專利名稱：一種薄膜晶體管結構、液晶顯示裝置及一種制造方法
技術領域：
本發明涉及液晶顯示領域，更具體的說，涉及一種薄膜晶體管結構、液晶顯示裝置及一種制造方法。
背景技術：
現有的液晶面板多采用薄膜晶體管(TFT)來控制液晶分子的偏轉。如圖1所示，傳統TFT制作工藝是在玻璃基板上依次形成TFT的閘極、源極和漏極，源極和漏極之間通過有源層連接，通常有源層的材質選用非晶質硅(P-Si，圖中N+/a-Si所示)材質。隨著技術的發展，研究人員開始用氧化銦鎵鋅(Indium Gallium Zinc Oxide,簡稱IGZ0)作為有源層材料，用于替代N+/a-Si (如圖2所示)。IGZO與非晶質硅材料相比，IGZO能夠縮小TFT尺寸，將簡單的外部電路整合至面板之中，使移動裝置更輕薄，耗電量也降至之前的三分之二 ；IGZ0還可提高液晶面板畫素的開口率，較易實現高精細化，電子遷移率快20到30倍，可以大大降低液晶屏幕的響應時間。但在實際使用過程中，采用IGZO的TFT的特性效率并不理想。如圖3所示，中間電流隨電壓緩慢上升，需超過10伏特才可得到大于10_6的電流值。通常定義電壓值10伏特為1n (TFT導通時的電流值)，負5伏特為1ff (TFT關閉時的電流值)，1n/1ff大于Kr6才認定為可以應用在TFT器件中，而圖3中的1n/1ff小于10_3，使得現有的IGZO的TFT特性效率并不高。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種可以提升IGZO的TFT特性效率的一種薄膜晶體管結構、液晶顯示裝置及一種制造方法。本發明的目的是通過以下技術方案來實現的:一種薄膜晶體管結構，包括第一金屬層，所述第一金屬層上設有絕緣層，所述絕緣層表面在所述第一金屬層正上方對應區域設有氧化銦鎵鋅材質的有源層，所述有源層的表面鋪設有第二金屬層，所述第二金屬層在所述有源層的上表面設有缺口，所述有源層的上表面在所述缺口區域設有凹槽。進一步的，所述第二金屬層以缺口為界，缺口一端形成薄膜晶體管的源極金屬層，缺口另一端形成薄膜晶體管的漏極金屬層；所述有源層包括與源極金屬層接觸的第一區；與漏極金屬層接觸的第二區；連接第一區和第二區的第三區；所述第一區和第二區的厚度一致，所述第三區的厚度小于第一區和第二區；所述第一區跟缺口的一端平齊；所述第二區跟缺口的另一端平齊；所述第三區的上表面和第一區、第二區與缺口平齊的側面組成所述凹槽。此為一種具體的有源層結構，由于有源層的第一區和第二區分別跟缺口的一端平齊，這樣凹槽的形狀就跟缺口保持一致，在制造過程中就能以源極金屬層和漏極金屬層為掩體，直接從缺口處蝕刻出凹槽，無須額外制作光罩，降低了制造成本。進一步的，所述源極金屬層包括覆蓋在所述絕緣層表面的第一連接部，與第一連接部并跟所述有源層第一區側面接觸的第二連接部，覆蓋在所述有源層第一區上表面并與第二連接部連接的第三連接部；所述漏極金屬層包括覆蓋在所述絕緣層表面的第四連接部，與第四連接部并跟所述有源層第二區側面接觸的第五連接部，覆蓋在所述有源層第二區上表面并與第五連接部連接的第六連接部。此為一種具體的源極金屬層和漏極金屬層結構。進一步的，所述凹槽的深度為所述第一區厚度的0.1% 95%。所述凹槽的深度為有源層上表面和凹槽底部之間的距離。此為一種凹槽深度的取值范圍。只要超出0.1%，SP可去除有源層中大部分材質不純的表面物質，同時又留有足夠的有源層，達到較優的TFT特性。進一步的，所述凹槽的深度為所述第一區厚度的0.2% 55%。此為凹槽深度優選的取值范圍。在此范圍內，可以基本保證可以完全去除有源層中材質不純的表面物質，同時又留有足夠的有源層，達到較優的TFT特性。進一步的，所述第二金屬層表面及缺口和凹槽內覆蓋有配向層。配向層可以對液晶分子的方向進行初始定位。