CN102651339A - 一种tft阵列基板及其制造方法和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种TFT阵列基板及其制造方法和显示装置，涉及显示技术领域，提高了TFT半导体有源层的载流子迁移率。该TFT阵列基板制造方法，包括：在基板上形成石墨烯层，通过第一次构图工艺处理及氢化处理，得到由石墨烯构成的半导体有源层；在石墨烯层上得到源极、漏极；得到位于半导体有源层上方的栅绝缘层；在所述栅绝缘层上形成栅极；之后形成保护层、源极引线、漏极引线、像素电极和数据线；再形成钝化层。本发明用于TFT阵列基板的制造。
Description
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种TFT阵列基板及其制造方法和显示装置。
背景技术
AMOLED(Active Matrix/Organic Light Emitting Diode，有源矩阵有机发光二极管显示面板)是利用设置在电致发光片上下的两片电极产生的电流强度的变化，改变电致发光层的发光效果，从而控制发光来改变显示图像的。一般来讲，一块完整的AMOLED显示面板包括OLED构件和TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)阵列。其中，TFT开关包括栅极、源极、漏极和有源层；栅电极连接OLED的金属电极，源电极连接数据线，漏电极连接OLED像素电极，有源层形成在源电极和漏电极与栅电极之间。
现行的AMOLED TFT制造工艺其多采用LTPS(低温多晶硅)工艺来实现高速的TFT半导体有源层，但是由于LTPS多采用ELA(准分子退火)技术制备，这样制备的TFT的均匀性和特性往往有很大差异，半导体有源层的载流子迁移率较低。AMOLED中的TFT阵列基板也可以用于普通的液晶面板中，如何提高TFT的均匀性和其半导体有源层的载流子迁移率问题，是TFT阵列基板制造面临的重要问题。
发明内容
本发明的实施例提供一种TFT阵列基板及其制造方法和显示装置，提高了TFT半导体有源层的载流子迁移率。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
一方面，提供一种TFT阵列基板制造方法，包括：
在基板上形成石墨烯层，通过第一次构图工艺处理及氢化处理，得到由石墨烯构成的半导体有源层；
在所述石墨烯层上通过第二次构图工艺处理得到源极、漏极；其中，所述源极与所述半导体有源层相接触，所述漏极与所述半导体有源层相接触；
在所述源极、半导体有源层、漏极上涂覆绝缘层，通过第三次构图工艺处理得到位于所述半导体有源层上方的栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成金属层，通过第四次构图工艺处理得到位于所述半导体有源层上方的栅极；
在所述基板上形成保护层，通过第五次构图工艺处理得到位于所述源极上方的第一过孔，以及位于所述漏极上方的第二过孔，露出所述源极、漏极；
在所述保护层上沉积氧化铟锡或石墨烯层，通过第六次构图工艺处理形成源极引线、漏极引线、像素电极和数据线；其中所述源极引线通过所述第一过孔与所述源极连接；所述漏极引线一端通过所述第二过孔与所述漏极连接，另一端与所述像素电极连接。
进一步地，还包括：
在所述数据线、像素电极、源极引线、漏极引线上形成钝化层，通过第七次构图工艺处理露出所述像素电极；
在所述钝化层上方形成电致发光层，所述电致发光层与所述像素电极连接；
在所述电致发光层上方形成金属阴极。
另一方面，提供一种TFT阵列基板，包括：
基板；
所述基板上形成有由石墨烯形成的源极、漏极和半导体有源层；其中，所述源极与所述半导体有源层相接触，所述漏极与所述半导体有源层相接触；
所述半导体有源层上形成有栅绝缘层；
所述栅绝缘层上形成有栅极；
所述源极、漏极和栅极上方形成有保护层；所述保护层上形成有露出所述源极的第一过孔，和露出所述漏极的第二过孔；
所述保护层上方形成有数据线、像素电极，以及通过所述第一过孔与所述源极、数据线连接的源极引线，和通过所述第二过孔与所述漏极、像素电极连接的漏极引线。
进一步地，还包括：
所述数据线、像素电极、源极引线、漏极引线上方形成有钝化层；
所述钝化层上方形成有电致发光层，所述电致发光层与所述像素电极连接；
所述电致发光层上方形成有金属阴极。
