專利名稱：開關管及其制備方法、顯示面板的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種開關管及其制備方法、顯示面板。
背景技術：
主動矩陣式屏幕顯示器每個像素點都是由集成在像素點后面的薄膜晶體管主動裝置來驅動，從而可以做到高速度、高亮度、高對比度顯示屏幕信息。主動矩陣式平面顯示器的每個像素點都是由集成在自身上的薄膜晶體管(TFT)來控制，是有源像素點。薄膜晶體管通常包括柵極電極、柵極絕緣層、源極/漏極層、半導體層以及第一保護層和第二保護層，而半導體層通常優選IGZO(氧化銦鎵鋅)。而IGZO中的O通常會與外部的氫進行結合，從而造成元件特性和穩定性劣化。
發明內容
本發明主要解決的技術問題是提供一種開關管及其制備方法、顯示面板，能夠抑制開關管內半導體層的氧原子與外部氫原子結合，提高器件性能和穩定性。為解決上述技術問題，本發明采用的一個技術方案是:提供一種開關管，包括:柵極電極；覆蓋所述柵極電極的柵極絕緣層；形成于所述柵極絕緣層上的氧化物半導體層；形成于所述氧化物半導體層上的第一保護層；與所述氧化物半導體層電連接的源/漏極電極；以及覆蓋所述源/漏極電極的第二保護層；其中，所述第一保護層的單位體積氫原子含量小于所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量，所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量小于所述第二保護層的單位體積氫原子含量。其中，所述柵極絕緣層為單位體積氫原子含量大于5%小于10%的硅的氧化物層。其中，所述第一保護層為單位體積氫原子含量大于O小于5%的硅的氧化物層。其中，所述第二保護層為單位體積氫原子含量大于20%的硅的氮化物層。為解決上述技術問題，本發明采用的另一個技術方案是:提供一種顯示面板，包括上述的開關管。為解決上述技術問題，本發明采用的還有一個技術方案是:提供一種開關管的制備方法，包括:在基底上形成柵極電極；在所述柵極電極上形成覆蓋所述柵極電極的柵極絕緣層；在所述柵極絕緣層上形成氧化物半導體層；在所述氧化物半導體層上形成第一保護層，控制所述第一保護層的單位體積氫原子含量小于所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量；在所述第一保護層上形成源/漏極電極；以及在所述源/漏極電極上形成覆蓋所述源/漏極電極的第二保護層，控制所述第二保護層的單位體積氫原子含量大于所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量。其中，所述在所述柵極電極上形成覆蓋所述柵極電極的柵極絕緣層的步驟包括:使用TEOS或SiH4與Ν20、Ν2、02、O3至少一種的混合氣體通過化學氣相沉積法在所述柵極電極上形成覆蓋所述柵極電極單位體積氫原子含量大于5%小于10%的所述柵極絕緣層；所述在所述氧化物半導體層上形成 第一保護層的步驟包括:使用TEOS或SiH4與N20、N2, 02、O3至少一種的混合氣體通過化學氣相沉積法在所述氧化物半導體層上形成單位體積氫原子含量大于O小于5%的所述第一保護層。其中，所述在所述源/漏極電極上形成覆蓋所述源/漏極電極的第二保護層的步驟包括:使用SiH4、N2、NH3的混合氣體通過化學氣相沉積法在所述源/漏極電極上形成覆蓋所述源/漏極電極的單位體積氫原子含量大于20%的所述第二保護層。本發明的有益效果是:區別于現有技術的情況，本發明通過控制開關管內第一保護層的單位體積氫原子含量小于柵極絕緣層的單位體積氫原子含量，并且控制開關管的柵極絕緣層的單位體積氫原子含量小于第二保護層的單位體積氫原子含量，使第一保護層、柵極絕緣層以及第二保護層的單位體積氫原子含量滿足第二保護層 > 柵極絕緣層 > 第一保護層，從而能夠使顯示器件的性能和穩定性大幅度提升。
