显示面板及其制作方法、显示装置与流程

    专利2022-07-08  111


    本发明涉及显示技术领域,尤其涉及一种显示面板及其制作方法、显示装置。



    背景技术:

    柔性可折叠显示装置作为oled(organiclight-emittingdiode,有机发光二极管)装置发展的必然趋势,因消费者的钟爱而具有广阔的市场前景。

    目前,oled的驱动背板采用ltps(lowtemperaturepoly-silicon,低温多晶硅,又简称为p-si)工艺制作的poly-si(多晶硅)作为半导体。但由于poly-si的漏电流较大,势必会造成显示装置的功耗增大。利用igzo(indiumgalliumzincoxide,铟镓锌氧化物)或zno(氧化锌)等氧化物作为有源层替换部分poly-si制作oled显示装置的薄膜晶体管(简称ltpo(lowtemperaturepolycrystallineoxide,低温多晶氧化物)技术),利用oxide(氧化物)漏电流低的优势降低显示装置在显示时漏电的可能。

    但采用氧化物作为有源层的薄膜晶体管在制作过程中,工艺偏差导致器件特性较差。



    技术实现要素:

    有鉴于此,本发明提供一种显示面板及其制作方法、显示装置,以解决现有技术中采用氧化物作为有源层的薄膜晶体管制作过程中存在的工艺偏差导致的器件特性较差的问题。

    为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:

    一种显示面板,包括:衬底、设置在所述衬底上的氧化物薄膜晶体管;

    所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物沟道和位于所述氧化物沟道背离所述衬底一侧的栅极;

    所述栅极包括相对设置的第一表面和第二表面,其中,所述第一表面为靠近所述氧化物沟道的表面,所述第二表面为背离所述氧化物沟道的表面;

    其中,所述第一表面在所述衬底上的投影位于所述第二表面在所述衬底上的投影内部,所述第一表面在所述衬底上的投影面积小于所述第二表面在所述衬底上的投影面积。

    本发明还包括一种显示装置,所述显示装置包括上面所述的显示面板。

    另外,本发明还包括一种显示面板的制作方法,包括:

    提供一半导体衬底,所述半导体衬底包括衬底和设置在所述衬底一侧的氧化物薄膜晶体管,所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物沟道和位于所述氧化物沟道背离所述衬底一侧的栅极,所述栅极包括相对设置的第一表面和第二表面,其中,所述第一表面为靠近所述氧化物沟道的表面,所述第二表面为背离所述氧化物沟道的表面;所述第一表面在所述衬底上的投影位于所述第二表面在所述衬底上的投影内部,且所述第一表面在所述衬底上的投影的面积小于所述第二表面在所述衬底上的投影的面积;

    以所述栅极为阻挡层对所述氧化物沟道进行导电化处理。

    经由上述的技术方案可知,本发明提供的显示面板包括衬底和位于衬底上的氧化物薄膜晶体管,其中,氧化物薄膜晶体管的栅极位于氧化物薄膜晶体管的氧化物沟道背离衬底的一侧,而且栅极包括相对设置的两个表面,其中栅极背离衬底的表面面积大于栅极朝向衬底的表面,栅极背离衬底的表面在衬底上的正投影包含栅极朝向衬底的表面在衬底上的正投影,也即,在俯视图中,栅极朝向衬底的表面完全位于栅极背离衬底的表面内,栅极背离衬底的表面相对于栅极朝向衬底的表面的边缘突出,从而在氧化物薄膜晶体管的制作过程中,在对氧化物薄膜晶体管的源漏区进行导电化过程中,栅极背离衬底的表面能够起到遮挡作用,避免导电化氧化物薄膜晶体管的沟道区域,从而保证沟道区域长度,使得器件的实际制作参数与设计参数相当,减小由于工艺导致的沟道长度与设计值之间的偏差,进而保证了器件的特性和均一性。

    本发明还提供一种显示面板的制作方法,通过该制作方法,也能够得到与设计值偏差较小的器件,从而改善器件特性和均一性。

    附图说明

    为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术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发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。

    图1为相关技术中显示面板结构示意图;

    图2为图1中i部分的局部放大图;

    图3为现有技术中提供的离子注入示意图;

    图4为本发明实施例提供的一种显示面板剖面结构示意图;

    图5为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图;

    图6为本实施例提供的单纯材质形成的栅极结构示意图;

    图7为本发明实施例提供的一种显示面板剖面结构示意图;

    图8为本发明实施例提供的一种显示面板剖面结构示意图;

    图9为图8中ii部分的局部对应的离子注入示意图;

    图10为本发明实施例提供的另一中显示面板剖面结构示意图;

    图11为本发明实施例提供的显示面板俯视结构示意图;

    图12为本发明实施例提供的第一氧化物薄膜晶体管和第二氧化物薄膜晶体管均包含第一部分和第二部分的栅极结构示意图;

