薄膜晶体管、阵列基板以及显示面板的制作方法

1.本技术涉及显示技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管、阵列基板以及显示面板。


背景技术：

2.有源矩阵驱动的lcd(liquid crystal display)显示技术利用了液晶的双极性偏振特点，通过施加电场控制液晶分子的排列方向，实现对背光源光路行进方向的开关作用。lcd中一般采用薄膜晶体管(thin film transistor，tft)来控制每个像素内的电场。tft中常用的半导体材料包括非晶硅、氧化物和多晶硅等。其中，氧化物半导体由于较高的迁移率和较为简化的工艺，在大尺寸、高分辨率和高刷新率等高阶显示技术中具有独一无二的优势，被广泛用作有源层的材料。
3.但氧化物半导体，例如，igzo受光照比较敏感，光照下容易产生光生载流子，光照稳定性差。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术提供一种能够提高光照稳定性的薄膜晶体管、阵列基板以及显示面板。
5.本技术提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管包括第一半导体层，所述第一半导体层的材料为minox，其中，m选自钪、钇、镧、铈、镨、钕、钷、钐、铕、钆、铽、镝、钬、铒、铥、镱、镥中的至少一种。
6.在一种实施方式中，minox中m的摩尔百分比为0.1％至20％。
7.在一种实施方式中，minox中m的摩尔百分比为2％至5％。
8.在一种实施方式中，所述薄膜晶体管还包括第二半导体层，所述第二半导体层与所述第一半导体层层叠设置，所述第一半导体层的迁移率小于所述第二半导体层的迁移率，所述第一半导体层的带隙宽度大于所述第二半导体层的带隙宽度。
9.在一种实施方式中，所述薄膜晶体管为底栅型晶体管，所述第一半导体层设置于所述第二半导体层远离或者靠近栅极的一侧；或者
10.所述薄膜晶体管为顶栅型薄膜晶体管，所述第一半导体层设置于所述第二半导体层远离栅极的一侧。
11.在一种实施方式中，所述薄膜晶体管为背沟道刻蚀型晶体管，所述第一半导体层设置于所述第二半导体层远离所述栅极的一侧。
12.在一种实施方式中，所述第二半导体层的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟锌锡、氧化铟铝锌、氧化铟镓锌、氧化铟镓锡、氧化铝锌、氧化锑锡、氧化镓锌、氧化铝镓锌、氧化锌中的一种。
13.在一种实施方式中，所述薄膜晶体管为背沟道刻蚀型晶体管，所述薄膜晶体管还包括第二半导体层，所述第一半导体层设置于所述第二半导体层远离栅极的一侧，所述第一半导体层的材料为ndinox或者scinox，其中，minox中nd和sc的摩尔百分比均为2％至
5％，所述第二半导体层的材料为氧化铟镓锌。
14.本技术还提供一种阵列基板，其包括如上所述的薄膜晶体管。
15.本技术还提供一种显示面板，其包括如上所述的阵列基板和对向基板，所述阵列基板与所述对向基板相对设置。
16.本技术通过在薄膜晶体管通过采用稀土掺杂的氧化铟作为有源层材料，其带隙较宽，光照稳定性高，能够提高薄膜晶体管的光照稳定性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本技术中的技术方案，下面将对实施方式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技术的一些实施方式，对于本领域技术人员来讲，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。
18.图1为本技术第一实施方式的显示面板的结构示意图。
19.图2为图1的显示面板的阵列基板的剖面示意图。
20.图3为本技术第二实施方式的显示面板的薄膜晶体管的结构示意图。