進一步的，所述配向層在漏極金屬層表面覆蓋有透明電極。透明電極跟缺口一端的第二金屬層電連接，用于控制液晶分子的偏轉角度。進一步的，所述第二金屬層以缺口為界，缺口一端形成薄膜晶體管的源極金屬層，缺口另一端形成薄膜晶體管的漏極金屬層；所述有源層包括與源極金屬層接觸的第一區；與漏極金屬層接觸的第二區；連接第一區和第二區的第三區；所述第一區和第二區的厚度一致，所述第三區的厚度小于第一區和第二區；所述第一區跟缺口的一端平齊；所述第二區跟缺口的另一端平齊；所述第三區的上表面和第一區、第二區與缺口平齊的側面組成所述凹槽；所述凹槽的深度為所述第一區厚度的0.1% 95% ;所述第二金屬層表面及缺口和凹槽內覆蓋有配向層；配向層在漏極金屬層對應的表面覆蓋有跟所述漏極金屬層電連接的透明電極；所述源極金屬層包括覆蓋在所述絕緣層表面的第一連接部，與第一連接部并跟所述有源層第一區側面接觸的第二連接部，覆蓋在所述有源層第一區上表面并與第二連接部連接的第三連接部；所述漏極金屬層包括覆蓋在所述絕緣層表面的第四連接部，與第四連接部并跟所述有源層第二區側面接觸的第五連接部，覆蓋在所述有源層第二區上表面并與第五連接部連接的第六連接部。一種液晶顯示裝置，包括本發明所述的一種薄膜晶體管結構。一種薄膜晶體管的制作方法，包括步驟:A、在基板上依次形成第一金屬層、絕緣層、氧化銦鎵鋅材質的有源層和覆蓋在所述有源層表面的源極金屬層和漏極金屬層，所述源極金屬層和漏極金屬層在有源層的上表面之間形成有缺口；B:以源極金屬層和漏極金屬層為掩體，在有源層上表面蝕刻出凹槽。發明人研究發現，現有IGZO的TFT制程是在IGZO材質的有源層上面通過濺渡等方式鋪設第二金屬層，然后再通過化學蝕刻的方式在有源層層上方蝕刻出缺口，將第二金屬層一分為二，形成TFT的源極金屬層和漏極金屬層；在第二金屬層鋪設到有源層的時候，跟有源層表層的IGZO結合，使得有源層的材質不純，造成TFT的特性效率不佳。本發明由于在缺口處進行進一步的蝕刻，在有源層的表面蝕刻出凹槽，這樣就去除了有源層中材質不純的表面物質，提高了整個有源層材質的純度，從而提高了 TFT的特性效率。
圖1是現有技術采用非晶硅材質的薄膜晶體管結構示意圖；圖2是現有技術采用氧化銦鎵鋅材質的薄膜晶體管結構示意圖；圖3是現有技術采用氧化銦鎵鋅材質的薄膜晶體管的特性曲線示意圖；圖4是本發明實施例薄膜晶體管的結構示意圖；圖5是本發明實施例薄膜晶體管的特性曲線示意圖；圖6是本發明實施例方法示意圖。其中:10、第一金屬層；20、絕緣層；30、第二金屬層；40、源極金屬層；41、第一連接部；42、第二連接部；43、第三連接部；50、漏極金屬層；51、第四連接部；52、第五連接部；53、第六連接部；60、有源層；61、第一區；62、第二區；63、第三區；64、缺口 ；70、凹槽；80、配向層；90、透明電極；91、基板。
具體實施例方式一種液晶顯示裝置，包括一種薄膜晶體管結構。薄膜晶體管結構包括第一金屬層，第一金屬層上設有絕緣層，絕緣層表面在第一金屬層正上方對應區域設有氧化銦鎵鋅材質的有源層，有源層的表面鋪設有第二金屬層，第二金屬層在有源層的上表面設有缺口，有源層的上表面在缺口區域設有凹槽。發明人研究發現，現有IGZO的TFT制程是在IGZO材質的有源層上面通過濺渡等方式鋪設第二金屬層，然后再通過化學蝕刻的方式在有源層層上方蝕刻出缺口，將第二金屬層一分為二，形成TFT的源極金屬層和漏極金屬層；在第二金屬層鋪設到有源層的時候，跟有源層表層的IGZO結合，使得有源層的材質不純，造成TFT的特性效率不佳。本發明由于在缺口處進行進一步的蝕刻，在有源層的表面蝕刻出凹槽，這樣就去除了有源層中材質不純的表面物質，提高了整個有源層材質的純度，從而提高了 TFT的特性效率。下面結合附圖和較佳的實施例對本發明作進一步說明。