    图13为本发明实施例提供的第一氧化物薄膜晶体管和第二氧化物薄膜晶体管的具有光滑侧壁的栅极结构示意图;

    图14为本发明实施例提供的一种显示面板的制作方法流程图;

    图15-图17为本发明提供的一种栅极制备工艺示意图;

    图18-图21为本发明提供的另一种栅极制备工艺示意图;

    图22为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图。

    具体实施方式

    正如背景技术部分所述,现有技术中采用氧化物作为有源层的薄膜晶体管在制作过程中,由于工艺偏差导致器件特性较差。

    发明人发现出现上述现象的根本原因在于,如图1所示,为相关技术中显示面板结构示意图。显示面板包括氧化物薄膜晶体管01,氧化物薄膜晶体管01的栅极011位于沟道区上方。相关技术中在制作完成栅极结构后,需要采用层间介质层012进行覆盖,为了使得层间介质层012对栅极覆盖较好,相关技术中的栅极设置为上表面小于下表面的具有taper角的结构,如图2所示,为图1中i部分的局部放大图,而且,为了保证层间介质层012对栅极的覆盖效果,通常taper角α小于45°;但是,这样就导致在对沟道区两侧进行离子注入,形成导电化的源漏区过程中,离子注入发生侧边扩散,使得沟道区域的两侧也进行了导电化,进而导致沟道长度变短,请参见图3所示。

    而且,由于栅极厚度和taper角度并不能严格控制在工艺设计参数,因此,扩散程度无法预知,采用相关技术中的方式,即使将栅极底面增大以阻挡离子注入,也无法确定栅极增大多大面积能够使得离子注入扩散后,沟道长度正好能够与设计值相同或偏差较小。

    基于此,本发明提供一种显示面板,包括:衬底、设置在所述衬底上的氧化物薄膜晶体管;

    所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物沟道和位于所述氧化物沟道背离所述衬底一侧的栅极;

    所述栅极包括相对设置的第一表面和第二表面,其中,所述第一表面为靠近所述氧化物沟道的表面,所述第二表面为背离所述氧化物沟道的表面;

    其中,所述第一表面在所述衬底上的投影位于所述第二表面在所述衬底上的投影内部,所述第一表面在所述衬底上的投影面积小于所述第二表面在所述衬底上的投影面积。

    由于本发明中,将栅极的形状改进为第二表面大于第一表面,通过将第一表面设置为有效沟道长度的设计值,通过第二表面对离子注入进行遮挡,使得离子注入扩散的边界到达第一表面的侧边,从而离子扩散的程度,使得最终得到的有效沟道长度的工艺值与设计值偏差较小,减小由于工艺导致的实际有效沟道长度与设计值之间的偏差,进而保证了器件的特性和均一性。

    进一步地,本发明还通过采用原子层沉积方法形成位于栅极上方的层间介质层,使得层间介质层对栅极的覆盖较好。

    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。

    请参见图4,图4为本发明实施例提供的一种显示面板剖面结构示意图,所述显示面板包括衬底10、设置在衬底10上的氧化物薄膜晶体管20;氧化物薄膜晶体管20包括氧化物沟道201和位于氧化物沟道201背离衬底一侧的栅极202;栅极202包括相对设置的第一表面200a和第二表面202b,其中,第一表面202a为靠近氧化物沟道201的表面,第二表面202b为背离氧化物沟道201的表面;其中,第一表面202a在衬底上的投影位于第二表面202b在衬底上的投影内部,第一表面202a在衬底上的投影面积小于第二表面202b在衬底上的投影面积。

    本实施例中所述的氧化物薄膜晶体管是指有源层的材料为igzo或zno等氧化物的薄膜晶体管,且本实施例中,在氧化物薄膜晶体管制作过程中,栅极位于氧化物沟道背离衬底的一侧,通过将栅极作为掩膜板,采用离子注入工艺(imp,implant)对氧化物有源层进行离子掺杂形成源极区和漏极区。

    栅极采用金属层md制作形成,其上形成层间介质层30;可选的,栅极202通过位于层间介质层30上的任意一层金属层mx电性引出;源极区s和漏极区d分别通过金属通孔与金属层m2相连。需要说明的是,本发明实施例中未做特殊说明的栅极均为氧化物薄膜晶体管的栅极,后续若提到其他栅极,将单独进行说明。

    本发明实施例中栅极202的形状为远离衬底的第二表面202b比朝向衬底的第一表面202a的面积大,且第一表面202a在衬底10上的投影位于第二表面202b在衬底10上的投影内部,也即如图4中所示,栅极202形状为上大下小的形状,且需要说明的是,栅极202的第一表面202a面积与氧化物薄膜晶体管的有效沟道尺寸相同,因此,在栅极202作为离子注入工艺中的掩膜板时,在图4所示的剖面图中,由于栅极202的中间部分202c厚度较大,对离子注入过程中的离子具有遮挡作用,而边缘202d的厚度较薄,离子注入时,在栅极的边缘部分存在离子扩散,但是由于中间部分的遮挡作用,离子扩散也只能扩散到栅极的下表面的边缘,也即第一表面的边缘为界限的地方。从而离子扩散形成的源极区和漏极区的边缘与第一表面的边缘齐平,使得有效沟道长度与第一表面的尺寸相同。

