一種薄膜晶體管及其制作方法、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，具體涉及一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板。
【背景技術(shù)】
[0002]常用的平板顯示面板包括液晶顯示面板(Liquid Crystal Display，簡(jiǎn)稱(chēng)LCD)和有機(jī)發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting D1de，簡(jiǎn)稱(chēng)0LED)顯示面板，不管是IXD還是OLED顯示面板，都包括陣列基板，陣列基板中包括多個(gè)呈陣列排布的薄膜晶體管(ThinFilm Transistor，簡(jiǎn)稱(chēng)TFT)構(gòu)成的像素電路，每一像素電路對(duì)應(yīng)一個(gè)子像素單元，薄膜晶體管作為顯示面板像素的控制開(kāi)關(guān)，直接關(guān)系到高性能平板顯示面板的發(fā)展方向。
[0003]目前，陣列基板中的薄膜晶體管包括柵極、源漏極以及形成在源漏極與柵極之間的有源層，為提高顯示面板的性能，需要盡量提高有源層的載流子迀移率，金剛石單晶擁有較高的載流子迀移率以及良好的TFT特性，是潛在的下一代TFT優(yōu)良材料，然而，由于該材料具有較大的迀移率，導(dǎo)致TFT器件的漏電流較大，影響TFT的工作特性，長(zhǎng)期影響會(huì)導(dǎo)致TFT特性惡化，影響產(chǎn)品的品質(zhì)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明提供了一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板，以減少薄膜晶體管的漏電流。
[0005]第一方面，本發(fā)明提供一種薄膜晶體管，包括:設(shè)置在襯底上的有源層，所述有源層包括中間溝道區(qū)，分別設(shè)置在所述中間溝道區(qū)外側(cè)的第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)，以及設(shè)置在所述第一高阻區(qū)外側(cè)的源區(qū)和設(shè)置在所述第二高阻區(qū)外側(cè)的漏區(qū)；
[0006]其中，所述有源層的基體材料為金剛石單晶。
[0007]可選的，所述中間溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的基體材料為(111)面金剛石單晶，所述第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)的基體材料為(100)面金剛石單晶。
[0008]可選的，所述有源層經(jīng)過(guò)等離子體和極性氣體處理。
[0009]可選的，所述薄膜晶體管還包括:設(shè)置在所述源區(qū)上的源極和設(shè)置在所述漏區(qū)上的漏極，并且所述源極與所述源區(qū)之間和所述漏極與所述漏區(qū)之間還包括碳化金屬層。
[0010]可選的，所述薄膜晶體管還包括:柵絕緣層和柵電極；
[0011]所述柵絕緣層設(shè)置在所述有源區(qū)上，所述柵電極設(shè)置在所述柵絕緣層上；所述柵絕緣層還設(shè)置有暴露所述源區(qū)的第一過(guò)孔和所述漏區(qū)第二過(guò)孔，所述源極和所述漏極分別形成在所述源區(qū)的第一過(guò)孔中和所述漏區(qū)第二過(guò)孔中。
[0012]第二方面，本發(fā)明還提供了一種陣列基板，包括上述的薄膜晶體管。
[0013]第三方面，本發(fā)明還提供了一種薄膜晶體管的制作方法，包括:
[0014]在襯底上沉積金剛石單晶，形成有源層；
[0015]分別在所述有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)；
[0016]對(duì)位于所述第一高阻區(qū)外側(cè)的有源層和位于所述第二高阻區(qū)外側(cè)的有源層進(jìn)行摻雜，從而分別形成源區(qū)和漏區(qū)。
[0017]可選的，所述沉積的金剛石單晶為(111)面金剛石單晶；
[0018]所述分別在所述有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)包括:
[0019]刻蝕掉預(yù)定第一高阻區(qū)和預(yù)定第二高阻區(qū)的(111)面金剛石單晶，沉積(100)面金剛石單晶。
[0020]可選的，所述方法還包括:
[0021]在所述有源層上形成柵絕緣層，在所述柵絕緣層上形成柵電極；
[0022]在所述源區(qū)和所述漏區(qū)分別刻蝕第一過(guò)孔和第二過(guò)孔，分別沉積金屬形成源極和漏極。
[0023]可選的，所述方法還包括:
[0024]對(duì)所述源極和漏極進(jìn)行快速熱退火處理，以分別在所述源極與所述源區(qū)之間和所述漏極與所述漏區(qū)之間形成碳化金屬層。
[0025]可選的，所述在襯底上沉積金剛石單晶，包括:
[0026]在所述襯底上沉積(I 11)面金剛石單晶，沉積溫度為780-850 °C，沉積壓力16-18KPa，甲烷與氫氣流量比為0.5% -1%，沉積功率為3-5KW，沉積速率為0.01-0.02um/min，沉積時(shí)間為10_15min。
[0027]可選的，所述刻蝕掉預(yù)定第一高阻區(qū)和預(yù)定第二高阻區(qū)的(111)面金剛石單晶，沉積(100)面金剛石單晶，包括:
[0028]在預(yù)定第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)沉積(100)面金剛石單晶，沉積溫度為900-1000°C，沉積壓力21-23KPa，甲烷與氫氣流量比為3% -4%,沉積功率為5-7KW，沉積速率為0.1-0.2um/min，沉積時(shí)間為2_3min。
[0029]由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明提供的一種薄膜晶體管及其制作方法、陣列基板，該薄膜晶體管通過(guò)在有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置高阻區(qū)，降低了載流子的迀移率，有效抑制了單晶金剛石薄膜晶體管的漏電流。
【附圖說(shuō)明】
[0030]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例提供的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例提供的薄膜晶體管的制作方法的流程示意圖；
[0032]圖3A至圖3E為本發(fā)明一實(shí)施例提供的薄膜晶體管的制作過(guò)程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]其中附圖標(biāo)記說(shuō)明:
[0034]1、襯底；2、有源層；3、柵絕緣層；4、柵極；5、層間介質(zhì)層；6、源極；7、漏極；8、碳化金屬層；9、第一過(guò)孔；10、第二過(guò)孔；21、中間溝道區(qū)；22、第一高阻區(qū)；23、第二高阻區(qū)；24、源區(qū)；25、漏區(qū)。
【具體實(shí)施方式】
[0035]下面結(jié)合附圖，對(duì)發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案，而不能以此來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0036]金剛石單晶高導(dǎo)熱性、寬帶隙、高載流子迀移率(>1300V 4/(^2)等優(yōu)良性能。因此，金剛石既能作為有源器件材料，也能作為無(wú)源器件材料應(yīng)用于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。但是由于金剛石單晶本身?yè)碛休^高的載流子迀移率，導(dǎo)致制成的半導(dǎo)體器件擁有較高的載流子迀移率而使零伏漏電流較大(l0.-KTmV);另外由于源電極和漏電極用來(lái)實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體器件電流的輸入和輸出，一般由金屬制成，電極與半導(dǎo)體層的接觸其實(shí)質(zhì)為金屬與金剛石單晶之間的接觸，金屬與金剛石單晶之間的接觸電阻會(huì)直接影響薄膜晶體管的電流-電壓(IV)特性，接觸電阻越大，器件源漏極間的寄生電阻越大，不僅會(huì)加大電路的功耗和噪聲，也會(huì)影響了電路的速度，即金剛石單晶與金屬之間不能夠形成理想的歐姆接觸。
[0037]本發(fā)明實(shí)施例就是利用金剛石單晶的優(yōu)點(diǎn)，采用金剛石單晶制作半導(dǎo)體器件，解決上述由金剛石單晶制成的半導(dǎo)體器件的漏電流較大的問(wèn)題。
[0038]圖1示出了本發(fā)明實(shí)施例提供的薄膜晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1所示，該薄膜晶體管包括:設(shè)置在襯底I上的有源層2，所述有源層2包括中間溝道區(qū)21，分別設(shè)置在所述中間溝道區(qū)21外側(cè)的第一高阻區(qū)22和第二高阻區(qū)23，以及設(shè)置在所述第一高阻區(qū)22外側(cè)的源區(qū)24和設(shè)置在所述第二高阻區(qū)23外側(cè)的漏區(qū)25。高阻區(qū)指的是該區(qū)域的電阻率較中間溝道區(qū)以及源區(qū)、漏區(qū)的電阻率要高。
