阅读说明：本技术 一种薄膜晶体管开关及其制备方法、阵列基板和显示面板 (Thin film transistor switch, preparation method thereof, array substrate and display panel ) 是由 王利忠 周天民 胡合合 于 2020-05-29 设计创作，主要内容包括：本发明涉及显示技术领域,公开了一种薄膜晶体管开关及其制备方法、阵列基板和显示面板,该薄膜晶体管开关包括：衬底；结晶氧化物半导体,结晶氧化物半导体沿衬底的厚度方向延伸；包围于结晶氧化物半导体周侧的栅绝缘层；绕结晶氧化物设置且位于栅绝缘层的外周侧的栅极；设于栅极上且覆盖栅极的钝化层；设于结晶氧化物半导体周侧的一侧且与结晶氧化物半导体朝向衬底的一端电连接的源极；设于结晶氧化物半导体远离衬底的一侧且与结晶氧化物半导体电连接的漏极。该薄膜晶体管开关的有源层为结晶氧化物半导体,形成垂直TFT结构,有效提高了薄膜晶体管开关的迁移率和稳定性,应用于显示屏时,可以减小结构尺寸,有效提升显示屏的透过率。(The invention relates to the technical field of display, and discloses a thin film transistor switch, a preparation method thereof, an array substrate and a display panel, wherein the thin film transistor switch comprises: a substrate; a crystalline oxide semiconductor extending in a thickness direction of the substrate; a gate insulating layer surrounding the crystalline oxide semiconductor; a gate electrode disposed around the crystalline oxide and located on an outer peripheral side of the gate insulating layer; a passivation layer arranged on the grid and covering the grid; a source electrode provided on one side of the peripheral side of the crystalline oxide semiconductor and electrically connected to one end of the crystalline oxide semiconductor facing the substrate; and the drain electrode is arranged on one side of the crystalline oxide semiconductor far away from the substrate and is electrically connected with the crystalline oxide semiconductor. The active layer of the thin film transistor switch is a crystalline oxide semiconductor, a vertical TFT structure is formed, the mobility and the stability of the thin film transistor switch are effectively improved, the structural size can be reduced when the thin film transistor switch is applied to a display screen, and the transmittance of the display screen is effectively improved.)

一种薄膜晶体管开关及其制备方法、阵列基板和显示面板

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种薄膜晶体管开关及其制备方法、阵列基板和显示面板。

背景技术

随着人们对显示效果的要求不断提高，传统的a-Si LCD产品已经满足不了窄边框、高清、高刷新频率的性能要求，相对a-Si薄膜晶体管，氧化物薄膜晶体管具有更高迁移率，满足高端大尺寸TV产品的要求，但是目前高透过滤是制约显示效果进一步提升的关键，因此，如何进一步提高显示屏的透过率、提高显示效果是目前亟需研究解决的问题。

发明内容

本发明公开了一种薄膜晶体管开关及其制备方法、阵列基板和显示面板，该薄膜晶体管开关的有源层为结晶氧化物半导体且沿垂直于衬底方向延伸设置，形成垂直TFT结构，有效提高了薄膜晶体管开关的迁移率和稳定性，应用于显示屏时，可以减小结构尺寸，有效提升显示屏的透过率。