圖1是本發明開關管一個實施方式的結構示意圖；圖2是本發明開關管的制備方法一個實施方式的流程圖。
具體實施例方式開關管是場效應晶體管的種類之一，大略的制作方式是在基板上沉積各種不同的薄膜，如半導體主動層、介電層和金屬電極層。開關管是在基板(如是應用在液晶顯示器，則基板大多使用玻璃)上沉積一層薄膜當做通道區。大部份的開關管是使用氫化非晶硅(a_S1:H)當主要材料，因為它的能階小于單晶硅(Eg=l.12eV)，也因為使用a-S1:H當主要材料，所以TFT大多不是透明的。另外，TFT常在介電、電極及內部接線使用銦錫氧化物(ITO)，ITO則是透明的材料。由于開關管中氧化物半導體層通常采用IGZO材料，IGZO中的O會與外部氫進行結合，容易影響顯示器件的特性及穩定性。因此，如何控制開關管內各結構層的單位體積氫原子含量對于提高器件性能及穩定性有重大意義。本發明提供一種開關管，能夠抑制開關管內半導體層的氧原子與外部氫原子結合，提高器件性能和穩定性。請參閱圖1，圖1為本發明開關管一個實施方式的結構示意圖，開關管包括:柵極電極11 ;覆蓋柵極電極11的柵極絕緣層12 ;形成于柵極絕緣層12上的氧化物半導體層13 ;形成于氧化物半導體層13上的第一保護層14 ;與氧化物半導體層13電連接的源/漏極電極15 ;以及覆蓋源/漏極電極15的第二保護層16 ;其中，第一保護層14的單位體積氫原子含量小于柵極絕緣層12的單位體積氫原子含量。其中，柵極絕緣層12和第一保護層14均為硅的氧化物(SiOx)組成，本發明實施方式是以TEOS或SiH4與Ν20、Ν2、02、03的混合氣體進行等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)成膜而成。第一保護層14以及柵極絕緣層12如果含有較高的氫原子(H)含量會造成開關管的電性劣化。尤其是在第一保護層14的成膜過程中，氧化物半導體直接暴露于等離子體中，因此第一保護層14在 成膜過程中本發明實施方式通過采用較高流量比的N20、N2、02、O3與TEOS或SiH4的混合氣體，以減少形成的第一保護層14的單位體積氫原子含量。控制第一保護層14的單位體積氫原子含量小于柵極絕緣層12的單位體積氫原子含量，能夠提高開關管的性能及穩定性。作為一種較優的方案，本發明實施方式控制第一保護層14的單位體積氫原子含量大于O小于5%,比如2%或4%等等。而控制柵極絕緣層12單位體積氫原子含量大于5%小于10%,比如6%或8%等等。為了更進一步地提高開關管性能，控制柵極絕緣層12單位體積氫原子含量小于第二保護層16單位體積氫原子含量。第二保護層16是為了減少環境濕氣與氧氣對于開關管的影響，因此較佳的為硅的氮化物(SiNx)。本發明實施方式是以SiH4、N2、NH3的混合氣體通過化學氣相沉積成膜得至IJ。因此，形成的第二保護層16單位體積氫原子含量都遠大于柵極絕緣層12單位體積氫原子含量。本發明實施方式中，控制第二保護層16單位體積氫原子含量都大于20%，比如控制在25%或30%等。通過上述實施方式的闡述，可以理解，本發明通過控制開關管內第一保護層的氫濃度小于柵極絕緣層的氫濃度，從而可以抑制開關管內氧化物半導體層的氧原子與外部氫原子結合，從而提高器件性能和穩定性。更進一步地，控制開關管的柵極絕緣層的單位體積氫原子含量小于第二保護層的單位體積氫原子含量，使第一保護層、柵極絕緣層以及第二保護層的單位體積氫原子含量滿足第二保護層 > 柵極絕緣層 > 第一保護層，從而能夠使顯示器件的性能和穩定性大幅度提升。本發明還提供二極管的制備方法，請參閱圖2，為本發明二極管的制備方法的流程圖，二極管的制備方法包括:步驟SlOl:在基板 上形成柵極電極；在基板上比如玻璃基板上形成柵極電極。