再一方面，本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述的TFT阵列基板。
本发明实施例提供的TFT阵列基板及其制造方法和显示装置，采用氢化石墨烯作为TFT的半导体层有源层，提高了载流子迁移率，进而提高像素电极充电率，减少了响应时间。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图一；
图3为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图二；
图4为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图三；
图5为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图四；
图6为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图五；
图7为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图六；
图8为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图七；
图9为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图八；
图10为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图九；
图11为本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图十；
图12本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图十一；
图13本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法过程中的基板结构示意图十二。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法，如图1所示，其步骤包括：
S101、在基板上形成石墨烯层，通过第一次构图工艺处理及氢化处理，得到由石墨烯构成的半导体有源层。
如图2所示，在基板201上，利用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，PECVD)沉积一层石墨烯材料，或者旋涂一层水溶性单层或多层石墨烯材料形成石墨烯层221。
接着，如图3所示，在石墨烯层221上涂覆光刻胶222，经过曝光、显影后露出沟道区的石墨烯207，再利用H2，或H2和Ar2的混合气体对沟道区的石墨烯207进行氢化处理。
之后，如图4所示，剥离掉剩余的光刻胶，在玻璃基板201上得到经氢化处理后的石墨烯半导体有源层207。
需要说明的是，石墨烯具有零禁带特性，即使在室温下载流子在石墨烯中的平均自由程和相干长度也可以达到微米级，同时，石墨烯还具有远比硅高的载流子迁移率，所以它是一种性能优异的半导体材料。
S102、在石墨烯层上通过第二次构图工艺处理得到源极、漏极；其中，源极与半导体有源层相接触，漏极与半导体有源层相接触。
如图5所示，通过第二次构图工艺将外围的石墨烯去除，在玻璃基板201上得到石墨烯构成的源极206、漏极205以及氢化石墨烯构成的半导体有源层207。
S103、在源极、半导体有源层、漏极上涂覆绝缘层，通过第三次构图工艺处理得到位于半导体有源层上方的栅绝缘层。
示例性的，可以利用化学汽相沉积法在玻璃基板上沉积厚度为
至
的绝缘层，在然后在绝缘层上涂上一层光刻胶，通过掩膜、曝光、显影、刻蚀、剥离之后在半导体绝缘层207上方得到一层栅绝缘层203，如图6所示。在本实施例中，栅绝缘层的材料可以是氮化硅，也可以使用氧化硅和氮氧化硅等。
S104、在栅绝缘层上形成金属层，通过第四次构图工艺处理得到位于半导体有源层上方的栅极。
示例性的，可以使用磁控溅射方法，在玻璃基板201上制备一层厚度在
至的金属薄膜层。金属材料通常可以采用钼、铝、铝镍合金、钼钨合金、铬、或铜等金属，也可以使用上述几种材料薄膜的组合结构。然后，用掩模版通过曝光、显影、刻蚀、剥离等构图工艺处理，在半导体有源层207、栅绝缘层203上形成栅极202，如图7所示。
