半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體器件、陣列基板和顯示裝置的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體器件、陣列基板和顯示裝置的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)的半導(dǎo)體和液晶顯示行業(yè)都是以硅材料為基礎(chǔ)的，而碳基半導(dǎo)體材料具有更高的迀移率和不同于硅材料的特殊電學(xué)性質(zhì)，因此碳基半導(dǎo)體材料作為新一代的半導(dǎo)體材料開(kāi)始得到日益廣泛的研宄和開(kāi)發(fā)利用。
[0003]目前，碳納米管(Carbon nano tube，CNT)的開(kāi)發(fā)方法主要是利用固定催化劑位置的思路來(lái)實(shí)現(xiàn)碳納米管的生長(zhǎng)，但是利用這種方法制備出的碳納米管與后續(xù)工藝的兼容性較差，例如，刻蝕工藝會(huì)部分破壞碳納米管的完整性。因此，現(xiàn)有的碳納米管的制備方法難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體器件、陣列基板和顯示裝置的制備方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中制備的碳納米管與后續(xù)工藝的兼容性較差，導(dǎo)致難以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的問(wèn)題。
[0005]為此，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體層的制備方法，包括:形成滲碳層，所述滲碳層包括空白區(qū)域和溶解區(qū)域，所述空白區(qū)域?qū)?yīng)于形成半導(dǎo)體層的圖形區(qū)域，所述溶解區(qū)域?qū)?yīng)于所述圖形區(qū)域之外的其它區(qū)域；在所述滲碳層之上形成半導(dǎo)體層薄膜，所述半導(dǎo)體層薄膜的構(gòu)成材料包括碳基半導(dǎo)體材料，以使位于所述空白區(qū)域之上的半導(dǎo)體層薄膜形成半導(dǎo)體層，位于所述溶解區(qū)域之上的半導(dǎo)體層薄膜溶解入所述滲碳層；去除所述滲碳層。
[0006]可選的，所述形成滲碳層的步驟包括:形成滲碳層薄膜；在所述滲碳層薄膜上涂敷光刻膠，采用掩模板對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光顯影以形成光刻膠保留區(qū)域和光刻膠去除區(qū)域，所述光刻膠保留區(qū)域?qū)?yīng)于形成溶解區(qū)域的圖形區(qū)域，所述光刻膠去除區(qū)域?qū)?yīng)于形成空白區(qū)域的圖形區(qū)域；對(duì)所述滲碳層薄膜進(jìn)行刻蝕以形成滲碳層；去除剩余的光刻膠。
[0007]可選的，所述形成滲碳層的步驟包括:形成滲碳層薄膜；在所述滲碳層薄膜上涂敷光刻膠，采用半色調(diào)掩膜板或灰色調(diào)掩膜板對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光顯影以形成光刻膠完全保留區(qū)域和光刻膠半保留區(qū)域，所述光刻膠完全保留區(qū)域?qū)?yīng)于形成溶解區(qū)域的圖形區(qū)域，所述光刻膠半保留區(qū)域?qū)?yīng)于形成空白區(qū)域的圖形區(qū)域；對(duì)所述滲碳層薄膜進(jìn)行刻蝕以形成滲碳層；去除剩余的光刻膠。
[0008]可選的，所述空白區(qū)域留存有厚度為1-100納米的滲碳層薄膜。
[0009]可選的，所述碳基半導(dǎo)體材料包括石墨烯或碳納米管。
[0010]可選的，所述滲碳層的構(gòu)成材料包括金屬鐵、鎳、鈷和鉻中至少一個(gè)。
[0011]可選的，所述滲碳層的構(gòu)成材料包括對(duì)碳元素具有溶解性能的有機(jī)物。
[0012]可選的，所述去除所述滲碳層的步驟之前包括:將所述滲碳層和所述半導(dǎo)體層薄膜置于高溫環(huán)境中。
[0013]可選的，所述去除所述滲碳層的步驟之后包括:對(duì)所述半導(dǎo)體層進(jìn)行退火處理。
[0014]本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括上述任一半導(dǎo)體層的制備方法。
[0015]可選的，所述半導(dǎo)體器件包括薄膜晶體管、傳感器或太陽(yáng)能電池。
[0016]本發(fā)明還提供一種陣列基板的制備方法，包括上述任一半導(dǎo)體層的制備方法。
[0017]本發(fā)明還提供一種顯示裝置的制備方法，包括上述任一陣列基板的制備方法。
[0018]本發(fā)明具有下述有益效果:
[0019]本發(fā)明提供的半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體器件、陣列基板和顯示裝置的制備方法中，所述半導(dǎo)體層的制備方法包括:形成滲碳層，所述滲碳層包括空白區(qū)域和溶解區(qū)域，所述空白區(qū)域?qū)?yīng)于形成半導(dǎo)體層的圖形區(qū)域，所述溶解區(qū)域?qū)?yīng)于所述圖形區(qū)域之外的其它區(qū)域；在所述滲碳層之上形成半導(dǎo)體層薄膜，所述半導(dǎo)體層薄膜的構(gòu)成材料包括碳基半導(dǎo)體材料，以使位于所述空白區(qū)域之上的半導(dǎo)體層薄膜形成半導(dǎo)體層。上述制備方法保證了半導(dǎo)體層的完整性，提高了前后工藝的兼容性，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體層的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種半導(dǎo)體層的制備方法的流程圖；
[0021]圖2a?圖2d為實(shí)施例一形成半導(dǎo)體層的示意圖；
[0022]圖3a?圖3g為實(shí)施例二形成半導(dǎo)體器件的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為使本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明提供的半導(dǎo)體層、半導(dǎo)體器件、陣列基板和顯示裝置的制備方法進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024]實(shí)施例一
[0025]圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的一種半導(dǎo)體層的制備方法的流程圖，圖2a?圖2d為實(shí)施例一形成半導(dǎo)體層的示意圖。如圖1和圖2a?圖2d所示，所述半導(dǎo)體層的制備方法包括:
[0026]步驟1001、形成滲碳層，所述滲碳層包括空白區(qū)域和溶解區(qū)域，所述空白區(qū)域?qū)?yīng)于形成半導(dǎo)體層的圖形區(qū)域，所述溶解區(qū)域?qū)?yīng)于所述圖形區(qū)域之外的其它區(qū)域。
[0027]參見(jiàn)圖2a，在襯底基板上形成滲碳層薄膜101，所述滲碳層薄膜101的構(gòu)成材料包括金屬鐵、鎳、鈷和鉻中至少一個(gè)，所述滲碳層薄膜101的厚度為lOOnm。可選的，所述滲碳層的構(gòu)成材料包括對(duì)碳元素具有溶解性能的有機(jī)物。當(dāng)然，其它具有較高的碳固溶度的有機(jī)/無(wú)機(jī)雜化薄膜、金屬/非金屬雜化薄膜也可以成為所述滲碳層的構(gòu)成材料。所述碳固溶度是指碳元素在固態(tài)材料中的溶解度，表明碳元素在溶劑物質(zhì)中的溶解性能，而不至于發(fā)生碳元素的析出現(xiàn)象。
[0028]參見(jiàn)圖2b，在所述滲碳層薄膜101上涂敷光刻膠，采用掩模板對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光顯影以形成光刻膠保留區(qū)域和光刻膠去除區(qū)域，所述光刻膠保留區(qū)域?qū)?yīng)于形成溶解區(qū)域102的圖形區(qū)域，所述光刻膠去除區(qū)域?qū)?yīng)于形成空白區(qū)域103的圖形區(qū)域。對(duì)所述滲碳層薄膜101進(jìn)行刻蝕以形成滲碳層，去除剩余的光刻膠。所述滲碳層包括空白區(qū)域103和溶解區(qū)域102，所述空白區(qū)域103對(duì)應(yīng)于形成半導(dǎo)體層的圖形區(qū)域，所述溶解區(qū)域102對(duì)應(yīng)于所述圖形區(qū)域之外的其它區(qū)域。本實(shí)施例利用滲碳層控制半導(dǎo)體層的形成區(qū)域，從而利用光刻工藝獲得陣列化的半導(dǎo)體層的形成區(qū)域，進(jìn)而形成陣列化的半導(dǎo)體層。上述陣列化的半導(dǎo)體層保證了半導(dǎo)體層的完整性，提高了前后工藝的兼容性，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體層的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0029]在實(shí)際應(yīng)用中，可以使用半色調(diào)掩膜板或灰色調(diào)掩膜板在空白區(qū)域103留存納米級(jí)滲碳層薄膜，所述納米級(jí)滲碳層薄膜包括金屬鐵、鎳、鈷和鉻中至少一個(gè)，可以用作催化劑加快半導(dǎo)體層的形成，從而提高形成陣列化的半導(dǎo)體層的效率。優(yōu)選的，所述空白區(qū)域103留存有厚度為1-100納米的滲碳層薄膜。