柵極電極是給開關管提供柵電壓的電極。柵電極由銅、鋁、鑰、鈦或其層疊結構通過濺射及光罩制程形成。柵極電極的厚度可以控制在50-200nm之間，比如IOOnm或150nm。步驟S102:在柵極電極上形成覆蓋柵極電極的柵極絕緣層；在柵極電極上，形成覆蓋整個柵極電極的柵極絕緣層。柵極絕緣層可以是由氧化硅膜、氮化硅膜、氮氧化硅膜等制成。本發明實施方式中柵極絕緣層是以TEOS或SiH4與Ν20、Ν2、02、03的混合氣體進行等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)成膜而成。本發明實施方式控制柵極絕緣層的厚度在50-200nm之間，比如IOOnm或120nm。為了提高顯示器件性能及穩定性，本發明實施方式控制柵極絕緣層的單位體積氫原子含量大于5%小于10%，比如6%或8%等等。可以通過多種方式實現柵極絕緣層的單位體積內的氫原子含量，本發明不做嚴格限定。比如可以通過調節N2CVSiH4的流量比來實現控制柵極絕緣層的單位體積內的氫原子含量。步驟S103:在柵極絕緣層上形成氧化物半導體層；在柵極絕緣層上，通過濺射及光罩制程形成氧化物半導體層。氧化物半導體層包含氧化鋅、氧化錫、氧化銦及氧化鎵中的至少一種。步驟S104:在氧化物半導體層上形成第一保護層，控制第一保護層的單位體積氫原子含量小于柵極絕緣層的單位體積氫原子含量；
在氧化物半導體層上通過化學氣相沉積形成第一保護層。本發明實施方式的第一保護層是以Ν20、Ν2、02、03與TEOS或SiH4的混合氣體進行等離子體增強化學氣相沉積法(PECVD)成膜而成。第一保護層以及柵極絕緣層如果含有較高的氫原子(H)含量會造成開關管的電性劣化。尤其是在第一保護層的成膜過程中，氧化物半導體直接暴露于等離子體中，因此第一保護層在成膜過程中本發明實施方式采用較高流量比的Ν20、Ν2、02、03與TEOS或SiH4的混合氣體，以減少形成的第一保護層的單位體積氫原子含量。控制第一保護層的單位體積氫原子含量小于柵極絕緣層的單位體積氫原子含量，能夠提高開關管的性能及穩定性。作為一種較優的方案，本發明實施方式控制第一保護層的單位體積氫原子含量大于O小于5%，比如2%或4%等等。S105:在第一保護層上形成源/漏極電極以及在源/漏極電極上形成覆蓋源/漏極電極的第二保護層，控制第二保護層的單位體積氫原子含量大于柵極絕緣層的單位體積氫原子含量；另一方面，二極管的制備方法還包括在第一保護層上形成源/漏極電極；以及在源/漏極電極上形成覆蓋源/漏極電極的第二保護層，控制第二保護層的單位體積氫原子含量大于柵極絕緣層的單位體積氫原子含量。第二保護層是為了減少環境濕氣與氧氣對于開關管的影響，因此較佳的為硅的氮化物(SiNx)。本發明實施方式是以SiH4、N2, NH3的混合氣體通過化學氣相沉積成膜得到。因此，形成的第二保護層的單位體積氫原子含量都遠大于柵極絕緣層的單位體積氫原子含量。本發明實施方式情況下，第二保護層的單位體積氫原子含量都大于20%，比如25%或30%。上述技術方案通過控制開關管內第一保護層的氫濃度小于柵極絕緣層的氫濃度，從而可以抑制開關管內氧化 物半導體層的氧原子與外部氫原子結合，從而提高器件性能和穩定性。 更進一步地，控制開關管的柵極絕緣層的單位體積氫原子含量小于第二保護層的單位體積氫原子含量，使第一保護層、柵極絕緣層以及第二保護層的單位體積氫原子含量滿足第二保護層 > 柵極絕緣層 > 第一保護層，從而能夠使顯示器件的性能和穩定性大幅度提升。以上所述僅為本發明的實施方式，并非因此限制本發明的專利范圍，凡是利用本發明說明書及附圖內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的技術領域，均同理包括在本發明的專利保護范圍內。
