技术领域
[0001] 本申请涉及半导体技术领域，特别地涉及一种薄膜晶体管及制备方法、驱动基板、显示面板和显示装置。
相关背景技术
[0002] 薄膜晶体管(Thin Film Transistor，简称TFT)作为重要的开关控制元件，在显示装置中起着关键性作用。薄膜晶体管结构在液晶显示器(LCD，Liquid Crystal Display)显示中已经大规模应用，是现代显示技术的核心组成部分之一。
[0003] 金属氧化物薄膜晶体管(Metal Oxide Thin Film Transistor，MOTFT)具有电子迁移率高、大面积生产、制造温度相对较低的特点，作为近年来的研究热点受到广泛关注。金属氧化物薄膜晶体管多为非晶结构，薄膜内的缺陷会导致半导体器件的偏压信赖性存在不足，而该偏压信赖性取决于薄膜晶体管中的有源层与栅介质层之间的界面特性。
具体实施方式
[0043] 为了使本技术领域的人员更好地理解本申请的技术方案，并对本申请如何应用技术手段来解决技术问题，并达到相应技术效果的实现过程能充分理解并据以实施，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请的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申请一部分的实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例以及实施例中的各个特征，在不相冲突前提下可以相互结合，所形成的技术方案均在本申请的保护范围之内。基于本申请中的实施例，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，都应当属于本申请保护的范围。
[0044] 本申请实施例提供一种薄膜晶体管，参考图1、图3、图5和图6，包括：衬底100、有源层200、第一栅极层400和第一栅介质层300。
[0045] 参考图1、图3、图5和图6，有源层200位于部分衬底100的一侧。第一栅极层400位于有源层200背离衬底100的一侧。第一栅介质层300位于有源层200和第一栅极层400之间。第一栅介质层300包括第一介质层310，第一介质层310位于有源层200背离衬底100的一侧表面，第一介质层310在衬底100上的正投影全部覆盖有源层200在衬底100上的正投影，且第一介质层310与有源层200的侧壁不接触。
[0046] 本实施例中，第一介质层310用于在有源层200形成过程中对有源层200背离衬底100一侧的表面进行保护，不需要采用光刻胶层直接定义有源层200的图形，能够避免光刻胶层与有源层200接触，进而避免了光刻胶残留，降低对有源层200表面特性的破坏，从而提高了有源层200与第一栅介质层300之间的界面特性，提升了薄膜晶体管的稳定性和偏压信赖性。
[0047] 在一个实施例中，该薄膜晶体管可以为氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)，或者金属氧化物薄膜晶体管，在此不做具体限制。
[0048] 在一个实施例中，衬底100为柔性衬底或硬质衬底，硬质衬底例如为玻璃衬底，柔性衬底如塑料衬底。衬底100的材料可以根据显示的性能和应用场景进行选择。
[0049] 在一个实施例中，有源层200的材料包括非晶硅(a‑Si)、微晶硅(poly‑Si)和氧化物材料中的任意一种，氧化物材料如铟镓锌氧化物(Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)构成。
[0050] 在一个实施例中，参考图1、图3、图5和图6，有源层200包括源区210、沟道区220以及漏区230，源区210位于沟道区220的一侧并与沟道区220连接，漏区230位于沟道区220的另一侧并与沟道区220连接。源区210和漏区230中掺杂有导电离子。
[0051] 在一个实施例中，第一栅极层400的材料为金属材料或者多晶硅。
