薄膜晶体管及其制备方法

技术领域

本申请涉及显示技术领域，具体涉及一种薄膜晶体管、一种薄膜晶体管制备方法。

背景技术

氧化物薄膜晶体管迁移率高达非晶硅薄膜晶体管的10至100倍，可以满足新型高阶显示产品的需求，因此金属氧化物薄膜晶体管及其显示面板越来越受到业界的重视。但是和低温多晶硅相比，氧化物薄膜晶体管的稳定性较差，迁移率仍偏低。

因此，现有氧化物薄膜晶体管存在迁移率低的技术问题。

发明内容

本申请实施例提供一种薄膜晶体管、一种薄膜晶体管制备方法，可以缓解现有氧化物薄膜晶体管存在迁移率低的技术问题。

本申请实施例提供一种薄膜晶体管，包括：

衬底；

栅极，所述栅极设置于所述衬底上方；

栅绝缘层，所述栅绝缘层设置于所述栅极、所述衬底上方；

有源层，所述有源层设置于所述栅绝缘层上，所述有源层的制备材料包括铝、镓、锌；

源漏极层，所述源漏极层设置于所述有源层上方，所述源漏极层包括源极、漏极，所述源极、所述漏极分别与所述有源层连接；

其中，所述有源层包括靠近所述栅绝缘层的第一部分、靠近所述源漏极层的第二部分，所述第一部分的铝含量高于所述第二部分的铝含量。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述第二部分的镓/锌含量高于所述第一部分的镓/锌含量。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述有源层包括第一部分、第二部分以及位于所述第一部分和所述第二部分之间的第三部分，所述第一部分/所述第二部分的厚度与所述有源层的厚度比值的范围为8％至12％。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一部分的厚度与所述第二部分的厚度相等。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述有源层包括第一有源子层和第二有源子层，所述第一有源子层靠近所述栅绝缘层设置，所述第二有源子层靠近所述源漏极层设置，所述第一有源子层的铝含量高于所述第二有源子层的铝含量。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述第二有源子层的镓/锌含量高于所述第一有源子层的镓/锌含量。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述栅极绝缘层的制备材料包括氧化铝。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述第一有源子层的铝含量的范围为30％至50％，所述第一有源子层的镓含量的范围为20％至30％，所述第一有源子层的锌含量的范围为30％至40％。

可选的，在本申请的一些实施例中，所述第二有源子层的铝含量的范围为10％至30％，所述第二有源子层的镓含量的范围为30％至40％，所述第二有源子层的锌含量的范围为40％至50％。

本申请实施例提供一种薄膜晶体管制备方法，包括：

提供一衬底；

在所述衬底上方制备得到栅极、栅绝缘层；

在所述栅绝缘层上通过第一靶材溅射制备得到第一有源子层；

在所述第一有源子层上通过第二靶材溅射制备得到第二有源子层，其中，所述第二靶材的镓/锌含量高于所述第一靶材的镓/锌含量，所述第一靶材的铝含量高于所述第二靶材的铝含量；

在所述第二有源子层上方制备得到源漏极层。

有益效果：本申请实施例提供的薄膜晶体管包括依次设置的栅绝缘层、有源层、源漏极层，所述有源层的制备材料包括铝；通过使有源层靠近所述栅绝缘层的第一部分的铝含量，高于靠近所述源漏极层的第二部分的铝含量，从而提升所述薄膜晶体管的迁移率。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请实施例提供的薄膜晶体管的第一种截面示意图；

图2是本申请实施例提供的薄膜晶体管的第二种截面示意图；

图3是本申请实施例提供的薄膜晶体管制备方法的流程图。

附图标记说明：

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请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实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。此外，应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本申请，并不用于限制本申请。在本申请中，在未作相反说明的情况下，使用的方位词如“上”和“下”通常是指装置实际使用或工作状态下的上和下，具体为附图中的图面方向；而“内”和“外”则是针对装置的轮廓而言的。

请参阅图1，本申请提供的薄膜晶体管1包括衬底10、栅极20、栅绝缘层30、有源层40、源漏极层50，所述栅极20设置于所述衬底10上方，所述栅绝缘层30设置于所述栅极20、所述衬底10上方，所述有源层40设置于所述栅绝缘层30上，所述有源层40的制备材料包括铝、镓、锌，所述源漏极层50设置于所述有源层40上方，所述源漏极层50包括源极501、漏极502，所述源极501、所述漏极502分别与所述有源层40连接，其中，所述有源层40包括靠近所述栅绝缘层30的第一部分401、靠近所述源漏极层50的第二部分402，所述第一部分401的铝含量高于所述第二部分402的铝含量；通过使有源层40靠近所述栅绝缘层30的第一部分401的铝含量，高于靠近所述源漏极层50的第二部分402的铝含量，从而提升所述薄膜晶体管1的迁移率。

本申请通过使有源层40靠近所述栅绝缘层30的第一部分401的铝含量，高于靠近所述源漏极层50的第二部分402的铝含量，从而提升所述薄膜晶体管1的迁移率，解决了现有氧化物薄膜晶体管1存在迁移率低的技术问题。