    采用本发明实施例提供的栅极,能够精确控制氧化物薄膜晶体管的有效沟道长度,避免因为离子扩散导致沟道的侧边出现导电化,进而导致实际工艺得到的有效沟道长度相对于设计值变短,使得最终得到的氧化物薄膜晶体管的器件特性较差的问题。

    需要说明的是,第一表面202a小于第二表面202b,第二表面202b罩着第一表面202a即可实现上述目的,因此,本实施例中对第一表面202a的形状和第二表面202b的形状不做限定,而且,也不限定两者边缘之间的距离。为了使得工艺控制较为简单,形成的氧化物薄膜晶体管的有效沟道长度容易控制,可选的,第一表面202a的形状和第二表面202b的形状可以相同,进一步地,第一表面202a在衬底的正投影为第一投影,第二表面202b在衬底的正投影为第二投影,第一投影的几何中心与第二投影的几何中心重合。本实施例中第一表面和第二表面形状相同,且第一投影和第二投影的几何中心重合,则栅极投影的多个位置中,第一投影的边缘到第二投影的边缘的距离是相同的,也即,有效沟道区到源极区和漏极区的距离相同,在离子注入过程中,有效沟道区到源极区或漏极区的离子注入浓度渐变,且以所述几何中心为中心,以第一投影边缘的形状为环进行渐变。

    本实施例中可选的第一投影的边缘到第二投影的边缘的距离为d1,其中,0.25μm≤d1≤0.5μm。在栅极厚度不变的情况下,d1过小,则栅极的第二表面对离子注入的遮挡能力越有限,对离子扩散的影响越小,从而导致沟道区出现离子注入,有效沟道区长度减小;而当d1过大时,栅极的第二表面相对于第一表面突出较多,导致后续层间介质层的爬坡困难,制作工艺难度增大。

    本发明实施例中对栅极的形状具体形状和材质也不作限定,可选的,如图4所示,栅极的形状为具有光滑的侧壁202e,且侧壁202e与第一表面202a之间具有夹角,也即,当第一表面和第二表面为圆形时,栅极的立体形状为上表面大、下表面小的圆锥台形状;当第一表面和第二表面为矩形时,栅极的立体形状为上表面大、下表面小的方形台,侧壁为光滑的,相对于第一表面倾斜的表面。

    如图5所示,为本发明实施例提供的一种显示面板的结构示意图。其中,虚线部分为本发明实施例提供的氧化物薄膜晶体管结构。所述显示面板的衬底10由下到上依次包括第一柔性衬底(pi1)101、第一阻挡层(barrier1)102、第二柔性衬底(pi2)103、第二阻挡层(barrier2)或缓冲层(buffer)104、第一绝缘层(gi1,gateinsulator)105、(imd)第一层间介质层(ild1,interlayerdielectric)第二绝缘层(gi2)、第三绝缘层(gi3)109;显示面板还包括位于衬底10内的低温多晶硅薄膜晶体管,如图5中的第一金属层m1和多晶硅层poly组成的结构,其源极区和漏极区也与氧化物薄膜晶体管的源极区和漏极区相同的,通过第二金属层m2与外部电路电性连接,栅极采用第一金属层m1形成,通过其他金属通孔和金属层电性连接至外部电路,图中未示出。衬底10内还包括其他金属层如mc,其与第一金属层m1之间形成电容,可用作存储电容。

    需要说明的是,在氧化物薄膜晶体管的栅极上还覆盖第二层间介质层ild2、以及第一平坦化层pln1和第二平坦化层pln2,位于第一平坦化层pln1上的第三金属层m3等结构。该显示面板可以是oled显示面板,因此,还包括像素定义层pdl,以及位于像素定义层上的间隔柱ps,位于像素定义层之间的阳极re。在本发明实施例中,显示面板还可以包括其他结构,本实施例中对此不作详细说明。

    在上述栅极的形状基础上,栅极的材质可以是单独一种材质,也可以是由多种材质形成的多层结构。栅极材质采用单独材质时,可选的,栅极材质为al,如图6所示,为本实施例提供的单纯材质形成的栅极结构示意图;当栅极材料采用多种材质形成的多层结构时,如图7所示,图7为本发明实施例提供的一种显示面板剖面结构示意图;本实施例中栅极包括层叠设置的第一层2021、第二层2022和第三层2023;其中,第一层2021和第三层2023的材质均为ti;第二层的材质为al。