具体实施方式
21.下面将结合本技术实施方式中的附图，对本技术中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施方式仅仅是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域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方式，都属于本技术保护的范围。
22.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接，也可以包括第一和第二特征不是直接连接而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个特征。
23.本技术提供一种薄膜晶体管、阵列基板以及显示面板。
24.本技术实施例中的显示面板可以用于手机、平板电脑、电子阅读器、电子展示屏、笔记本电脑、手机、增强现实(augmented reality，ar)\虚拟现实(virtual reality，vr)设备、媒体播放器、可穿戴设备、数码相机、车载导航仪等。
25.显示面板可以为有机发光二极管(organic light-emitting diode，oled)显示面板、量子点发光二极管(quantum dot light-emitting diode，qled)显示面板、微发光二极管(micro light-emitting diode，micro-led)显示面板、次毫米发光二极管(mini light-emitting diode，mini-led)显示面板或者液晶(liquid crystal)显示面板等。
26.本技术实施例以液晶显示面板为例进行说明。可选的，液晶显示面板可以为扭曲向列(twisted nematic，tn)型液晶显示面板，多畴垂直配向(multi-domain vertical alignment，mva)型液晶显示面板，边缘场开关(fringe field switching，ffs)型液晶显示
面板或者面内转换(in-plane switching，ips)型液晶显示面板等。
27.请参考图1，显示面板100包括阵列基板10、对向基板20以及液晶层30。阵列基板10和对向基板20相对设置。液晶层30设置于阵列基板10和对向基板20之间。可选的，对向基板20为彩膜基板。或者，阵列基板10也可以为coa(color filter on array)型的阵列基板10。此时，对向基板20不包括彩膜层。可以理解，显示面板100还可以包括未提及的其他显示元件，例如框胶等。
28.请参考图2，本实施方式的显示面板100为ffs边缘场开关(fringe field switching，ffs)型液晶显示面板。阵列基板10包括基板11、设置在基板11上的薄膜晶体管t、覆盖薄膜晶体管t的第一钝化层pv1、覆盖在第一钝化层pv1上的平坦层pln、设置于平坦层pln上的公共电极com、覆盖公共电极com的第二钝化层pv2以及设置在第二钝化层pv2上的像素电极pe。可以理解，图2中仅示出阵列基板10的部分结构，阵列基板10还可以包括配向膜等未在图2中示出的膜层结构。
29.具体地，基板10可以为玻璃基板，塑料基板等。
30.在本实施方式中，薄膜晶体管t为背沟道刻蚀(bce)型薄膜晶体管。薄膜晶体管t包括依次层叠设置的栅极ge、栅极绝缘层gi、有源层cl、源极se以及漏极de。具体地，栅极ge设置于基板11上。栅极绝缘层gi覆盖栅极ge以及基板11。有源层cl位于栅极绝缘层gi远离基板11的一面。有源层cl对应于栅极ge设置。源极se和漏极de位于有源层cl远离栅极ge的一侧，并分别与有源层cl的两端连接。在本实施方式中，以背沟道刻蚀型晶体管为例进行了说明。但，本技术不限定薄膜晶体管的结构，在本技术的其他实施方式中，薄膜晶体管t也可以为顶栅型薄膜晶体管，或者刻蚀阻挡型(esl)薄膜晶体管。
