
S602、去除要作为源、漏极部分的非晶金属氧化物半导体薄膜上的光刻胶；具体的，如图4a所示，去除要作为源、漏极202部分的非晶金属氧化物半导体薄膜205上的光刻胶206；
S603、沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体；具体的，如图4b所示，沉积氮化硅207的同时通入含氢气量不少于20%的混合气体；
S604、去除光刻胶，得到导体的源极201、漏极202及源漏极202之间的非晶金属氧化物半导体的有源层203；具体的，如图4c所示，去除光刻胶206，得到导体的源极201、漏极202及源漏极202之间的非晶金属氧化物半导体的 有源层203；
S605、沉积二氧化硅钝化层，并去除光电二极管制备位置的二氧化硅及氮化硅，得到光电二极管的预留过孔；具体的，如图4d所示，沉积二氧化硅钝化层208，如图4e所示，去除了光电二极管制备位置的二氧化硅208，同时还去除了部分氮化硅207，得到光电二极管的预留过孔；
S606、沉积Mo(钼)金属，并通过刻蚀得到栅极及光电二级管预留过孔处的光阻挡层；具体的，如图4f所示，沉积Mo金属，并通过刻蚀得到了栅极209及光电二级管预留过孔处的光阻挡层210；
S607、连续沉积Ｐ型硅、本征硅、Ｎ型硅，并通过Sputter设备溅射的到像素电极薄膜，先湿法刻蚀像素电极薄膜，再干法刻蚀多层的非晶硅，得到光电二极管；具体的，如图4g所示，连续沉积Ｐ型硅211、本征硅212、Ｎ型硅213，并通过Sputter设备溅射的到像素电极薄膜，先湿法刻蚀像素电极薄膜，再干法刻蚀多层的非晶硅，得到了光电二极管；
S608、涂覆树脂层作为钝化层，并在钝化层上干法刻蚀得到像素电极的预留过孔；具体的，如图4h所示，涂覆钝化层208，并在钝化层208上干法刻蚀得到像素电极的预留过孔216；
S609、沉积像素电极薄膜，湿法刻蚀得到像素电极；具体的，如图4i所示，沉积像素电极薄膜，湿法刻蚀得到像素电极214；
S610、沉积树脂钝化层；具体的，如图5所示，沉积了树脂钝化层215，得到了薄膜晶体管。
本发明实施例提供一种薄膜晶体管、非晶硅平板探测基板及制备方法，薄膜晶体管的源漏极的材料是非晶金属氧化物有源层的材料通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化成的导体，从而使源漏极与有源层之间的价带能级的差距缩小，且晶格匹配性较好，形成的异质结或同质结对驱动电流信号的影响较小，减少了电子流动的障碍，改善了界面的接触性，从而减小了源漏极与有源层之间的价带能级的差距对薄膜晶体管电学特性的影响。
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 (9)
1.一种薄膜晶体管的制备方法，其特征在于，包括：
在基板或者栅极上的栅绝缘层上设置非晶金属氧化物半导体薄膜；
在所述非晶金属氧化物半导体薄膜上涂覆光刻胶，去除作为源极与漏极部分的非晶金属氧化物半导体薄膜上的光刻胶，并沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质；
去除作为有源层部分的非晶金属氧化物半导体薄膜上的光刻胶，得到导体的源极、漏极及源、漏极之间的非晶金属氧化物半导体的有源层；
其中，所述沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质具体为：沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20％的混合气体。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非晶金属氧化物半导体薄膜具体为：
铟镓锌氧化物半导体薄膜；或者
铟锡氧化物半导体薄膜；或者
铟锌氧化物半导体薄膜。
3.一种非晶硅平板探测基板的制备方法，其特征在于，包括如权利要求1或2所述的方法。
4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述非晶金属氧化物半导体薄膜中作为源极与漏极的部分通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化为导体后，还包括：
在漏极上制备光阻挡层；
在所述光阻挡层上制备光电二极管。
5.一种薄膜晶体管，其特征在于，包括：源极、漏极及连接所述源极和漏极的有源层，其中：
所述有源层具体为非晶金属氧化物半导体层；
所述源极与漏极的材料为所述有源层的材料通过沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质转化成的导体；其中，所述沉积含氢离子量不小于设定值的绝缘性物质具体为：沉积氮化硅的同时通入含氢气量不少于20％的混合气体。
6.如权利要求5所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述非晶金属氧化物半导体层具体为：
铟镓锌氧化物半导体层；或者
铟锡氧化物半导体层；或者
铟锌氧化物半导体层。
7.如权利要求5或6所述的薄膜晶体管，其特征在于，所述薄膜晶体管为顶栅结构。
8.一种非晶硅平板探测基板，其特征在于，包括权利要求5-7任一项所述的薄膜晶体管。
9.如权利要求8所述的非晶硅平板探测基板，其特征在于，还包括
光阻挡层，设置在所述漏极上；
光电二极管，设置在所述光阻挡层上。
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