为达到上述目的，本发明提供以下技术方案：

一种薄膜晶体管开关，包括：

衬底；

结晶氧化物半导体，所述结晶氧化物半导体沿所述衬底的厚度方向延伸；

包围于所述结晶氧化物半导体周侧的栅绝缘层；

绕所述结晶氧化物设置且位于所述栅绝缘层的外周侧的栅极；

设于所述栅极上且覆盖所述栅极的钝化层；

设于所述结晶氧化物半导体周侧的一侧且与所述结晶氧化物半导体朝向所述衬底的一端电连接的源极；

设于所述结晶氧化物半导体远离所述衬底的一侧且与所述结晶氧化物半导体电连接的漏极。

上述薄膜晶体管开关中，为便于说明，以垂直于衬底的方向为竖直方向，以平行于所述衬底表面的方向为水平方向。本发明中的薄膜晶体管开关为氧化物薄膜晶体管开关，包括设置在衬底上的结晶氧化物半导体，该结晶氧化物半导体为晶体，是薄膜晶体管开关的有源层，且该结晶氧化物半导体沿衬底的厚度方向(即竖直方向)延伸设置，形成结晶纳米线，该结晶氧化物半导体周侧包围有栅绝缘层，在栅绝缘层的外周侧设置有栅极，栅极绕结晶氧化物半导体设置，且，结晶氧化物半导体的周围可以全部设置有栅极，也可以在结晶氧化物半导体的周侧的局部设置栅极，只要在结晶氧化物半导体的周侧设置有栅极即可，以便于栅极提供电压信号给结晶氧化物半导体，在栅极上设置有钝化层，钝化层覆盖栅极，且可以在钝化层与结晶氧化物半导体顶部对应的部位设置开孔裸露出结晶氧化物半导体的顶部，在结晶氧化物半导体的周侧的一侧设置源极，源极与结晶氧化物半导体朝向衬底的一端连接，也就是与结晶氧化物半导体的底部连接，形成电连接关系，在结晶氧化物半导体远离衬底的一侧设置漏极，漏极设置在结晶氧化物半导体的顶部与结晶氧化物半导体连接，形成电连接关系，则也就是上述薄膜晶体管开关的沟道长度是沿垂直于衬底的方向延伸形成的，上述薄膜晶体管开关形成为垂直TFT，上述薄膜晶体管开关中有源层为结晶氧化物半导体，可以使有源层缺陷态大幅度降低，有效提升薄膜晶体管开关的迁移率和稳定性，进而在应用于显示面板中时，可以将薄膜晶体管开关的结构尺寸做的更小，有利于进一步提高显示面板的透过率，且上述薄膜晶体管开关为一垂直TFT结构，薄膜晶体管开关的有源层沿垂直于衬底的方向延伸布置，可以在柔性屏、弯曲屏或折叠屏的设计应用中有效避免有源层在衬底水平方向太长导致折叠断裂的现象，且上述薄膜晶体管开关的沟道长度沿垂直于衬底的方向延伸，当显示屏弯折时，沟道层受影响较小，有利于保证薄膜晶体管开关的稳定性。

因此，上述薄膜晶体管开关的有源层为结晶氧化物半导体且沿垂直于衬底方向延伸设置，形成垂直TFT结构，有效提高了薄膜晶体管开关的迁移率和稳定性，应用于显示屏时，可以减小结构尺寸，有效提升显示屏的透过率。

可选地，所述结晶氧化物半导体沿垂直于所述衬底的方向上的厚度为大于或等于且小于或等于

可选地，所述结晶氧化物半导体朝向所述衬底的一端形成朝向周侧的一侧延伸的延伸连接部，所述源极设于所述延伸连接部上并与所述延伸连接部电连接。

可选地，所述栅极绕所述结晶氧化物设置且包围于所述栅绝缘层外周侧。

基于相同的发明构思，本发明还提供了一种薄膜晶体管开关的制备方法，用于制备如上述技术方案提供的任意一种薄膜晶体管开关，包括：

在衬底上形成结晶氧化物膜层，并通过图案化处理形成沿所述衬底的厚度方向延伸的结晶氧化物半导体；

在所述结晶氧化物半导体上形成栅绝缘层；

在所述栅绝缘层上形成栅极层，并对所述栅极层进行图案化处理，以形成绕所述结晶氧化物设置且位于栅绝缘层的外周侧的栅极；

在所述栅极上形成钝化层，并对所述钝化层进行图案化处理，以使所述结晶氧化物半导体远离所述衬底的一端裸露，且所述钝化层覆盖所述栅极；

在所述钝化层和所述结晶氧化物半导体上形成金属层，并对所述金属层进行图案化处理，以形成位于所述结晶氧化物半导体一侧且与所述结晶氧化物半导体朝向所述衬底的一端电连接的源极、以及位于所述结晶氧化物半导远离所述衬底一侧且与所述结晶氧化物半导体电连接的漏极。