    需要说明的是,在具有光滑侧壁的栅极制作过程中,可以先形成光刻胶,刻蚀光刻胶形成通孔,通孔的形状与待形成栅极的形状相同,然后通过金属沉积工艺填充通孔,当栅极的材料为al一种材质时,直接在通孔内沉积金属铝即可;当栅极包括第一层、第二层和第三层结构时,可以依次在通孔内形成ti层、al层和ti层,最终形成三层结构的栅极结构。

    另外,在本发明的其他实施例中,栅极还可以是其他形状,如图8和图9所示,其中,图8为本发明实施例提供的一种显示面板剖面结构示意图;图9为图8中ii部分的局部对应的离子注入示意图;栅极沿背离衬底的方向,包括层叠设置的第一部分2024和第二部分2025;其中,在平行于衬底表面的平面内,第一部分2024的形状与第一表面在衬底上的投影的形状相同;第二部分2025的形状与第二表面在衬底上的投影的形状相同,需要说明的是,本实施例中第一表面的形状和第二表面的形状可以相同,也可以不相同。例如,第一表面和第二表面均为圆形,则第一部分为圆柱形,第二部分也是圆柱形;第一表面为圆形,第二表面为矩形时,则第一部分为圆柱形,第二部分为立方体形状。本实施例中对此不作限定。

    而且,本实施例中,第一部分和第二部分的材质可以相同也可以不相同。当第一部分和第二部分的材质相同时,同样可以采用光刻胶形成凹槽的方式制作形成第一部分和第二部分形状不同的栅极。当第一部分和第二部分的材质不相同时,可选的,第一部分的材质为al,第二部分的材质为ti,由于al和ti在湿法刻蚀过程中,al的刻蚀速率大于ti的刻蚀速率,因此,制作该形状栅极时,可以采用先制作al层,然后再al层上制作ti层;通过湿法刻蚀工艺对al层和ti层进行刻蚀,由于ti的刻蚀速率相对于al层的刻蚀速率而言较小,因此,最终形成位于上方的第二部分面积大于位于下方的第一部分面积的栅极。

    需要说明的是,为了将栅极与其上方后续形成的其他导电层隔离,在栅极上方还包括层间介质层,请参见图5、8,层间介质层ild2位于栅极202远离衬底10一侧,层间介质层ild2覆盖栅极202,层间介质层ild2为金属氧化物,且层间介质层ild2覆盖栅极202的侧壁202e。本实施例中层间介质层采用原子沉积(ald)方法形成,能够完全覆盖栅极背离衬底的表面以及侧壁,且使得栅极的第二表面和侧壁上覆盖的层间介质层的厚度相同,从而保证绝缘效果。

    原子层沉积(ald)是一种基于表面气相化学反应的薄膜淀积技术。也称为原子层外延(ale)技术。ald薄膜沉积的顶尖技术,作为表面控制的、自我限制的化学品蒸汽处理方法,ald可以确保薄膜生长100%的均匀性、保形性、无缺陷、无针孔。

    由于ald工艺具有上述特点,以及致密性好、爬坡性能好,阻隔水氧气和柔性较好的特点,本实施例中层间介质层的厚度范围可选为10nm-100nm,包括端点值,从而相对于其他工艺形成的层间介质层,能够减薄层间介质层的厚度,进而使得显示面板的整体厚度能够进一步降低。

    图10为本发明实施例提供的另一中显示面板剖面结构示意图。参见图10,本发明实施例中,显示面板还包括低温多晶硅薄膜晶体管(第一金属层m1与多晶硅poly组成的结构)和金属垫层40,氧化物薄膜晶体管的源漏极与低温多晶硅薄膜晶体管的源漏极同层设置,均由第二金属层m2形成;金属垫层40位于氧化物薄膜晶体管远离衬底一侧;显示面板还包括电容金属层50,电容金属层50与栅极同层,均由金属层md形成,层间介质层ild2位于电容金属层50与金属垫层40之间;在垂直于衬底方向上,电容金属层50与金属垫层40至少部分交叠。

    通过在制作栅极的同时,制作形成与栅极层同层且同厚度的电容金属层,与金属垫层之间形成交叠,电容金属层50与金属垫层40之间形成电容,可以用作存储电容,从而增加存储电容的容量。而且,本实施例中金属电容层和金属垫层之间还设置层间介质层,由于层间介质层采用ald工艺形成,介电常数较大,作为金属电容层50和金属垫层40形成的电容的介质层,进一步增加金属电容层和金属垫层形成的电容的容量。

    本实施例中不限定电容金属层的形状,为了简化制作工艺,本实施例中可选的电容金属层与栅极同一步骤形成,对应的,电容金属层50的形状与栅极202的形状相同,由于电容金属层50朝向金属垫层40的表面为面积较大的表面,当其与金属垫层40正对时,增大电容金属层50与金属垫层40的正对面积,再有,本发明实施例中的层间介质层ild2的厚度相对于现有技术而言较薄,由此电容金属层50和金属垫层40之间的距离较小,根据平板电容公式,c=ε*ε0*s/d;式中:c为电容;ε为相对介电常数;ε0为真空介电常数;s为两个极板正对面积;d为两极板间距;可见,通过将电容金属层50与栅极202同时形成上大下小的方式,以及采用ald工艺形成层间介质层ild2,既能够增加平板电容的正对面积s,又能够减小极板间距d,都能够起到增加电容金属层50和金属垫层40形成的电容的容量的作用。