本實(shí)施例中，在所述滲碳層薄膜101上涂敷光刻膠，采用半色調(diào)掩膜板或灰色調(diào)掩膜板對(duì)所述光刻膠進(jìn)行曝光顯影以形成光刻膠完全保留區(qū)域和光刻膠半保留區(qū)域，所述光刻膠完全保留區(qū)域?qū)?yīng)于形成溶解區(qū)域102的圖形區(qū)域，所述光刻膠半保留區(qū)域?qū)?yīng)于形成空白區(qū)域103的圖形區(qū)域。對(duì)所述滲碳層薄膜101進(jìn)行刻蝕以形成滲碳層，去除剩余的光刻膠。因此，所述滲碳層的空白區(qū)域103上留存有納米級(jí)滲碳層薄膜。本實(shí)施例利用留存的滲碳層薄膜作為催化劑加快半導(dǎo)體層的形成，從而提高形成陣列化的半導(dǎo)體層的效率。上述陣列化的半導(dǎo)體層保證了半導(dǎo)體層的完整性，提高了前后工藝的兼容性，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體層的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0030]步驟1002、在所述滲碳層之上形成半導(dǎo)體層薄膜，所述半導(dǎo)體層薄膜的構(gòu)成材料包括碳基半導(dǎo)體材料，以使位于所述空白區(qū)域之上的半導(dǎo)體層薄膜形成半導(dǎo)體層，位于所述溶解區(qū)域之上的半導(dǎo)體層薄膜溶解入所述滲碳層。
[0031]參見(jiàn)圖2c，在所述滲碳層之上形成半導(dǎo)體層薄膜，所述半導(dǎo)體層薄膜的構(gòu)成材料包括碳基半導(dǎo)體材料。優(yōu)選的，所述碳基半導(dǎo)體材料包括石墨烯或碳納米管。需要說(shuō)明的是，本實(shí)施例提供的制備方法適用于η型碳納米管、P型碳納米管以及CMOS類(lèi)型的碳納米管結(jié)構(gòu)。可選的，為實(shí)現(xiàn)η型碳納米管，可以向其中摻雜氮元素，氮原子的物質(zhì)的量所占比例為0.1% -5%。由于一般情況下本征的碳納米管即是P型碳納米管，因此，P型碳納米管可以直接制備。當(dāng)然，也可以向其中摻雜硼元素，硼原子的物質(zhì)的量所占比例為0.1%-5%。
[0032]在所述溶解區(qū)域102，碳元素滲入到所述滲碳層105之中，因此在所述溶解區(qū)域102上無(wú)法形成半導(dǎo)體層，反而在之前的空白區(qū)域103上形成半導(dǎo)體層104。只能在所述空白區(qū)域103上形成所述半導(dǎo)體層104，因此可以獲得排列整齊、性能均一的陣列化的半導(dǎo)體層O
[0033]可選的，將所述滲碳層和所述半導(dǎo)體層薄膜置于高溫環(huán)境中。采用適度的高溫環(huán)境可以增加金屬膜層的碳固溶度。所述碳固溶度是指碳元素在固態(tài)材料中的溶解度。適度的高溫可以提高碳元素在溶劑物質(zhì)中的溶解性能，避免發(fā)生碳元素的析出現(xiàn)象，從而提高位于所述溶解區(qū)域102之上的半導(dǎo)體層薄膜溶解入所述滲碳層105的效率。另外，為提高碳元素的擴(kuò)散速度，也可以調(diào)整形成半導(dǎo)體層薄膜的氣體環(huán)境。
[0034]步驟1003、去除所述滲碳層。
[0035]參見(jiàn)圖2d，通過(guò)刻蝕液將含碳的滲碳層刻蝕，單獨(dú)保留所述半導(dǎo)體層104。由于空白區(qū)域103是嚴(yán)格按照周期陣列排布的，因此能夠直接形成嚴(yán)格陣列化的半導(dǎo)體層。優(yōu)選的，對(duì)所述半導(dǎo)體層104進(jìn)行退火處理。退火工藝可以提高滲碳的最終效果。
[0036]本實(shí)施例提供的半導(dǎo)體層的制備方法中，所述半導(dǎo)體層的制備方法包括:形成滲碳層，所述滲碳層包括空白區(qū)域和溶解區(qū)域，所述空白區(qū)域?qū)?yīng)于形成半導(dǎo)體層的圖形區(qū)域，所述溶解區(qū)域?qū)?yīng)于所述圖形區(qū)域之外的其它區(qū)域；在所述滲碳層之上形成半導(dǎo)體層薄膜，所述半導(dǎo)體層薄膜的構(gòu)成材料包括碳基半導(dǎo)體材料，以使位于所述空白區(qū)域之上的半導(dǎo)體層薄膜形成半導(dǎo)體層。上述制備方法保證了半導(dǎo)體層的完整性，提高了前后工藝的兼容性，從而實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體層的大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。
[0037]實(shí)施例二
[0038]本發(fā)明實(shí)施例二提供一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括實(shí)施例一提供的半導(dǎo)體層的制備方法。關(guān)于半導(dǎo)體層的制備方法的具體內(nèi)容可參照上述實(shí)施例一中的描述，此處不再贅述。
[0039]可選的，所述半導(dǎo)體器件包括薄膜晶體管