薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及顯示技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種薄膜晶體管及其制備方法、陣列基板。
【背景技術(shù)】
[0002]單壁半導(dǎo)體碳納米管以其優(yōu)異的電學(xué)和機(jī)械性能在邏輯電路和光學(xué)電子器件領(lǐng)域擁有廣泛的應(yīng)用前景，例如，場效應(yīng)晶體管、反相器、環(huán)振和發(fā)光器件等。單壁碳納米管的合成方法主要有化學(xué)氣相沉積法、電弧放電法和激光燒灼法等，合成的碳納米管中含有2/3的半導(dǎo)體性碳納米管和1/3金屬性碳納米管。目前，提純半導(dǎo)體性碳納米管的方法主要有凝膠法、密度梯度離心法和聚合物選擇性分散法等，通過這些方法雖然可以得到純度很高的單壁半導(dǎo)體性碳納米管，但是其規(guī)?；a(chǎn)始終是一個難以解決的問題。無序的碳納米管薄膜的出現(xiàn)為規(guī)?；@一問題的解決帶來了希望，通過一定時間的沉積，可以大規(guī)模的制備得到分布均勻的碳納米管薄膜。
[0003]場效應(yīng)晶體管作為一種簡單常用的電學(xué)器件，其制備過程在碳納米管薄膜的應(yīng)用方向上是一個必不可少的過程。暴漏在空氣中的碳納米管底柵薄膜晶體管對外界條件的依賴很大，制備技術(shù)可以提尚晶體管的穩(wěn)定性、可靠性及遷移率等性能。但是，目如尚未找到一種制備方法可以避免這些問題的出現(xiàn)，因此，對碳納米管底柵薄膜晶體管的制備技術(shù)還需要進(jìn)一步的探索。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的主要目的在于提供一種既可以避免薄膜晶體管暴漏在空氣中，又能夠提高薄膜晶體管的穩(wěn)定性、可靠性及迀移率等性能的技術(shù)方案。
[0005]為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種薄膜晶體管的制備方法，包括:形成有源層的圖形，所述有源層采用碳納米管材料制成;形成金屬氧化物層的圖形，所述金屬氧化物層至少覆蓋所述有源層位于薄膜晶體管的源極和漏極之間的全部區(qū)域。
[0006]優(yōu)選地，形成金屬氧化物層的圖形包括:使用蒸鍍工藝，在所述有源層位于薄膜晶體管的源極和漏極之間的全部區(qū)域上進(jìn)行蒸鍍，形成所述金屬氧化物的圖形。
[0007]優(yōu)選地，所述金屬氧化物為氧化釔。
[0008]優(yōu)選地，形成金屬氧化物層的圖形包括:在所述有源層上形成一金屬層的圖形，所述金屬層至少覆蓋所述有源層位于薄膜晶體管的源極和漏極之間的全部區(qū)域;對所述金屬層進(jìn)行氧化處理，形成所述金屬氧化物的圖形。
[0009]優(yōu)選地，在所述有源層上形成一金屬層的圖形，包括:使用電子束鍍膜工藝，在所述有源層上形成所述金屬層的圖形。
[0010]優(yōu)選地，對所述金屬層進(jìn)行氧化處理，包括:在氧氣環(huán)境中對形成有所述金屬層的薄膜晶體管進(jìn)行加熱操作，氧化所述金屬層。
[0011]優(yōu)選地，所述加熱操作產(chǎn)生的溫度范圍為20°C?450 °C。
[0012]優(yōu)選地，所述加熱操作產(chǎn)生的溫度范圍為200°C?350°C。
[0013]優(yōu)選地，對所述金屬層進(jìn)行氧化處理，包括:使用紫外線氧化技術(shù)，氧化所述金屬層。
[00M] 優(yōu)選地，所述金屬層的厚度范圍為5nm?lOOOnm。
[0015]優(yōu)選地，所述金屬層的厚度范圍為20nm?lOOnm。
[0016]優(yōu)選地，所述金屬層的材料為?乙。
[0017]優(yōu)選地，所述碳納米管為單壁碳納米管、雙壁碳納米管或碳納米管管束。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種薄膜晶體管，該薄膜晶體管采用上述薄膜晶體管的制備方法制備而成。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一個方面，提供了一種陣列基板，該陣列基板包括上述薄膜晶體管。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所述的薄膜晶體管及制備方法、陣列基板，當(dāng)暴漏在空氣環(huán)境中時，由于碳納米管底柵薄膜晶體管的有源層容易裸露在外的部分已經(jīng)制備了一層金屬氧化物層，形成了對碳納米管底柵薄膜晶體管的有效制備，可以避免碳納米管底柵薄膜晶體管的穩(wěn)定性受到空氣環(huán)境的不良影響，從而提高了碳納米管底柵薄膜晶體管的穩(wěn)定性、可靠性及迀移率等性能。
【附圖說明】
[0020]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管的制備方法流程圖；
[0021 ]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖3是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的形成金屬氧化物層前的多個樣本碳納米管底柵薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線圖；以及