權利要求
1.一種開關管，其特征在于，包括: 柵極電極； 覆蓋所述柵極電極的柵極絕緣層； 形成于所述柵極絕緣層上的氧化物半導體層； 形成于所述氧化物半導體層上的第一保護層； 與所述氧化物半導體層電連接的源/漏極電極；以及 覆蓋所述源/漏極電極的第二保護層； 其中，所述第一保護層的單位體積氫原子含量小于所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量，所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量小于所述第二保護層的單位體積氫原子含量。
2.根據權利要求1所述的開關管，其特征在于， 所述柵極絕緣層為單位體積氫原子含量大于5%小于10%的硅的氧化物層。
3.根據權利要求1所述的開關管，其特征在于， 所述第一保護層為單位體積氫原子含量大于O小于5%的硅的氧化物層。
4.根據權利要求1所述的開關管，其特征在于， 所述第二保護層為單位體積氫原子含量大于20%的硅的氮化物層。
5.一種顯示面板，包括權利要求1-4任一項所述的開關管。
6.一種開關管的制備方法，其特征在于，包括: 在基底上形成柵極電極； 在所述柵極電極上形成覆蓋所述柵極電極的柵極絕緣層； 在所述柵極絕緣層上形成氧化物半導體層； 在所述氧化物半導體層上形成第一保護層，控制所述第一保護層的單位體積氫原子含量小于所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量； 在所述第一保護層上形成源/漏極電極；以及 在所述源/漏極電極上形成覆蓋所述源/漏極電極的第二保護層，控制所述第二保護層的單位體積氫原子含量大于所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量。
7.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于， 所述在所述柵極電極上形成覆蓋所述柵極電極的柵極絕緣層的步驟包括: 使用TEOS或SiH4與N20、N2, 02、O3至少一種的混合氣體通過化學氣相沉積法在所述柵極電極上形成覆蓋所述柵極電極的單位體積氫原子含量大于5%小于10%的所述柵極絕緣層； 所述在所述氧化物半導體層上形成第一保護層的步驟包括: 使用TEOS或SiH4與N20、N2, 02、O3至少一種的混合氣體通過化學氣相沉積法在所述氧化物半導體層上形成單位體積氫原子含量大于O小于5%的所述第一保護層。
8.根據權利要求6所述的制備方法，其特征在于， 所述在所述源/漏極電極上形成覆蓋所述源/漏極電極的第二保護層的步驟包括:使用SiH4、N2 , NH3的混合氣體通過化學氣相沉積法在所述源/漏極電極上形成覆蓋所述源/漏極電極的單位體積氫原子含量大于20%的所述第二保護層。
全文摘要
本發明公開了一種開關管及其制備方法、顯示面板。開關管包括柵極電極；覆蓋柵極電極的柵極絕緣層；形成于柵極絕緣層上的氧化物半導體層；形成于氧化物半導體層上的第一保護層；與氧化物半導體層電連接的源/漏極電極；以及覆蓋源/漏極電極的第二保護層；其中，所述第一保護層的單位體積氫原子含量小于所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量。并且所述柵極絕緣層的單位體積氫原子含量小于所述第二保護層的單位體積氫原子含量。通過上述方式，本發明能夠抑制開關管內半導體層的氧原子與外部氫原子結合，提高器件性能和穩定性。
文檔編號H01L29/51GK103236441SQ20131014057
公開日2013年8月7日 申請日期2013年4月22日 優先權日2013年4月22日
發明者江政隆, 陳柏林 申請人:深圳市華星光電技術有限公司