    需要说明的是,与现有技术不同的是,由于本实施例中层间介质层ild2较薄,且第二金属层m2的制作位置低于栅极202的第二表面,因此,本实施例中栅极并未像现有技术中一样通过第二金属层m2与外部电路电性连接。本实施例中的栅极202可以通过位于栅极202上方的任意一层金属(如图4中的金属层mx)作为引出端,与外部电路电性连接,在附图中并没有体现,但实际上可以单独增加一层金属层制作引出端,也可以与位于栅极202上方的任意一层金属层同层设置同步骤制作形成,例如采用第三金属层m3进行引出,本实施例中对此不作限定。

    需要说明的是,如图11所示,为本发明实施例提供的显示面板俯视结构示意图,显示面板还包括绑定区60,绑定区60位于显示面板一侧,绑定区60用于绑定驱动芯片;显示面板上距离绑定区60远近不同的像素电源线长度不同,造成电源线上的压降不同,本实施例中通过调节氧化物薄膜晶体管的栅极在离子注入过程中的阻挡能力,可以实现对电源线上压降的补偿,从而使得显示面板的不同区域显示亮度均一。

    显示面板上的氧化物薄膜晶体管包括第一氧化物薄膜晶体管21和第二氧化物薄膜晶体管22,第一氧化薄膜晶体管21到绑定区的最小距离为d1,第二氧化晶体管22到绑定区的最小距离为d2,d2>d1;第一氧化物薄膜晶体管的有源层的电阻大于第二氧化物薄膜晶体管的有源层的电阻。

    本实施例中所述的第一氧化物薄膜晶体管(第二氧化物薄膜晶体管)到绑定区的最小距离是指连接第一氧化物薄膜晶体管(第二氧化物薄膜晶体管)与绑定区的电源线走线pvdd的线长,而并非空间距离。由于d2>d1,则对应的,第二氧化物薄膜晶体管22与绑定区60之间的电源线长度,大于,第一氧化物薄膜晶体管21与绑定区60之间的电源线长度。在采用相同横截面积和相同材质的情况下,电源线长度越长,线阻越大,电源线上产生的压降越大;因此,第二氧化物薄膜晶体管22对应的电源线压降较大,为对该压降进行补偿,本实施例中可选的,使得第一氧化物薄膜晶体管的有源层的电阻大于第二氧化物薄膜晶体管的有源层的电阻,也即,第一氧化物薄膜晶体管的导通电阻大于第二氧化物薄膜晶体管的导通电阻。

    由于第一氧化物薄膜晶体管的导通电阻较大,使得在第一氧化物薄膜晶体管上产生的压降较大,而电源线上产生的压降,第一氧化物薄膜晶体管对应的压降较小,综合下来,第一氧化物薄膜晶体管上产生的压降对其连接的电源线上产生的压降进行了补偿,使得第一氧化物薄膜晶体管和第二氧化物薄膜晶体管上的总压降相当,进而达到显示面板上的与绑定区距离不同的位置产生的总压降基本一致,显示面板亮度均一的目的。

    需要说明的是,本实施例中第一氧化物薄膜晶体管和第二氧化物薄膜晶体管并不特指某一个氧化物薄膜晶体管。任意两个距离绑定区最小距离不同的氧化物薄膜晶体管均可以对应为本实施例中所述的第一氧化物薄膜晶体管和第二氧化物薄膜晶体管。也即,本实施例中,氧化物薄膜晶体管的有源层的阻值与氧化物薄膜晶体管到绑定区的最小距离负相关。

    另外,本实施例中不限定实现不同氧化物薄膜晶体管的有源层电阻不同的手段,可选的,在本发明的一个实施例中,可以通过改变栅极第二表面的边缘与第一表面的边缘之间的距离来实现。例如,在所有氧化物薄膜晶体管的栅极厚度相同的情况下,本实施例中以圆形栅极形状为例进行说明,如图12所示,为第一氧化物薄膜晶体管和第二氧化物薄膜晶体管均包含第一部分和第二部分的栅极结构示意图,其中,第一氧化物薄膜晶体管的栅极的第二表面21-202b在衬底的正投影到第一氧化物薄膜晶体管的第一表面21-202a在衬底的正投影的距离为d2;第二氧化物薄膜晶体管的第二表面22-202b在衬底的正投影到第二氧化物薄膜晶体管的第一表面22-202a在衬底的正投影的距离为d3;其中d2<d3。由于第二氧化物薄膜晶体管的第二表面较大,对离子注入的遮挡明显,得到的有效沟道长度较大,使得第二氧化物薄膜晶体管的载流子迁移率较大,驱动电流较大,从而可以用来补偿电源线压降带来的驱动电流的减小。