[0052] 在一个实施例中，参考图1和图6，第一栅介质层300包括：第一介质层310和第二介质层320；第二介质层包括第一部分和第二部分，第一部分位于第一介质层310背离有源层200一侧，第二部分沿平行于衬底100表面的方向位于有源层200的侧部且覆盖第一介质层
310的侧壁和有源层200的侧壁；其中，第二部分沿垂直于衬底100的方向的厚度大于第一部分沿垂直于衬底100的方向的厚度，以使得第二介质层320可以起到平坦化平面的作用，从而降低后续膜层发生断裂坍塌的概率，从而有助于提升后续膜层的稳定性和良率。
[0053] 参考图1，第二介质层320为多层结构，示例性的，第二介质层320可以由两层结构构成，在其他示例性实施例中，第二介质层320也可以由两层以上的膜层结构构成，在此不做具体限制。参考图6，第二介质层320为单层结构。
[0054] 在一个实施例中，第一介质层310的材料为氧化硅层，第二介质层320的材料为氧化硅层。
[0055] 参考图1，第二介质层320包括第一绝缘层321和第二绝缘层322，第一绝缘层321位于衬底100的一侧且覆盖第一介质层310背离有源层200的一侧的表面、第一介质层310的侧壁和有源层200的侧壁；第二绝缘层322位于第一绝缘层321背离衬底100的一侧；其中，沿平行于衬底100表面的方向位于有源层200的侧部的第二绝缘层322的厚度H4大于位于第一介质层310背离有源层200一侧的第二绝缘层322的厚度H3。其中，第一绝缘层321的作用用于对于衬底100的一侧以及第一介质层310和有源层200的侧壁进行覆盖，第二绝缘层322的作用用于对第一绝缘层321远离衬底100的一侧进行覆盖并实现平坦化的目的，从而降低后续膜层发生断裂坍塌的概率，从而有助于提升后续膜层的稳定性和良率。
[0056] 在该实施例中，第二介质层320为多层结构，提高了第一介质层310与有源层200之间可能形成的台阶形貌的包覆效果，以进一步提高后续膜层的形成良率，提高整个薄膜晶体管的结构稳定性。
[0057] 在一个实施例中，参考图1，第一绝缘层321的厚度和第二绝缘层322的厚度存在波动情况，第一绝缘层321各区域的厚度第一绝缘层321在各区域的厚度波动小于第二绝缘层322在各区域的厚度波动，以利用第二绝缘层322对第一绝缘层321的各区域之间形成的厚度差进行包覆，以提高后续膜层的稳定性。
[0058] 在一个实施例中，参考图1，第一介质层310的密度和第一绝缘层321的密度均大于第二绝缘层322的密度，以提高薄膜晶体管器件的性能和稳定性。
[0059] 在一个实施例中，参考图3和图5，第一栅介质层300仅包括第一介质层310。
[0060] 在一个实施例中，参考图2和图3，第一介质层310的侧壁与有源层200的侧壁在垂直于衬底100方向上齐平，从而使得第一介质层310在衬底100上的正投影与有源层200的侧壁在衬底100上的正投影重合，使得第一介质层310在衬底100上的正投影正好覆盖有源层200在衬底100上的正投影。
[0061] 在一个实施例中，参考图1、图4、图5和图6，有源层200的侧壁相对于第一介质层310的侧壁朝向有源层200的内部缩进，使得第一介质层310与有源层200之间形成台阶形貌。第一介质层310沿垂直于衬底100的方向的厚度为3nm‑20nm，例如第一介质层310沿垂直于衬底100的方向的厚度可以为3nm、5nm、7nm、10nm、15nm、18nm或20nm，在此不做具体限制。
可以利用第一介质层310与有源层200之间的厚度差控制台阶形貌，
[0062] 参考图1和图6，为了有利于形成最小化的台阶形貌，以提高后续膜层的形成良率。在该实施例中，有源层200沿垂直于衬底100的方向的厚度可以为10nm‑50nm，例如有源层
200沿垂直于衬底100的方向的厚度可以为10nm、15nm、25nm、30nm、35nm、40nm、45nm、50nm等，在此不做具体限制。在该实施例中，通过合理控制有源层的厚度和第一介质层的厚度之间的厚度差，从而控制第一介质层310与有源层200之间可能形成的台阶形貌的大小。
[0063] 在一个实施例中，参考图1、图3、图5和图6，该薄膜晶体管还包括：层间介质层40，覆盖第一栅极层400和第一栅介质层300背离衬底100一侧的表面，以能够平整第一栅极层400和第一栅介质层300之间的面内段差，从而达到平坦化的目的。