如圖4所示，薄膜晶體管結構包括覆蓋在基板91上的第一金屬層(⑶)10 (即薄膜晶體管的閘極金屬層)，第一金屬層(⑶)10上設有絕緣層(GI) 20，絕緣層(GI) 20表面在第一金屬層(⑶)10正上方對應區域設有氧化銦鎵鋅材質的有源層(IGZ0) 60，有源層(IGZ0)60的表面鋪設有第二金屬層30，第二金屬層30在有源層(IGZO) 60的上表面設有缺口 64，有源層(IGZ0)60的上表面在缺口 64區域設有凹槽70。第二金屬層30以缺口 64為界，缺口 64 —端形成薄膜晶體管的源極金屬層(SD)40，缺口 64另一端形成薄膜晶體管的漏極金屬層(DD)50 ;有源層(IGZ0)60包括與源極金屬層(SD)40接觸的第一區61 ;與漏極金屬層(DD)50接觸的第二區62 ;連接第一區61和第二區62的第三區63 ;第一區61和第二區62的厚度一致，第三區63的厚度小于第一區61和第二區62 ;第一區61跟缺口 64的一端平齊；第二區62跟缺口 64的另一端平齊；第三區63的上表面和第一區61、第二區62與缺口64平齊的側面組成凹槽70 ;凹槽70的深度為第一區61厚度的0.1% 95%，優選取值范圍
0.2% 55% ；第二金屬層30表面及缺口 64和凹槽70內覆蓋有配向層(PV) 80 ;配向層(PV) 80在漏極金屬層(DD)50對應的表面覆蓋有跟漏極金屬層(DD)50電連接的透明電極(IT0)90 ；源極金屬層(SD) 40包括覆蓋在絕緣層(GI) 20表面的第一連接部41，與第一連接部41并跟有源層(IGZO) 60第一區61側面接觸的第二連接部42，覆蓋在有源層(IGZO) 60第一區61上表面并與第二連接部42連接的第三連接部43 ;漏極金屬層(DD)50包括覆蓋在絕緣層(GI) 20表面的第四連接部51，與第四連接部51并跟有源層(IGZO) 60第二區62側面接觸的第五連接部52，覆蓋在有源層(IGZO) 60第二區62上表面并與第五連接部52連接的第六連接部53。配向層(PV)80可以對液晶分子的方向進行初始定位。透明電極(IT0)90跟TFT的漏極金屬層(DD) 50電連接，用于控制液晶分子的偏轉角度。本實施例中，有源層(IGZO) 60的第一區61和第二區62分別跟缺口 64的一端平齊，這樣凹槽70的形狀就跟缺口 64保持一致，在制造過程中就能以源極金屬層(SD)40和漏極金屬層(DD)50為掩體，直接從缺口 64處蝕刻出凹槽70，無須額外制作光罩，降低了制造成本。本發明的基板可以采用玻璃或其他透明材料；蝕刻方式可以采用化學蝕刻和物理蝕刻等現有的成熟技術。圖5所示為采用本發明的去除了有源層中材質不純的表面物質后的TFT的特性曲線示意圖，TFT的閘極電壓從0伏特到10伏特的時候，電流隨電壓快速上升，斜率陡峭，在較短的電壓范圍內，TFT就可得到較大的電流值，用以驅動液晶顯示屏幕，因此實施了本發明技術方案以后，TFT的特性效率有了明顯的提升。如圖6所示，本發明還公開了一種薄膜晶體管的制作方法，包括步驟:A、在基板上依次形成第一金屬層、絕緣層、氧化銦鎵鋅材質的有源層和覆蓋在有源層表面的源極金屬層和漏極金屬層，源極金屬層和漏極金屬層在有源層的上表面之間形成有缺口 ；B:以源極金屬層和漏極金屬層為掩體，在有源層上表面蝕刻出凹槽。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限于這些說明。對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種薄膜晶體管結構，包括第一金屬層，所述第一金屬層上設有絕緣層，其特征在于，所述絕緣層表面在所述第一金屬層正上方對應區域設有氧化銦鎵鋅材質的有源層，所述有源層的表面鋪設有第二金屬層，所述第二金屬層在所述有源層的上表面設有缺口，所述有源層的上表面在所述缺口區域設有凹槽。