可选地，所述通过图案化处理形成结晶氧化物半导体，以及在所述栅极上形成钝化层，并对所述钝化层进行图案化处理，具体包括：

采用曝光显影技术对所述结晶氧化物膜层进行图案化处理，形成结晶氧化物半导体，且所述结晶氧化物半导体朝向所述衬底的一端形成有向周侧的一侧延伸的延伸连接部；

在所述栅极上形成钝化层，并且对所述钝化层进行图案化处理，以使所述结晶氧化物半导体远离所述衬底的一端裸露，使所述钝化层中与所述延伸连接部对应的部位形成通孔裸露所述延伸连接部，且所述钝化层覆盖所述栅极。

可选地，所述在所述钝化层和所述结晶氧化物半导体上形成金属层，具体包括：

在所述钝化层和所述结晶氧化物半导体上沉积金属，且在金属的沉积过程中对沉积在所述钝化层和所述结晶氧化物半导体上的金属进行等离子体轰击，以使所述结晶氧化物半导体远离所述衬底一侧的端部导体化，以及使所述延伸连接部导体化。

本发明还提供了一种阵列基板，包括如上述技术方案提供的一种薄膜晶体管开关。

可选地，所述衬底为柔性衬底。

本发明还提供了一种显示面板，包括如上述技术方案提供的任意一种阵列基板。

附图说明

图1至图5为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管开关的制备过程中膜层结构变化示意图；

图6为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管开关的制备方法的流程示意图；

图标：1-衬底；2-结晶氧化物半导体；3-栅绝缘层；4-栅极；5-钝化层；6-源极；7-漏极；21-延伸连接部。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

如图5所示，图5为本发明实施例提供的一种薄膜晶体管开关的结构示意图。本发明实施例提供了一种薄膜晶体管开关，包括：衬底1；结晶氧化物半导体2，结晶氧化物半导体2沿衬底1的厚度方向延伸；包围于结晶氧化物半导体2周侧的栅绝缘层3；绕结晶氧化物设置且位于栅绝缘层3的外周侧的栅极4；设于栅极4上且覆盖栅极4的钝化层5；设于结晶氧化物半导体2周侧的一侧且与结晶氧化物半导体2朝向衬底1的一端电连接的源极6；设于结晶氧化物半导体2远离衬底1的一侧且与结晶氧化物半导体2电连接的漏极7。

上述薄膜晶体管开关中，为便于说明，以垂直于衬底1的方向为竖直方向，以平行于所述衬底1表面的方向为水平方向。本发明中的薄膜晶体管开关为氧化物薄膜晶体管开关，包括设置在衬底1上的结晶氧化物半导体2，该结晶氧化物半导体2为晶体，是薄膜晶体管开关的有源层，且该结晶氧化物半导体2沿衬底1的厚度方向(即竖直方向)延伸设置，形成结晶纳米线，该结晶氧化物半导体2周侧包围有栅绝缘层3，在栅绝缘层3的外周侧设置有栅极4，栅极4绕结晶氧化物半导体2设置，且，结晶氧化物半导体2的周围可以全部设置有栅极4，也可以在结晶氧化物半导体2的周侧的局部设置栅极4，只要在结晶氧化物半导体2的周侧设置有栅极4即可，以便于栅极4提供电压信号给结晶氧化物半导体2，在栅极4上设置有钝化层5，钝化层5覆盖栅极4，且可以在钝化层5与结晶氧化物半导体2顶部对应的部位设置开孔裸露出结晶氧化物半导体2的顶部，在结晶氧化物半导体2的周侧的一侧设置源极6，源极6与结晶氧化物半导体2朝向衬底1的一端连接，也就是与结晶氧化物半导体2的底部连接，形成电连接关系，在结晶氧化物半导体2远离衬底1的一侧设置漏极7，漏极7设置在结晶氧化物半导体2的顶部与结晶氧化物半导体2连接，形成电连接关系，则也就是上述薄膜晶体管开关的沟道长度是沿垂直于衬底1的方向延伸形成的，上述薄膜晶体管开关形成为垂直TFT，上述薄膜晶体管开关中有源层为结晶氧化物半导体2，可以使有源层缺陷态大幅度降低，有效提升薄膜晶体管开关的迁移率和稳定性，进而在应用于显示面板中时，可以将薄膜晶体管开关的结构尺寸做的更小，有利于进一步提高显示面板的透过率，且上述薄膜晶体管开关为一垂直TFT结构，薄膜晶体管开关的有源层沿垂直于衬底1的方向延伸布置，可以在柔性屏、弯曲屏或折叠屏的设计应用中有效避免有源层在衬底1水平方向太长导致折叠断裂的现象，且上述薄膜晶体管开关的沟道长度沿垂直于衬底1的方向延伸，当显示屏弯折时，沟道层受影响较小，有利于保证薄膜晶体管开关的稳定性。