[0064] 在一个实施例中，参考图1、图3、图5和图6，该薄膜晶体管还包括：源电极500，贯穿有源层200背离衬底100一侧的第一栅介质层300且与有源层200中的源区210连接；漏电极600，贯穿有源层200背离衬底100一侧的第一栅介质层300且与有源层200中的漏区230连接。
[0065] 在一个实施例中，参考图1、图3、图5和图6，薄膜晶体管还包括：覆盖源电极500、漏电极600以及层间介质层40背离衬底100一侧的表面的平坦层20。
[0066] 在一个实施例中，薄膜晶体管为单栅结构或双栅结构。
[0067] 在一个实施例中，参考图1、图3、图5和图6，薄膜晶体管为双栅结构，该薄膜晶体管还包括：第二栅极层800，位于衬底100和有源层200之间；第二栅介质层900，位于第二栅极层800和有源层200之间。
[0068] 在该实施例中，该薄膜晶体管为双栅薄膜晶体管，第一栅极层400可以为薄膜晶体管的顶栅，第二栅极层800可以为薄膜晶体管的底栅，通过改变第一栅极层400和第二栅极层800的电压，可以控制源电极500和漏电极600之间的电流，实现对薄膜晶体管的导通和截止。由于双栅结构可以实现更好的电场分布，使得薄膜晶体管具有更高的电流密度，提高了器件的性能。双栅薄膜晶体管(Double‑Gate Thin Film Transistor，简称DG‑TFT)是在薄膜晶体管的基础上进行改进的一种晶体管结构，具有更好的电学性能和更高的开关速度。
[0069] 在该实施例中，参考图1、图3、图5和图6，作为底栅的第二栅极层800的材料可以为遮光材料，第二栅极层800在衬底100上的正投影完全覆盖有源层200的沟道区220在衬底100上的正投影，不透光的第二栅极层800能很好地把来自背光的光遮挡住，避免光线照到沟道区220上产生载流子而影响薄膜晶体管的关态电流特性。
[0070] 在其他实施例中，薄膜晶体管为单栅结构，可以不设置第二栅极层800和第二栅介质层900。
[0071] 在一个实施例中，参考图1、图3、图5和图6，薄膜晶体管还包括：导电连接件700，位于有源层200沿平行于衬底100方向的侧部并贯穿第二栅介质层900和第一栅介质层300，导电连接件700与第二栅极层800连接。其中，导电连接件700与有源层200的漏电极600连接；导电连接件700与漏电极600连接且材料相同。
[0072] 图7为本申请实施例提供的一种薄膜晶体管的制备方法的流程图。该薄膜晶体管的制备方法，包括：
[0073] 步骤S100：在衬底的一侧形成有源层和第一栅介质层，形成第一栅介质层的步骤包括形成第一介质层，第一介质层位于有源层背离衬底的一侧表面，第一介质层在衬底上的正投影全部覆盖有源层在衬底上的正投影，且第一介质层与有源层的侧壁不接触；
[0074] 步骤200：在第一栅介质层背离有源层的一侧形成第一栅极层。
[0075] 在一个实施例中，结合参考图8和图9，形成有源层200和第一介质层310的步骤包括：在衬底100的一侧形成有源材料层200’；在有源材料层200’背离衬底100的一侧形成第一介质材料层310’；对第一介质材料层310’刻蚀，形成第一介质层310；以第一介质层310为掩膜，对有源材料层200’进行刻蚀，形成有源层200，其中，第一介质层310在衬底100上的正投影需要全部覆盖有源层200在衬底100上的正投影，且第一介质层310与有源层200的侧壁不接触。
[0076] 本实施例中，以薄膜晶体管为双栅结构作为示例，薄膜晶体管的制备方法还包括：在形成有源层200和第一栅介质层300之前，在衬底100的一侧形成第二栅极层800；在形成有源层200和第一栅介质层300之前，在第二栅极层背离衬底100的一侧形成第二栅介质层
900。
[0077] 在其他实施例中，薄膜晶体管为单栅结构时，可以不形成第二栅介质层900和第二栅极层800。
[0078] 在一个实施例中，形成有源材料层200’的工艺为沉积工艺，例如原子沉积工艺(Atomic Layer Deposition，ALD)。