[0023]圖4是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的形成金屬氧化物層后的多個樣本碳納米管底柵薄膜晶體管的轉(zhuǎn)移特性曲線圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0025]由于目前的薄膜晶體管制備方法是直接在薄膜晶體管上用ALD(AtomicLayerDeposit1n，原子層沉積)技術(shù)生長氧化物(多為半導(dǎo)體氧化物)，這種做法對晶體管的性能造成很大的衰減，而且會出現(xiàn)明顯的雙極性，因此對于薄膜晶體管的制備技術(shù)，尤其對于碳納米管底柵薄膜晶體管的制備技術(shù)，還需要進(jìn)一步探索一種可以提高穩(wěn)定性、可靠性及迀移率等性能的制備方法。
[0026]基于此，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種薄膜晶體管的制備方法。圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的薄膜晶體管的制備方法流程圖，如圖1所示，該流程包括以下步驟(步驟S102-步驟S104):
[0027]步驟S102、形成有源層的圖形，所述有源層采用碳納米管材料制成；
[0028]步驟S104、形成金屬氧化物層的圖形，所述金屬氧化物層至少覆蓋所述有源層位于薄膜晶體管的源極和漏極之間的全部區(qū)域。
[0029]對于制備該薄膜晶體管的過程，首先可以在玻璃襯底上形成柵極，繼而在柵極上形成柵絕緣層，再采用碳納米管材料在柵絕緣層上形成所述有源層的圖形，然后形成所述金屬氧化物層和源極和漏極，對于源極和漏極之間的全部區(qū)域，在實(shí)際應(yīng)用中，通常稱之為溝道，因此所述金屬氧化層應(yīng)該至少覆蓋該溝道。
[0030]因此，通過上述制備方法，可以在采用碳納米管材料制成的有源層上形成金屬氧化物層的方式，從而完成對碳納米管底柵薄膜晶體管的有效制備，由于金屬氧化后得到的金屬氧化物穩(wěn)定性提尚，因此可以有效提尚碳納米管底棚■薄I旲晶體管的可靠性，可以抑制有緣層原本裸露在空氣中的部分(即溝道)由于與氧隔離而造成的雙極性，還可以提高整體晶體管的迀移率。
[0031]對于上述步驟S104中形成金屬氧化物層的圖形的過程，在本發(fā)明實(shí)施例中，提供了兩種不同的制作方式:
[0032]方式一、使用蒸鍍工藝，在所述有源層位于薄膜晶體管的源極和漏極之間的全部區(qū)域上進(jìn)行蒸鍍，形成所述金屬氧化物的圖形。
[0033]作為一個優(yōu)選示例，本發(fā)明實(shí)施例中，所述金屬氧化物可以為氧化釔。當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，所述金屬氧化物還可以采用性質(zhì)與氧化釔類似的其它氧化物來代替。對此，本發(fā)明實(shí)施例并不作出限制。
[0034]采用該方式時，可以先結(jié)合掩膜工藝在有源層的溝道上直接進(jìn)行蒸鍍操作，最終在所述有源層上的溝道上形成所述金屬氧化物的圖形，當(dāng)然，這僅僅是一種形成所述金屬氧化物的優(yōu)選工藝而已，而在實(shí)際應(yīng)用中，還可以采用其它工藝，例如采用濺射工藝也可以形成所述金屬氧化物。對此，本發(fā)明實(shí)施例并不作出任何限制。
[0035]方式二、該方式分為兩個步驟，先在所述有源層上形成一金屬層的圖形，其中，所述金屬層至少覆蓋所述有源層位于薄膜晶體管的源極和漏極之間的全部區(qū)域，再對所述金屬層進(jìn)行氧化處理，以最終形成所述金屬氧化物的圖形。
[0036]作為一個優(yōu)選實(shí)施方式，本發(fā)明實(shí)施例中，可以使用電子束鍍膜工藝，在所述有源層上形成所述金屬層的圖形，需要說明的是，選用電子束鍍膜工藝的原因是電子束鍍膜工藝的成膜效果比較好，當(dāng)然，在實(shí)際應(yīng)用中，采用其它工藝來形成所述金屬層也是可以的，并不以此為限。
[0037]在形成所述金屬層的過程中，可以通過精準(zhǔn)控制只在有源層位于薄膜晶體管的源極和漏極之間的全部區(qū)域(即溝道)上直接形成所述金屬層，也可以在大于該溝道的區(qū)域(包括溝道和覆蓋部分源漏極的區(qū)域)先形成所述金屬層，再將覆蓋部分源漏極的區(qū)域的金屬層刻蝕掉。在實(shí)際應(yīng)用中，可以視工藝需求進(jìn)行選取。
[0038]在本發(fā)明實(shí)施例中，在對所述金屬層進(jìn)行氧化處理時，可以采用這樣的方式:(I)在氧氣環(huán)境中對形成有所述金屬層的薄膜晶體管進(jìn)行加熱操作，以達(dá)到氧化所述金屬層的目的。(2)使用紫外線氧化(UVO)技術(shù)，氧化所述金屬層。
[0039]其中，對于(I)這種通過在氧氣環(huán)境中加熱得到所述金屬氧化物的方式，可以將加熱操作產(chǎn)生的溫度范圍控制在20°C?450°C之間。在保證加熱效果的情況下，為了提高加熱效率，在實(shí)際應(yīng)用中，可以進(jìn)一步將加熱操作的溫度范圍控制在200°C?350°C之間。
[0040]對于方式二，需要將形成的所述金屬層的厚度范圍控制在5nm?100nm之間。為了使得采用加熱直接氧化的方式或通過UVO方式氧化得到的金屬氧化物能夠?qū)μ技{米管底柵薄膜晶體管形成有效的保護(hù)和性能提升，在實(shí)際應(yīng)用中，可以進(jìn)一步將所述金屬層的厚度范圍設(shè)定在20nm?10nm之間，這樣能夠更有效地抑制溝道由于與氧隔離造成的雙極性，以及更好地提升碳納米管底柵薄膜晶體管的電子迀移率。
[0041]本發(fā)明實(shí)施例中，所述金屬層的材料可以優(yōu)先選用釔。在對釔進(jìn)行氧化處理之后，得到的氧化釔對碳納米管的影