S105、在基板上形成保护层，通过第五次构图工艺处理得到位于源极上方的第一过孔，以及位于漏极上方的第二过孔，露出源极、漏极。
首先，如图8所示，在整个玻璃基板201上涂覆一层厚度在到
的保护层210，其材料可以是二氧化硅等硅的氧化物，此时栅极202、源极206和漏极205上面均覆盖有保护层。
接着，在保护层210上涂覆光刻胶，利用掩模版，经过曝光、显影、刻蚀、剥离等构图工艺处理，在源极206上方形成第一过孔214，在漏极205上方形成第二过孔215，如图9所示。
S106、在保护层上沉积氧化铟锡或石墨烯层，通过第六次构图工艺处理形成源极引线、漏极引线、像素电极和数据线；其中源极引线通过第一过孔与源极连接；漏极引线一端通过第二过孔与漏极连接，另一端与像素电极连接。
示例性的，在整个玻璃基板201的钝化层210上沉积一层ITO(IndiumTin Oxides，氧化铟锡)或石墨烯，厚度在
至
之间。然后，在沉积的ITO或石墨烯上涂覆一层光刻胶，使用掩模版，进行曝光、显影，刻蚀、剥离等构图工艺处理，形成数据线(图10中未表示)、像素电极204、源极引线209、漏极引线208；其中，源极引线209通过第一过孔与源极206连接，漏极引线208一端通过第二过孔与漏极205连接，另一端与像素电极204连接，如图8所示。
以上步骤S101～S106，完成了对最基本的TFT阵列基板的制造。完成的上述TFT阵列基板，可以使用于液晶面板、电子纸等显示器件的制造。进一步地，还可以在上述步骤基础上，增加工艺步骤，实现用于AMOLED的TFT阵列基板的制造。
为了制造用于AMOLED的TFT阵列基板，还可以包括如下步骤：
S107、在数据线、像素电极、源极引线、漏极引线上形成钝化层，通过第七次构图工艺处理露出该像素电极。
示例性的，如图11所示，在整个玻璃基板201上涂覆一层厚度在到
的钝化层211，其材料可以是氮化硅或透明的有机树脂材料，然后通过构图工艺处理将像素电极204上方的钝化层去除，露出像素电极204。本步骤形成钝化，主要用于在后续形成电致发光层时隔离电致发光层和数据线、源极引线、漏极引线。当然，用于普通的TFT也可以增加此步骤，用于保护数据线以及源极引线、漏极引线等。
S108、在钝化层上方形成电致发光层，该电致发光层与像素电极接触。
示例性的，如图12所示，将玻璃基板201置于真空腔室中在钝化层211和像素电极204上方蒸镀多层有机材料薄膜形成电致发光层212，薄膜的均匀度为有机薄膜材料包括：第一层为空穴传输层，常用的材料是芳香双胺如TPD、TAD等；第二层是电子传输层，常用的材料是8-羟基喹啉铝(Alq3)、8-羟基喹啉锌(Znq2)等。
S109、在电致发光层上方形成金属阴极。
示例性的，如图13所示，将玻璃基板201置于真空腔室，采用金属蒸镀法在基板的电致发光层212上形成一层金属阴极213。常用的金属阴极材料有Mg、Ag、Li、Al或镁铝合金等。
本发明实施例提供的TFT阵列基板制造方法，采用氢化石墨烯作为TFT的半导体层有源层，提高了载流子迁移率，进而提高像素电极充电率，减少了响应时间。
实施例二
本发明实施例提供的TFT阵列基板，如图13所示，包括：基板201；基板201上形成有由石墨烯形成的源极206、漏极205和半导体有源层207；其中，源极206与半导体有源层207相接触，漏极205与半导体有源层207相接触；半导体有源层207上形成有栅绝缘层203；栅绝缘层203上形成有栅极202；源极206、漏极205和栅极202上方形成有保护层210；保护层210上形成有露出源极206的第一过孔214，和露出漏极205的第二过孔215；保护层210上方形成有数据线、像素电极204，以及通过第一过孔214与源极206、数据线连接的源极引线209，和通过第二过孔215与漏极205、像素电极204连接的漏极引线208。上述TFT阵列基板，可以用于制造液晶面板、电子纸等显示器件。
进一步地，还可以对上述TFT阵列基板进行改动，形成用于AMOLED的TFT阵列基板。在上述TFT阵列基板的基础上，还包括：数据线、像素电极204、源极引线209、漏极引线208上方形成有钝化层211；钝化层211上方形成有电致发光层212，电致发光层212与像素电极204连接；电致发光层212上方形成有金属阴极213。
在本实施例中，半导体有源层207的石墨烯为经过氢化处理后的石墨烯层。此外，数据线、像素电极204、源极引线209、漏极引线208在本实施例中可以由氧化铟锡或石墨烯构成。