现结合具体实施例对本申请的技术方案进行描述。

在一种实施例中，请参阅图1，所述第二部分402的镓/锌含量高于所述第一部分401的镓/锌含量。

其中，所述第一部分401的镓含量范围为：0.2≤Ga/(Al+Ga+Zn)≤0.3。

其中，所述第一部分401的锌含量范围为：0.3≤Zn/(Al+Ga+Zn)≤0.4。

其中，所述第二部分402的镓含量范围为：0.3≤Ga/(Al+Ga+Zn)≤0.4。

其中，所述第二部分402的锌含量范围为：0.4≤Zn/(Al+Ga+Zn)≤0.5。

可以理解的是，所述第二部分402的镓/锌含量高的膜层的载流子浓度低，缺陷态少，能提升薄膜晶体管1的稳定性。

在本实施例中，通过使靠近源漏极层50的第二部分402的镓/锌含量高于靠近栅绝缘层30的第一部分401的镓/锌含量，从而减少第二部分402的缺陷态，提升薄膜晶体管1的稳定性。

在一种实施例中，所述有源层40包括第一部分401、第二部分402以及位于所述第一部分401和所述第二部分402之间的第三部分403，所述第一部分401/所述第二部分402的厚度与所述有源层40的厚度比值的范围为8％至12％。

其中，所述第一部分401/所述第二部分402的厚度范围可以为4nm至6nm。

其中，所述第一部分401与所述栅绝缘层30接触设置。

其中，所述第二部分402与所述源极501、所述漏极502接触设置。

进一步的，所述第一部分401/所述第二部分402的厚度与所述有源层40的厚度比值为10％。

可以理解的是，所述第一部分401靠近栅绝缘层30，对所述薄膜晶体管1迁移率的影响较大。

可以理解的是，所述第二部分402靠近源漏极层50，对所述薄膜晶体管1稳定性的影响较大。

在本实施例中，通过限定对迁移率影响较大的第一部分401及对稳定性影响较大的第二部分402的厚度，提升了第一部分401对所述薄膜晶体管1迁移率的影响，同时提升了第二部分402对所述薄膜晶体管1稳定性的影响。

在一种实施例中，所述源极501、所述漏极502直接设置于所述有源层40、所述栅绝缘层30上。

在一种实施例中，所述有源层40、所述栅绝缘层30上方还设置有钝化层，所述钝化层设置有第一过孔、第二过孔，所述源极501通过所述第一过孔与所述有源层40连接，所述漏极502通过所述第二过孔与所述有源层40连接。

其中，所述源极501、所述漏极502与所述有源层40的第二部分402连接。

在一种实施例中，所述第一部分401的厚度与所述第二部分402的厚度相等。

其中，所述第一部分401的厚度与所述第二部分402的厚度均为5nm。

在本实施例中，通过使所述第一部分401与所述第二部分402的厚度相等，能起到简化制备工序、降低成本的效果。

在一种实施例中，请参阅图2，所述有源层40包括第一有源子层404和第二有源子层405，所述第一有源子层404靠近所述栅绝缘层30设置，所述第二有源子层405靠近所述源漏极层50设置，所述第一有源子层404的铝含量高于所述第二有源子层405的铝含量。

其中，所述第一有源子层404的铝含量范围为：0.3≤Al/(Al+Ga+Zn)≤0.5。

其中，所述第二有源子层405的铝含量范围为：0.1≤Al/(Al+Ga+Zn)≤0.3。

可以理解的是，铝的原子半径与锌接近，第一有源子层404通过提高铝的含量，铝是三族元素，且比锌多一个价电子，所述价电子受到的束缚小，较容易激发产生自由电子，从而提高半导体材料的电子迁移率。

在本实施例中，通过提升第一有源子层404的铝含量，第一有源子层404较第二有源子层405对迁移率的影响更大，提高了薄膜晶体管1的迁移率。

在一种实施例中，所述第二有源子层405的镓/锌含量高于所述第一有源子层404的镓/锌含量。

其中，所述第一有源子层404的镓含量范围为：0.2≤Ga/(Al+Ga+Zn)≤0.3。

其中，所述第一有源子层404的锌含量范围为：0.3≤Zn/(Al+Ga+Zn)≤0.4。

其中，所述第二有源子层405的镓含量范围为：0.3≤Ga/(Al+Ga+Zn)≤0.4。

其中，所述第二有源子层405的锌含量范围为：0.4≤Zn/(Al+Ga+Zn)≤0.5。

可以理解的是，所述第二有源子层405的镓/锌含量高的膜层的载流子浓度低，缺陷态少，能提升薄膜晶体管1的稳定性。

在本实施例中，通过使靠近源漏极层50的第二部分402的镓/锌含量高于靠近栅绝缘层30的第一部分401的镓/锌含量，从而减少第二部分402的缺陷态，提升薄膜晶体管1的稳定性。