因此，上述薄膜晶体管开关的有源层为结晶氧化物半导体且沿垂直于衬底方向延伸设置，形成垂直TFT结构，有效提高了薄膜晶体管开关的迁移率和稳定性，应用于显示屏时，可以减小结构尺寸，有效提升显示屏的透过率。

具体地，如图1所示，上述薄膜晶体管开关中，结晶氧化物半导体2沿垂直于衬底1的方向上的厚度D为大于或等于且小于或等于结晶氧化物半导体2在垂直于衬底1的方向的尺寸可以在范围内选择合适的厚度，可以使上述薄膜晶体管性能更好，且尺寸更合适，优选地，可以设置结晶氧化物半导体2在垂直衬底1的方向的厚度为 或者也可以其它数值厚度，可以根据实际需求进行设置，本实施例不做局限。

如图1所示，上述薄膜晶体管中，结晶氧化物半导体2的形状可以为条形柱体，其长度方向垂直于衬底1，具体地，洁净氧化物半导体可以为圆柱体型，其中心轴线垂直于衬底1，结晶氧化物半导体2也可以是长方体型，或者其它形状，本实施例不做局限，且上述结晶氧化物半导体2的垂直于衬底1的截面中，截面沿平行于衬底1的方向的尺寸B为大于或等于40nm或小于等于60nm，优选地可以为45nm、48nm、50nm、52nm或者55nm，或者其它尺寸数值，本实施例不做局限。

具体地，栅绝缘层的材料可以为氧化硅，且栅绝缘层的厚度可以设置为

具体地，如图3所示，栅极4可以为铜、钼或者铜与钼的叠层结构，且栅极4设置在结晶氧化物半导体2周侧，贴附在结晶氧化物半导体2周侧的栅绝缘层3外表面，栅极4在平行于衬底1的方向的厚度尺寸C为优选地，可以设置为或者也可以为其它尺寸数值，本实施例不做局限。

其中，钝化层可以为氧化硅、氮化硅或者氧化硅和氮化硅的叠层结构，且钝化层的厚度可以设置为

具体地，如图5所示，上述薄膜晶体管开关中，结晶氧化物半导体2朝向衬底1的一端形成有朝向周侧的一侧延伸的延伸连接部21，源极6设于延伸连接部21上并与延伸连接部21电连接，延伸连接部21可以与结晶氧化物半导体2为一体式结构，在同一制备工艺中形成，便于源极6与结晶氧化物半导体2电连接。

具体地，如图3所示，上述薄膜晶体管中，栅极4绕结晶氧化物设置且包围于栅绝缘层3外周侧，栅极4完全包围在结晶氧化物半导体2的周侧，可以更好的给有源层施加电信号，有利于提高薄膜晶体管的灵敏性。