31.栅极ge的材料可以为铜(cu)、钽(ta)、钨(w)、钼(mo)、铝(al)、钛(ti)、铜铌(cunb)合金等，也可以为铜(cu)和钼(mo)的叠层、铜(cu)和钼钛(moti)合金的叠层、铜(cu)和钛(ti)的叠层、铝(al)和钼(mo)的叠层、钼(mo)和钽(ta)的叠层、钼(mo)和钨(w)的叠层、钼(mo)-铝(al)-钼(mo)的叠层等。
32.栅极绝缘层gi可以为sinx(氮化硅)膜和siox(氧化硅)膜中的一种或二者的层叠体。
33.有源层cl包括第一半导体层cl1和第二半导体层cl2。第二半导体层cl2与第一半导体层cl1层叠设置。可选的，第一半导体层cl1设置于第二半导体层cl2远离栅极ge的一侧。第一半导体层cl1的材料为minox。其中，m选自稀土元素，即镧系元素或者ⅲb族元素。具体地，m选自钪(sc)、钇(y)、镧(la)、铈(ce)、镨(pr)、钕(nd)、钷(pm)、钐(sm)、铕(eu)、钆(gd)、铽(tb)、镝(dy)、钬(ho)、铒(er)、铥(tm)、镱(yb)、镥(lu)中的至少一种。即，m可以单独使用一种稀土元素，也可以混合使用两种以上。
34.掺杂有稀土元素的氧化铟具有较宽的带隙，其对光照不敏感，减少因光照产生的光生载流子数目，能够提升薄膜晶体管的光照稳定性。由于稀土元素与氧之间的键较强，故可控制半导体内的氧空位，减少外界水氧的渗入。通过将稀土元素掺杂至氧化铟中，能够提高氧化铟对水氧的阻挡作用，从而降低水氧对氧化物半导体的影响，提升器件稳定性。由于常用的氧化物半导体极易受氢的注入影响，而氮化硅的沉积过程中，需要氢气参与，并且氢会残留在第一钝化层pv1中影响薄膜晶体管t的稳定性。因此，第一钝化层pv1和栅极绝缘层gi多采用具有一定的阻水氧功能且少氢补氧的siox，有源层cl的上下层的绝缘层的选择比
较受限，且器件的储存稳定性不佳。而本技术中使用的稀土元素掺杂的第一半导体层cl1具有较好的阻氢效果，减少了因氮化硅沉积制程中的氢对薄膜晶体管t的影响，固可扩大后续保护层的选择范围，增大工艺窗口，同时其储存稳定性得到提升。
35.由于在有源层形成之后还涉及高温制程以及刻蚀制程，nd与sc的添加能够提高氧化物半导体的高温性能和耐腐蚀性等，能够避免后续制程对第一半导体层造成影响。优选的，第一半导体层cl1的材料为ndinox或者scinox。另外，由于稀土元素的含量决定了半导体层中的载流子数量，如果稀土元素的含量过高，则不利于器件的迁移率提升，并且，会引起严重的阈值电压正偏。如果稀土元素的含量过低，则水氧阻隔性能不足。因此，优选minox中m的摩尔百分比为0.1％至20％。更优选，minox中m的摩尔百分比为2％至5％。
36.第二半导体层cl2的材料包括氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟锌锡、氧化铟铝锌、氧化铟镓锌、氧化铟镓锡、氧化铝锌、氧化锑锡、氧化镓锌、氧化铝镓锌、氧化锌中的一种。可选的，第二半导体层cl2的材料可以为氧化铟锡、氧化铟锌、氧化铟锌锡、氧化铟铝锌、氧化铟镓锌、氧化铟镓锡、氧化铝锌、氧化锑锡、氧化镓锌、氧化铝镓锌、氧化锌中的一种。或者，第二半导体层cl2的材料除了上述氧化物材料外，还包括一定量的掺杂元素，以提升器件性能。
37.可选的，第一半导体层cl1的迁移率小于第二半导体层cl2的迁移率，第一半导体层cl1的带隙宽度大于第二半导体层cl2的带隙宽度。第二半导体层cl2采用迁移率高的氧化物半导体，但迁移率高的氧化物半导体，例如igzo容易受到光照影响，引起阈值电压飘移，导致薄膜晶体管t的稳定性差。本背沟道刻蚀型的薄膜晶体管中，沟道层上方无遮挡，沟道容易受到环境光照影响。通过将光照稳定性高的第一半导体层cl1设置于第二半导体层cl2远离栅极ge的一侧，不仅可减少因光照产生的光生载流子数目，同时，还能够阻挡光照射至第二半导体层cl2，降低光照对第二半导体层cl2的影响，从而提高薄膜晶体管t的稳定性。并且，由于igzo等氧化物半导体层对水氧敏感，容易引起薄膜晶体管性能变差。掺杂有稀土元素的氧化铟虽然也是氧化物半导体，但其不受水氧的影响，并具有较强的水氧阻隔能力，能够保护第二半导体层cl2不受水氧影响，进一步提升的薄膜晶体管t的性能。