    当栅极的侧壁为光滑侧壁时,则可选的,通过改变侧壁与衬底之间的夹角(taper角)来调节不同氧化物薄膜晶体管的导通电阻。同样的,在栅极厚度相同的情况下,要使得第二氧化物薄膜晶体管的有效沟道长度较长,因此,如图13所示,为第一氧化物薄膜晶体管和第二氧化物薄膜晶体管的具有光滑侧壁的栅极结构示意图,其中,第一氧化物薄膜晶体管的栅极21-202的侧壁与衬底的夹角为a1,第二氧化物薄膜晶体管的栅极22-202的侧壁与衬底的夹角为a2,其中a2<a1。

    由于第二氧化物薄膜晶体管的栅极侧壁与衬底的夹角较小,在相同栅极厚度的情况下,栅极遮挡能力相对较强,得到的有效沟道长度较长,基恩人使得第二氧化物薄膜晶体管的载流子迁移率较大,驱动电流较大,从而可以用来补偿电源线压降带来的驱动电流的减小。

    本发明实施例提供的显示面板,栅极的形状能够在离子注入过程中起到遮挡作用,通过设置栅极第一表面的尺寸与沟道设计长度相同,使得最终得到的器件结构参数与设计值偏差较小,从而保证了器件的性能、工艺与设计的一致性。

    基于相同的发明构思,请参见图14,图14为本发明实施例提供的一种显示面板的制作方法流程图,所述显示面板制作方法包括:

    s101:提供一半导体衬底,半导体衬底包括衬底和设置在衬底一侧的氧化物薄膜晶体管,氧化物薄膜晶体管包括氧化物沟道和位于氧化物沟道背离衬底一侧的栅极,栅极包括相对设置的第一表面和第二表面,其中,第一表面为靠近氧化物沟道的表面,第二表面为背离氧化物沟道的表面;第一表面在衬底上的投影位于第二表面在衬底上的投影内部,且第一表面在衬底上的投影的面积小于第二表面在衬底上的投影的面积;

    需要说明的是,本实施例中并不限定半导体衬底的具体结构,所述半导体衬底为包括衬底以及在衬底上已经制作完成氧化物薄膜晶体管的结构,在本发明的其他实施例中,半导体衬底上还可以根据实际需求,制作其他器件,例如低温多晶硅薄膜晶体管和电容等结构,本实施例中对此不作限定。

    s102:以所述栅极为阻挡层对所述氧化物沟道进行导电化处理;

    通过上述第一表面面积小于第二表面面积的栅极作为掩膜板或者阻挡层,对氧化物沟道进行导电化处理,使得氧化物沟道或者有源层上未被遮挡的部分形成源极区和漏极区,以便于后续形成源极和漏极,对外进行电性连接。

    需要说明的是,为了保证栅极与后续形成的金属层或者导电结构之间绝缘,本实施例中还包括在栅极上形成层间介质层的步骤,由于栅极的形状较为特殊,为了保证层间介质层能够完全覆盖栅极的侧壁和第二表面,本实施例中采用原子层沉积方法制作形成上述层间介质层,使得层间介质层能够均匀覆盖栅极的侧壁和第二表面,且在栅极的侧壁和第二表面上覆盖的厚度相同。

    由于层间介质层采用原子层沉积方法制作形成,其具有较好的致密性,绝缘性良好,因此,层间介质层的厚度可以制作为较现有技术薄的层结构,而离子注入工艺中离子能够穿透较薄的层间介质层,因此,本实施例中导电化处理的步骤可以在层间介质层制作之前,也可以在层间介质层制作形成之后,本实施例中对此不作限定。

    另外,需要说明的是,本实施例中栅极的形状相对于现有技术改进,且第一表面的面积小于第二表面的面积,且栅极的形状可以是具有光滑侧壁的,也可以是分为上下两个部分的结构,针对不同的形状,可以采用不同的工艺形成。

    如,当栅极沿背离所述衬底的方向,包括层叠设置的第一部分和第二部分时;在平行于衬底表面的平面内,第一部分的形状与第一表面在衬底上的投影的形状相同;第二部分的形状与第二表面在衬底上的投影的形状相同。请参见图15-17,为本发明提供的一种栅极制备工艺示意图,本实施例中以半导体衬底上已经完成氧化物薄膜晶体管的其他结构为例进行说明,栅极的制作方法包括:

    形成第一部分层结构,请参见图15,在半导体衬底110上制作形成整层的第一部分层结构2024a;

    在第一部分层结构上形成第二部分层结构,请参见图16,在第一部分层结构2024a上形成整层的第二部分层结构2025a;