具体地，在源极、漏极之上形成有绝缘介质层，以及ITO层，以使薄膜晶体管与其它器件电连接完成相应的功能。

基于相同的发明构思，结合图6，如图1至图5所示，本发明还提供了一种薄膜晶体管开关的制备方法，用于制备如上述技术方案提供的任意一种薄膜晶体管开关，包括：

步骤S101，如图1所示，在衬底1上形成结晶氧化物膜层，并通过图案化处理形成沿衬底1的厚度方向延伸的结晶氧化物半导体2；

步骤S102，如图2所示，在结晶氧化物半导体2上形成栅绝缘层3；

步骤S103，如图3所示，在栅绝缘层3上形成栅极4层，并对栅极4层进行图案化处理，以形成绕结晶氧化物设置且位于栅绝缘层3的外周侧的栅极4；

步骤S104，如图4所示，在栅极4上形成钝化层5，并对钝化层5进行图案化处理，以使结晶氧化物半导体2顶部裸露，且钝化层5覆盖栅极4；

步骤S105，如图5所示，在钝化层5和结晶氧化物半导体2上形成金属层，并对金属层进行图案化处理，以形成位于结晶氧化物半导体2一侧且与结晶氧化物半导体2朝向衬底1的一端电连接的源极6、以及位于结晶氧化物半导远离衬底1一侧且与结晶氧化物半导体2电连接的漏极7。

依据上述制备方法制备的薄膜晶体管开关的有源层为结晶氧化物半导体且沿垂直于衬底方向延伸设置，形成垂直TFT结构，有效提高了薄膜晶体管开关的迁移率和稳定性，应用于显示屏时，可以减小结构尺寸，有效提升显示屏的透过率。

具体地，在步骤S101中，如图1所示，通过图案化处理形成结晶氧化物半导体2，具体包括：采用曝光显影技术对结晶氧化物膜层进行图案化处理，形成结晶氧化物半导体2，且结晶氧化物半导体2朝向衬底1的一端形成有向周侧的一侧延伸的延伸连接部21；并且在后续步骤S104中，如图4所示，在栅极4上形成钝化层5，并对钝化层5进行图案化处理，具体包括：在栅极4上形成钝化层5，并且对钝化层5进行图案化处理，以使结晶氧化物半导体2顶部裸露，使钝化层5中与延伸连接部21对应的部位形成通孔裸露延伸连接部21，且钝化层5覆盖栅极4。

具体地，在步骤S105中，如图5所示，在钝化层5和结晶氧化物半导体2上形成金属层，具体包括：在钝化层5和结晶氧化物半导体2上沉积金属，且在金属的沉积过程中对沉积在钝化层5和结晶氧化物半导体2上的金属进行等离子体轰击，以使结晶氧化物半导体2远离衬底1一侧的端部导体化，以及使延伸连接部21导体化；其中，在用于制备源极6、漏极7的金属进行沉积时，同时进行等离子体轰击，可以使结晶氧化物半导体2远离衬底1的裸露的顶部导体化，且使延伸连接部21导体化，使结晶氧化物半导体2中在位于源极6和漏极7之间的部位形成沟道。

本发明还提供了一种阵列基板，包括如上述实施例提供的一种薄膜晶体管开关，且阵列基板的显示区域设置有该薄膜晶体管开关，且显示区域内的薄膜晶体管开关位于各子像素单元内，可以有效增加显示区域的光透过率；另外，在阵列基板的非显示区域，如布线区，也可以设置有该薄膜晶体管开关，可以有效减少边框宽度，实现窄边框设计。

具体地，上述阵列基板中，阵列基板的衬底可以为柔性衬底，则上述阵列基板可以用于形成柔性显示面板，保证薄膜晶体管开关的稳定性，保证柔性显示面板在弯曲时正常显示，延长柔性显示面板的使用寿命。

本发明还提供了一种显示面板，包括如上述实施例提供的任意一种阵列基板。

显然，本领域的技术人员可以对本发明实施例进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。