38.源极se和漏极de的材料可以为铜(cu)、钽(ta)、钨(w)、钼(mo)、铝(al)、钛(ti)、铜铌(cunb)合金等，也可以为铜(cu)和钼(mo)的叠层、铜(cu)和钼钛(moti)合金的叠层、铜(cu)和钛(ti)的叠层、铝(al)和钼(mo)的叠层、钼(mo)和钽(ta)的叠层、钼(mo)和钨(w)的叠层、钼(mo)-铝(al)-钼(mo)的叠层等。
39.第一钝化层pv1和第二钝化层pv2可以为sinx膜和siox膜中的一种或二者的层叠体。
40.平坦层pln的材料可以为丙烯酸树脂(acrylic resin)、丙烯酸树脂、环氧树脂或者全氟烷氧基树脂(pfa)等有机材料。
41.公共电极com可以为整面状的透明氧化物电极，例如ito电极。
42.像素电极pe可以楔形电极，从而与公共电极com形成边缘水平电场。并且，像素电极pe可以通过开设于第一钝化层pv1、第二钝化层pv2和平坦层pln中的通孔与漏极de电连接。
43.本技术的彩膜基板与液晶层30可以参考本领域的现有技术，在此不再赘述。
44.可以理解，第一半导体层cl1也可以设置于第二半导体层cl2靠近栅极ge的一侧，
从而防止背光源照射出的光线对第二半导体层cl2的影响。
45.本技术通过在薄膜晶体管中设置一层在氧化铟中掺杂稀土元素的金属氧化物半导体，所述金属氧化物半导体的带隙较宽，光照稳定性高，能够提高薄膜晶体管的光照稳定性，进而提升阵列基板和显示面板性能。
46.请参考图2，本技术第二实施方式的显示面板与第一实施方式的显示面板的不同之处在于：
47.薄膜晶体管t为顶栅型薄膜晶体管。具体地，薄膜晶体管t包括依次层叠设置于基板11上的有源层cl、栅极绝缘层gi、栅极ge、层间绝缘层il以及源极se和漏极de。具体地，有源层cl位于基板11上。有源层cl包括层叠设置的第一半导体层cl1和第二半导体层cl2。第一半导体层cl1设置于第二半导体层cl2远离栅极ge的一侧。栅极ge位于栅极绝缘层gi远离基板11的一侧。栅极绝缘层gi和栅极ge设置于有源层cl上。层间绝缘层il覆盖栅极ge、栅极绝缘层gi和有源层cl。源极se和漏极de位于层间绝缘层il远离栅极ge的一侧。源极se和漏极de对应于有源层cl的两端设置，并经由开设于层间绝缘层il中的通孔与有源层cl的两端连接。
48.对于顶栅型薄膜晶体管，已知的一种结构会在有源层的下方设置遮光层，来阻挡背光源对有源层cl的影响。本实施方式中，通过将第一半导体层cl1设置于远离栅极ge的一侧，能够代替遮光层来阻挡背光源发出的光对有源层的影响，从而提升薄膜晶体管器件的光照稳定性。并且，第一半导体层cl1具有水氧阻隔和阻氢效果，进一步提升薄膜晶体管的器件稳定性。
49.可以理解，第一半导体层cl1也可以设置于第二半导体层cl2远离栅极ge的一侧，从而防止环境光对第二半导体层cl2的影响。
50.可以理解，上述实施方式中均列举了具有第一半导体层和第二半导体层的有源层。在本技术的其他实施方式中，有源层可以也可以仅由第一半导体层构成，同样能够提高器件稳定性。
51.以上对本技术实施方式提供了详细介绍，本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施方式的说明只是用于帮助理解本技术。同时，对于本领域的技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。