需要说明的是，由于石墨烯是一种二维材料，其特性介于半导体与导体之间，本征态时，由于能带交叠，其导电性具有金属特性，电导率能达到20000cm2/V.S，可以作为TFT的源漏极材料，当用氢气或氩气，或者两者混合气体处理之后，产生氢化石墨烯，带隙增加，可以作为半导体材料。
本发明实施例提供的TFT阵列基板，采用氢化石墨烯作为TFT的半导体层有源层，提高了载流子迁移率，进而提高像素电极充电率，减少了响应时间。
实施例三
本发明实施例提供一种显示装置，使用了上述的阵列基板。所述的显示装置，可以是液晶面板、AMOLED面板、电子纸、电视机、笔记本、手机、导航仪等。由于使用了上述TFT阵列基板，采用氢化石墨烯作为TFT的半导体层有源层，提高了载流子迁移率，进而提高像素电极充电率，减少了响应时间。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (8)
1.一种TFT阵列基板制造方法，其特征在于，包括：
在基板上形成石墨烯层，通过第一次构图工艺处理及氢化处理，得到由石墨烯构成的半导体有源层；
在所述石墨烯层上通过第二次构图工艺处理得到源极、漏极；其中，所述源极与所述半导体有源层相接触，所述漏极与所述半导体有源层相接触；
在所述源极、半导体有源层、漏极上涂覆绝缘层，通过第三次构图工艺处理得到位于所述半导体有源层上方的栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上形成金属层，通过第四次构图工艺处理得到位于所述半导体有源层上方的栅极；
在所述基板上形成保护层，通过第五次构图工艺处理得到位于所述源极上方的第一过孔，以及位于所述漏极上方的第二过孔，露出所述源极、漏极；
在所述保护层上沉积氧化铟锡或石墨烯层，通过第六次构图工艺处理形成源极引线、漏极引线、像素电极和数据线；其中所述源极引线通过所述第一过孔与所述源极连接；所述漏极引线一端通过所述第二过孔与所述漏极连接，另一端与所述像素电极连接。
2.根据权利要求1所述的TFT阵列基板制造方法，其特征在于，还包括：
在所述数据线、像素电极、源极引线、漏极引线上形成钝化层，通过第七次构图工艺处理露出所述像素电极；
在所述钝化层上方形成电致发光层，所述电致发光层与所述像素电极接触；
在所述电致发光层上方形成金属阴极。
3.根据权利要求1所述的TFT阵列基板制造方法，其特征在于，在基板上形成石墨烯层，通过第一次构图工艺处理及氢化处理，得到由石墨烯构成的半导体有源层包括：
在基板上利用等离子体增强化学气相沉积法沉积一层石墨烯材料，或者旋涂一层水溶性单层或多层石墨烯材料；
在所述石墨烯材料上涂覆光刻胶，经过曝光、显影后露出沟道区的石墨烯；
利用H2，或H2和Ar2的混合气体对所述沟道区的石墨烯进行氢化处理；
剥离掉剩余的光刻胶，得到由石墨烯构成的半导体有源层。
4.一种TFT阵列基板，其特征在于，包括：
基板；
所述基板上形成有由石墨烯形成的源极、漏极和半导体有源层；其中，所述源极与所述半导体有源层相接触，所述漏极与所述半导体有源层相接触；
所述半导体有源层上形成有栅绝缘层；
所述栅绝缘层上形成有栅极；
所述源极、漏极和栅极上方形成有保护层；所述保护层上形成有露出所述源极的第一过孔，和露出所述漏极的第二过孔；
所述保护层上方形成有数据线、像素电极，以及通过所述第一过孔与所述源极、数据线连接的源极引线，和通过所述第二过孔与所述漏极、像素电极连接的漏极引线。
5.根据权利要求4所述的TFT阵列基板，其特征在于，还包括：
所述数据线、像素电极、源极引线、漏极引线上方形成有钝化层；
所述钝化层上方形成有电致发光层，所述电致发光层与所述像素电极连接；
所述电致发光层上方形成有金属阴极。
6.根据权利要求4所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述半导体有源层的石墨烯为经过氢化处理后的石墨烯层。
7.根据权利要求4所述的TFT阵列基板，其特征在于，所述数据线、像素电极、源极引线、漏极引线由氧化铟锡或石墨烯构成。
8.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求4～7所述的TFT阵列基板。
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