[0039]上述薄膜晶體管中有源層2的基體材料為金剛石單晶。通過(guò)在有源層2的中間溝道區(qū)21外側(cè)設(shè)置第一高阻區(qū)22和第二高阻區(qū)23，降低了載流子的迀移率，可有效抑制薄膜晶體管的漏電流。
[0040]在本實(shí)施例中，中間溝道區(qū)21外側(cè)設(shè)置第一高阻區(qū)22和第二高阻區(qū)23，在所述第一高阻區(qū)22外側(cè)的源區(qū)24和設(shè)置在所述第二高阻區(qū)23外側(cè)的漏區(qū)25，這樣，當(dāng)電子在源區(qū)、溝道區(qū)和漏區(qū)傳輸過(guò)程中，必然會(huì)經(jīng)過(guò)第一高阻區(qū)22和第二高阻區(qū)23，從而降低了電子的傳輸速度以及動(dòng)能，實(shí)現(xiàn)抑制漏電流的目的。
[0041]具體的，上述中間溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的基體材料為(111)面金剛石單晶，所述第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)的基體材料為(100)面金剛石單晶，這樣一方面由于采用不同晶體取向的金剛石單晶，減緩了載流子的迀移，抑制了薄膜晶體管的漏電流；另一方面(100)面的金剛石單晶的載流子迀移率低也可以作為緩沖區(qū)。
[0042]可理解的是，上述第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)的長(zhǎng)度大小，本實(shí)施例不對(duì)其進(jìn)行限定，需要根據(jù)實(shí)際情況預(yù)設(shè)第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)的長(zhǎng)度，優(yōu)選的是在保證該薄膜晶體管導(dǎo)電性能穩(wěn)定的情況下減少漏電流。
[0043]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，為了提高薄膜晶體管的穩(wěn)定性，對(duì)有源層上的(111)面和(100)面金剛石單晶即上述中間溝道區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的基體的(111)面金剛石單晶以及第一高阻區(qū)和第二高阻區(qū)的基體的(100)面金剛石單晶經(jīng)過(guò)等離子體和極性氣體處理。上述等離子體可以為氧氣等離子體，極性氣體可以包括隊(duì)或NH 3等氣體。
[0044]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述薄膜晶體管還包括:設(shè)置在所述源區(qū)24上的源極6和設(shè)置在所述漏區(qū)25上的漏極7，并且所述源極6與所述源區(qū)24之間和所述漏極7與所述漏區(qū)25之間還包括碳化金屬層8。通過(guò)在源極6與源區(qū)24之間和漏極7與漏區(qū)25之間設(shè)置碳化金屬層，有助于源極與源區(qū)和漏極與漏區(qū)之間形成良好的歐姆接觸，提高了該薄膜晶體管的穩(wěn)定性。
[0045]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，上述薄膜晶體管還包括:柵絕緣層3和柵電極4 ;柵絕緣層3設(shè)置在所述有源區(qū)2上，所述柵電極4設(shè)置在所述柵絕緣層3上；所述柵絕緣層3還設(shè)置有暴露所述源區(qū)的第一過(guò)孔和所述漏區(qū)第二過(guò)孔，所述源極和所述漏極分別形成在所述源區(qū)的第一過(guò)孔中和所述漏區(qū)第二過(guò)孔中。
[0046]在本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例中，為了對(duì)上述薄膜晶體管內(nèi)部的導(dǎo)體區(qū)、金屬之間的電絕緣以及與周?chē)h(huán)境的隔離防護(hù)，在柵電極4上設(shè)置層間介質(zhì)層5 (Inter LayerDielectric, ILD)，與柵絕緣層3相同的是，也在柵絕緣層3暴露所述源區(qū)的第一過(guò)孔和所述漏區(qū)第二過(guò)孔的位置處設(shè)置過(guò)孔，并且設(shè)置的過(guò)孔與第一過(guò)孔和第二過(guò)孔的位置相同。
[0047]上述薄膜晶體管，通過(guò)在有源層的中間溝道區(qū)外側(cè)設(shè)置高阻區(qū)，使得高阻區(qū)與其他有源層的各區(qū)采用不同晶體取向的金剛石單晶，降低了載流子的迀移率，有效抑制了薄膜晶體管的漏電流；將有源層經(jīng)過(guò)等離子體和極性氣體處理，形成了穩(wěn)定的溝道區(qū)；在源極與源區(qū)之