    采用刻蚀工艺对第一部分层结构和第二部分层结构进行刻蚀,第一部分层结构的刻蚀速率大于第二部分层结构的刻蚀速率,形成第一部分和第二部分,请参见图17,由于第一部分层和第二部分层的刻蚀速率不同,通过刻蚀工艺对两者进行刻蚀后,得到的面积不同,最终形成面积不同的两个结构——第一部分2024和第二部分2025。本实施例中第一部分层的材质可选为al,第二部分层的材质可选为ti。

    当栅极具有平滑的侧壁,且侧壁与第一表面具有夹角时;请参见图18-21,为本发明提供的另一种栅极制备工艺示意图,本实施例中以半导体衬底上已经完成氧化物薄膜晶体管的其他结构为例进行说明,栅极的制作方法包括:

    形成有机层,请参见图18,在半导体衬底110上制作形成整层的有机层70;

    在有机层上形成通孔,通孔背离衬底的开口面积比其朝向衬底的开口面积大,请参见图19,通过刻蚀工艺在有机层70上待形成栅极的位置形成倒梯形的通孔80,该通孔80贯穿有机层70;

    采用金属填充通孔,形成具有平滑侧壁的栅极,请参见图20,在通孔80中填充金属,形成栅极202。

    最后再去除多余的有机层,保留通孔内的金属,形成栅极,请参见图21。也即本实施例中先通过有机层形成待制作栅极的形状,再通过金属填充,最终形成栅极。

    通过上述方法制作形成的显示面板,由于栅极的形状能够更好控制沟道的长度,从而使得工艺制作形成的器件有效沟道长度与设计值相当,偏差较小,从而保证了器件的性能。

    另外,通过原子层沉积方法制作形成层间介质层,能够对栅极进行良好的覆盖,阻隔水氧气,还能够增加与栅极同层设置的金属层,使得与其他金属层之间形成电容,用作存储电容以增加存储电容的容量。

    本发明还提供一种显示装置,如图22所示,图22为本发明实施例提供的一种显示装置的结构示意图,该显示装置100可以是手机、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。

    由于采用上面实施例中所述的显示面板制作形成,其中的氧化物薄膜晶体管的最终工艺生产值和设计值偏差较小,器件性能较好,而且,显示均一性还能够相应提高。

    需要说明的是,本说明书中的各个实施例均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的部分互相参见即可。

    还需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,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……”限定的要素,并不排除在包括上述要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

    对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。


    技术特征:

    1.一种显示面板,其特征在于,包括:衬底、设置在所述衬底上的氧化物薄膜晶体管;

    所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物沟道和位于所述氧化物沟道背离所述衬底一侧的栅极;

    所述栅极包括相对设置的第一表面和第二表面,其中,所述第一表面为靠近所述氧化物沟道的表面,所述第二表面为背离所述氧化物沟道的表面;

    其中,所述第一表面在所述衬底上的投影位于所述第二表面在所述衬底上的投影内部,所述第一表面在所述衬底上的投影面积小于所述第二表面在所述衬底上的投影面积。

    2.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,所述第一表面与所述第二表面的形状相同。

    3.根据权利要求2所述的显示面板,其特征在于,所述第一表面在所述衬底的正投影为第一投影,所述第二表面在所述衬底的正投影为第二投影,所述第一投影的几何中心与所述第二投影的几何中心重合。

    4.根据权利要求3所述的显示面板,其特征在于,所述第一投影的边缘到所述第二投影的边缘的距离为d1,其中,0.25μm≤d1≤0.5μm。

    5.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,所述栅极沿背离所述衬底的方向,包括层叠设置的第一部分和第二部分;

    其中,在平行于所述衬底表面的平面内,所述第一部分的形状与所述第一表面在所述衬底上的投影的形状相同;

    所述第二部分的形状与所述第二表面在所述衬底上的投影的形状相同。

    6.根据权利要求5所述的显示面板,其特征在于,所述第一部分和所述第二部分的材质不相同。

    7.根据权利要求6所述的显示面板,其特征在于,所述第一部分的材质为al;所述第二部分的材质为ti。

    8.根据权利要求7所述的显示面板,其特征在于,所述栅极具有平滑的侧壁,且所述侧壁与所述第一表面具有夹角。

    9.根据权利要求8所述的显示面板,其特征在于,所述栅极包括层叠设置的第一层、第二层和第三层;

    其中,所述第一层和所述第三层的材质均为ti;所述第二层的材质为al。

    10.根据权利要求8所述的显示面板,其特征在于,所述栅极的材质为al。

    11.根据权利要求1-10任意一项所述的显示面板,其特征在于,所述显示面板还包括层间介质层,所述层间介质层位于所述栅极远离所述衬底一侧,所述层间介质层覆盖所述栅极,所述层间介质层为金属氧化物,且所述层间介质层覆盖所述栅极的侧壁。

    12.根据权利要求11所述的显示面板,其特征在于,所述层间介质层的厚度为10nm-100nm,包括端点值。

    13.根据权利要求11所述的显示面板,其特征在于,所述显示面板还包括低温多晶硅薄膜晶体管和金属垫层,所述氧化物薄膜晶体管的源漏极与所述低温多晶硅薄膜晶体管的源漏极同层设置;