2.按權利要求1所述的一種薄膜晶體管結構，其特征在于，所述第二金屬層以缺口為界，缺口一端形成薄膜晶體管的源極金屬層，缺口另一端形成薄膜晶體管的漏極金屬層；所述有源層包括與源極金屬層接觸的第一區；與漏極金屬層接觸的第二區；與所述缺口對應的第三區，所述第三區的形狀跟所述缺口形狀一致；所述第一區和第二區的厚度一致，所述第三區的厚度小于第一區和第二區。
3.按權利要求2所述的一種薄膜晶體管結構，其特征在于，所述源極金屬層包括覆蓋在所述絕緣層表面的第一連接部，與第一連接部并跟所述有源層第一區側面接觸的第二連接部，覆蓋在所述有源層第一區上表面并與第二連接部連接的第三連接部；所述漏極金屬層包括覆蓋在所述絕緣層表面的第四連接部，與第四連接部并跟所述有源層第二區側面接觸的第五連接部，覆蓋在所述有源層第二區上表面并與第五連接部連接的第六連接部。
4.按權利要求2所述的一種薄膜晶體管結構，其特征在于，所述凹槽的深度為所述有源層最大厚度的0.1% 95%。
5.按權利要求4所述的一種薄膜晶體管結構，其特征在于，所述凹槽的深度為所述第一區厚度的0.2% 55%。
6.按權利要求1 5任一所述的 一種薄膜晶體管結構，其特征在于，所述第二金屬層表面及缺口和凹槽內覆蓋有配向層。
7.權利要求5所述的一種薄膜晶體管結構，其特征在于，所述配向層在漏極金屬層表面覆蓋有透明電極。
8.按權利要求1所述的一種薄膜晶體管結構，其特征在于，所述第二金屬層以缺口為界，缺口一端形成薄膜晶體管的源極金屬層，缺口另一端形成薄膜晶體管的漏極金屬層；所述有源層包括與源極金屬層接觸的第一區；與漏極金屬層接觸的第二區；連接第一區和第二區的第三區；所述第一區和第二區的厚度一致，所述第三區的厚度小于第一區和第二區；所述第一區跟缺口的一端平齊；所述第二區跟缺口的另一端平齊；所述第三區的上表面和第一區、第二區與缺口平齊的側面組成所述凹槽；所述凹槽的深度為所述第一區厚度的0.1% 95% ;所述第二金屬層表面及缺口和凹槽內覆蓋有配向層；配向層在漏極金屬層對應的表面覆蓋有跟所述漏極金屬層電連接的透明電極；所述源極金屬層包括覆蓋在所述絕緣層表面的第一連接部，與第一連接部并跟所述有源層第一區側面接觸的第二連接部，覆蓋在所述有源層第一區上表面并與第二連接部連接的第三連接部；所述漏極金屬層包括覆蓋在所述絕緣層表面的第四連接部，與第四連接部并跟所述有源層第二區側面接觸的第五連接部，覆蓋在所述有源層第二區上表面并與第五連接部連接的第六連接部。
9.一種液晶顯示裝置，包括如權利要求1 8任一所述的一種薄膜晶體管結構。
10.一種薄膜晶體管的制作方法，包括步驟: A、在基板上依次形成第一金屬層、絕緣層、氧化銦鎵鋅材質的有源層和覆蓋在所述有源層表面的源極金屬層和漏極金屬層，所述源極金屬層和漏極金屬層在有源層的上表面之間形成有缺口；B:以源極金屬層和漏 極金屬層為掩體，在有源層上表面蝕刻出凹槽。
全文摘要
本發明公開一種薄膜晶體管結構、液晶顯示裝置及一種制造方法。一種薄膜晶體管結構，包括第一金屬層，所述第一金屬層上設有絕緣層，所述絕緣層表面在所述第一金屬層正上方對應區域設有氧化銦鎵鋅材質的有源層，所述有源層的表面鋪設有第二金屬層，所述第二金屬層在所述有源層的上表面設有缺口，所述有源層的上表面在所述缺口區域設有凹槽。本發明由于在缺口處進行進一步的蝕刻，在有源層的表面蝕刻出凹槽，這樣就去除了有源層中材質不純的表面物質，提高了整個有源層材質的純度，從而提高了TFT的特性效率。
文檔編號H01L21/336GK103094353SQ20131002505
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月23日 優先權日2013年1月23日
發明者曾志遠 申請人:深圳市華星光電技術有限公司