[0079] 在一个实施例中，形成第一介质材料层310’的工艺为沉积工艺，例如原子层沉积，以利用原子层沉积的厚度控制能力，使得形成的第一介质材料层310’的厚度为3nm‑20nm。
[0080] 在一个实施例中，参考图8，薄膜晶体管的制备方法还包括：在部分第一介质材料层310’背离有源材料层200’的一侧上形成图形化的光刻胶层10。
[0081] 在一个实施例中，参考图8和图9，以图形化的光刻胶层10为掩膜对第一介质材料层310’刻蚀，形成第一介质层310，以第一介质层310和图形化的光刻胶层10为掩膜对有源材料层200’进行刻蚀，形成有源层200。
[0082] 在一个实施例中，对第一介质材料层310’刻蚀的工艺为刻蚀工艺，例如可以采用干法刻蚀工艺对第一介质材料层310’进行刻蚀，形成第一介质层310。
[0083] 在一个实施例中，对有源材料层200’进行刻蚀的工艺为刻蚀工艺，例如采用湿法刻蚀工艺对有源材料层200’进行刻蚀，形成有源层200。
[0084] 在一个实施例中，对有源材料层200’进行刻蚀之后，去除光刻胶层10。
[0085] 在一个实施例中，参考图9，有源层200的侧壁相对于第一介质层310的侧壁朝向有源层200的内部缩进，第一介质层310与有源层200之间形成台阶形貌。在其他实施例中，第一介质层310与有源层200之间也可以不形成台阶形貌。
[0086] 参考图10，形成第一栅介质层300的步骤还包括：形成第一绝缘层321，第一绝缘层321位于衬底100的一侧且覆盖第一介质层310背离有源层200的一侧的表面、第一介质层
310的侧壁和有源层200的侧壁；在第一绝缘层321背离衬底100的一侧形成第二绝缘层322；
其中，沿平行于衬底100表面的方向位于有源层200的侧部的第二绝缘层322的厚度H4大于位于第一介质层310背离有源层200一侧的第二绝缘层322的厚度H3。
[0087] 在一个实施例中，第一栅介质层300为多层结构。在其他实施例中，第一栅介质层可以为单层结构。
[0088] 在一个实施例中，形成第一绝缘层321的工艺为沉积工艺，例如为原子沉积工艺，以利用原子沉积工艺的高包覆性制备第一绝缘层321，以提高后续膜层的形成良率。
[0089] 在一个实施例中，形成第二绝缘层322的工艺为沉积工艺，例如为化学气相沉积工艺(Chemical Vapor Deposition，CVD)，以对第一绝缘层321背离衬底100的表面起到平坦化的作用，从而降低后续膜层发生断裂坍塌的概率，从而有助于提升后续膜层的稳定性和良率。
[0090] 在一个实施例中，参考图10，第一介质层310，第一绝缘层321和第二绝缘层322的密度特点为第一介质层310的密度和第一绝缘层321的密度均大于第二绝缘层322的密度，以提高薄膜晶体管器件的性能和稳定性。
[0091] 参考图10和图11，在第一栅介质层300背离有源层200的一侧形成第一栅极层400之后，该薄膜晶体管的制备方法还包括：在有源层200中形成源区210和漏区230；在第一栅极层400以及第二绝缘层322背离衬底100的一侧形成层间介质层40，层间介质层40能够平整第一栅极层400和第一栅介质层300之间的面内段差，从而达到平坦化的目的。
[0092] 参考图12，该薄膜晶体管的制备方法还包括：形成源电极500，贯穿有源层200背离衬底100一侧的第一栅介质层300且与有源层200中的源区210连接；形成漏电极600，贯穿有源层200背离衬底100一侧的第一栅介质层300且与有源层200中的漏区230连接。
[0093] 在一个实施例中，参考图12，该薄膜晶体管的制备方法还包括：形成导电连接件700，导电连接件700位于有源层200沿平行于衬底100方向的侧部并贯穿第二栅介质层和第一栅介质层300，其中，导电连接件700与第二栅极层800连接。
[0094] 在一个实施例中，参考图13，该薄膜晶体管的制备方法还包括：形成平坦层20，平坦层20覆盖源电极500、漏电极600、导电连接件700以及层间介质层40背离衬底100一侧的表面。