在一种实施例中，所述栅极20绝缘层的制备材料包括氧化铝。

其中，铝镓锌氧化物有源层40通过用PVD磁控溅射的方式制备得到，氧化铝栅极20绝缘层通过原子层沉积的方式制备得到。

可以理解的是，所述氧化铝的晶格会诱发铝镓锌氧化物的结晶行为，使得到的铝镓锌氧化物呈现轻微的结晶现象，从减少有源层40缺陷态。

可以理解的是，栅绝缘层30中与有源层40直接接触的一部分为氧化铝，由于栅绝缘层30和有源层40中都包括氧化铝材料，使两者间的过渡界面处缺陷态减少。

在本实施例中，通过使栅绝缘层30的制备材料为氧化铝，从而进一步减少栅绝缘层30和有源层40过渡界面处的缺陷态，从而进一步提升薄膜晶体管1的稳定性。

在一种实施例中，所述第一有源子层404的铝含量的范围为30％至50％，所述第一有源子层404的镓含量的范围为20％至30％，所述第一有源子层404的锌含量的范围为30％至40％。

在一种实施例中，所述第二有源子层405的铝含量的范围为10％至30％，所述第二有源子层405的镓含量的范围为30％至40％，所述第二有源子层405的锌含量的范围为40％至50％。

在一种实施例中，所述第一有源子层404的厚度为25纳米，所述第二有源子层405的厚度为25纳米。

其中，所述退火温度为350℃，所述退火时间为60分钟，所述气氛为干净的空气。

其中，所述薄膜晶体管1为背沟道蚀刻型。

其中，所述栅绝缘层30的制备材料为氧化铝。

其中，所述源极501、所述漏极502的制备材料为钼和铜。

其中，所述钝化层的制备材料为氧化硅。

具体的，当第一有源子层404的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.3、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.3、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.4时，所述第二有源子层405的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.4、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.3、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.3时，所述阈值电压为1.4V，所述迁移率为10.8cm

具体的，当所述有源子层的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.4、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.3、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.3时，所述第二有源子层405的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.3、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.3、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.4时，所述阈值电压为1.3V，所述迁移率为14.8cm

具体的，当所述有源子层的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.5、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.2、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.3时，所述第二有源子层405的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.1、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.4、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.5时，所述阈值电压为0.6V，所述迁移率为22cm

具体的，当所述有源子层的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.1、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.4、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.5时，所述第二有源子层405的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.5、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.2、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.3时，所述阈值电压为2.3V，所述迁移率为3.5cm

可以理解的是，所述阈值电压的范围为0V至3V；迁移率越高越好，阈值电压漂移的绝对值越小越好；可以看出，第一有源子层404的铝含量越高，则迁移率越高，同时，第二有源子层405的镓/锌含量越高，则稳定性越好。

需要注意的是，上述的所述阈值电压数值、所述阈值电压漂移数值均存在±0.3V的误差。

在本实施例中，通过对第一有源子层404、第二有源子层405的限定，当所述有源子层的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.5、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.2、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.3时，所述第二有源子层405的Al/(Al+Ga+Zn)＝0.1、Ga/(Al+Ga+Zn)＝0.4、Zn/(Al+Ga+Zn)＝0.5时，所述有源层40的迁移率为22cm

请参阅图3，本申请实施例提供一种薄膜晶体管1制备方法，包括：

S1：提供一衬底10；

S2：在所述衬底10上方制备得到栅极20、栅绝缘层30；

S3：在所述栅绝缘层30上通过第一靶材溅射制备得到第一有源子层404；

S4：在所述第一有源子层404上通过第二靶材溅射制备得到第二有源子层405，其中，所述第二靶材的镓/锌含量高于所述第一靶材的镓/锌含量，所述第一靶材的铝含量高于所述第二靶材的铝含量；

S5：在所述第二有源子层405上方制备得到源漏极层50。

其中，所述第一有源子层404的制备材料及组分与所述第一靶材的制备材料及组分相同。

其中，所述第二有源子层405的制备材料及组分与所述第二靶材的制备材料及组分相同。

本申请还提出了一种显示面板、一种显示模组、一种显示装置，其中，所述显示面板包括阵列层、发光功能层、封装层，所述阵列层包括上述薄膜晶体管。所述显示模组和所述显示装置均包括上述薄膜晶体管，此处不再赘述。

本实施例提供的薄膜晶体管包括衬底、栅极、栅绝缘层、有源层、源漏极层，所述有源层设置于所述栅绝缘层上，所述有源层的制备材料包括铝、镓、锌，所述源极、所述漏极设置于所述有源层上方，其中，所述有源层包括靠近所述栅绝缘层的第一部分、靠近所述源漏极层的第二部分，所述第一部分的铝含量高于所述第二部分的铝含量；通过使有源层靠近所述栅绝缘层的第一部分的铝含量，高于靠近所述源漏极层的第二部分的铝含量，从而提升所述薄膜晶体管的迁移率。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。

以上对本申请实施例所提供的一种薄膜晶体管、一种薄膜晶体管制备方法进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。