[0095] 在一个实施例中，本申请实施例提供的一种驱动基板，该驱动基板包括上述任一个实施例提供的薄膜晶体管，参考图1、图3、图5和图6，该薄膜晶体管中的第一介质层310用于在有源层200形成过程中对有源层200背离衬底100一侧的表面进行保护，不需要采用光刻胶层直接定义有源层200的图形，能够避免光刻胶层与有源层200接触，进而避免了光刻胶残留，降低对有源层200表面特性的破坏，从而提高了有源层200与第一栅介质层300之间的界面特性，提升了薄膜晶体管的稳定性和偏压信赖性。
[0096] 在一个实施例中，本申请实施例提供一种显示面板，该显示面板包括上述实施例提供的薄膜晶体管，参考图1、图3、图5和图6，该薄膜晶体管中的第一介质层310用于在有源层200形成过程中对有源层200背离衬底100一侧的表面进行保护，不需要采用光刻胶层直接定义有源层200的图形，能够避免光刻胶层与有源层200接触，进而避免了光刻胶残留，降低对有源层200表面特性的破坏，从而提高了有源层200与第一栅介质层300之间的界面特性，提升了薄膜晶体管的稳定性和偏压信赖性。
[0097] 参考图1、图3、图5和图6，该薄膜晶体管的源电极和/或漏电极可以与发光器件层的像素电极连接。示例性地，发光器件层包括：像素定义层50，像素定义层50中具有像素开口60；位于像素开口60中的发光层；位于发光层和像素定义层背离衬底一侧的阴极层；阳极层，位于平坦层20和发光层之间。薄膜晶体管的源电极500与发光器件层的阳极层30连接。
[0098] 在一个实施例中，本申请实施例提供一种显示装置，该显示装置包括上述实施例提供的显示面板。由于该显示装置解决问题的原理与前述显示面板相似，因此该显示装置中的显示面板的实施可以参见前述显示面板的实施，重复之处不再赘述。该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。对于该显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。
[0099] 本说明书中各实施例或实施方式采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分相互参见即可。
[0100] 在本说明书的描述中，参考术语“实施例”、“示例性的实施例”、“一些实施方式”、“示意性实施方式”、“示例”等的描述意指结合实施方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施方式或示例中。
[0101] 在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施方式或示例中以合适的方式结合。
[0102] 在本申请的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
[0103] 可以理解的是，本申请所使用的术语“第一”、“第二”等可在本申请中用于描述各种结构，但这些结构不受这些术语的限制。这些术语仅用于将第一个结构与另一个结构区分。
[0104] 在一个或多个附图中，相同的元件采用类似的附图标记来表示。为了清楚起见，附图中的多个部分没有按比例绘制。此外，可能未示出某些公知的部分。为了简明起见，可以在一幅图中描述经过数个步骤后获得的结构。在下文中描述了本申请的许多特定的细节，例如器件的结构、材料、尺寸、处理工艺和技术，以便更清楚地理解本申请。但正如本领域技术人员能够理解的那样，可以不按照这些特定的细节来实现本申请。
[0105] 需要说明的是，在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0106] 虽然本申请所揭露的实施方式如上，但上述的内容只是为了便于理解本申请而采用的实施方式，并非用以限定本申请。任何本申请所属技术领域内的技术人员，在不脱离本申请所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本申请的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。