    所述金属垫层位于所述氧化物薄膜晶体管远离所述衬底一侧;

    所述显示面板还包括电容金属层,所述电容金属层与所述栅极同层,所述层间介质层位于所述电容金属层与所述金属垫层之间;

    在垂直于所述衬底方向上,所述电容金属层与所述金属垫层至少部分交叠。

    14.根据权利要求1所述的显示面板,其特征在于,

    所述显示面板包括绑定区,所述绑定区位于所述显示面板一侧,所述绑定区用于绑定驱动芯片;

    所述氧化物薄膜晶体管包括第一氧化物薄膜晶体管和第二氧化物薄膜晶体管,所述第一氧化薄膜晶体管到所述绑定区的最小距离为d1,所述第二氧化晶体管到所述绑定区的最小距离为d2,d2>d1;

    所述第一氧化物薄膜晶体管的有源层的电阻大于所述第二氧化物薄膜晶体管的有源层的电阻。

    15.根据权利要求14所述的显示面板,其特征在于,

    所述氧化物薄膜晶体管的有源层的阻值与所述氧化物薄膜晶体管到所述绑定区的最小距离负相关。

    16.根据权利要求14所述的显示面板,其特征在于,

    所述第一氧化物薄膜晶体管的第二表面在所述衬底的正投影到所述第一氧化物薄膜晶体管的第一表面在所述衬底的正投影的距离为d2;

    所述第二氧化物薄膜晶体管的第二表面在所述衬底的正投影到所述第二氧化物薄膜晶体管的第一表面在所述衬底的正投影的距离为d3;

    其中d2<d3。

    17.根据权利要求16所述的显示面板,其特征在于,

    所述第一氧化物薄膜晶体管的栅极的侧壁与所述衬底的夹角为a1,所述第二氧化物薄膜晶体管的栅极的侧壁与所述衬底的夹角为a2,其中a2<a1。

    18.一种显示装置,其特征在于,包括如权利要求1-17任一项所述的显示面板。

    19.一种显示面板的制作方法,其特征在于,包括:

    提供一半导体衬底,所述半导体衬底包括衬底和设置在所述衬底一侧的氧化物薄膜晶体管,所述氧化物薄膜晶体管包括氧化物沟道和位于所述氧化物沟道背离所述衬底一侧的栅极,所述栅极包括相对设置的第一表面和第二表面,其中,所述第一表面为靠近所述氧化物沟道的表面,所述第二表面为背离所述氧化物沟道的表面;所述第一表面在所述衬底上的投影位于所述第二表面在所述衬底上的投影内部,且所述第一表面在所述衬底上的投影的面积小于所述第二表面在所述衬底上的投影的面积;

    以所述栅极为阻挡层对所述氧化物沟道进行导电化处理。

    20.根据权利要求19所述的显示面板的制备方法,其特征在于,

    在所述栅极上形成层间介质层;

    其中,所述以所述栅极为阻挡层对所述氧化物沟道进行导电化处理位于所述在所述半导体衬底上形成层间介质层步骤之前或之后。

    21.根据权利要求20所述的显示面板制作方法,其特征在于,所述在所述栅极上形成层间介质层,具体包括:

    采用原子层沉积方法制作形成所述层间介质层。

    22.根据权利要求19所述的显示面板制作方法,其特征在于,当所述栅极沿背离所述衬底的方向,包括层叠设置的第一部分和第二部分时;

    所述栅极的制作方法包括:

    形成第一部分层结构;

    在所述第一部分层结构上形成第二部分层结构;

    采用刻蚀工艺对所述第一部分层结构和所述第二部分层结构进行刻蚀,所述第一部分层结构的刻蚀速率大于所述第二部分层结构的刻蚀速率,形成所述第一部分和所述第二部分。

    23.根据权利要求19所述的显示面板制作方法,其特征在于,当所述栅极具有平滑的侧壁,且所述侧壁与所述第一表面具有夹角时;所述栅极的制作方法包括:

    形成有机层;

    在所述有机层上形成通孔,所述通孔背离所述衬底的开口面积比其朝向所述衬底的开口面积大;

    采用金属填充所述通孔,形成具有平滑侧壁的栅极。

    技术总结
    本申请提供一种显示面板及其制作方法、显示装置,所述显示面板包括衬底和位于衬底上的氧化物薄膜晶体管,其中,氧化物薄膜晶体管的栅极位于氧化物薄膜晶体管的氧化物沟道背离衬底的一侧,而且栅极包括相对设置的第一表面和第二表面,其中第一表面相对第二表面更靠近衬底,第二表面大于且覆盖第一表面,通过第二表面对离子注入进行遮挡,使得离子注入扩散的边界到达第一表面的侧边,从而离子扩散的程度,使得最终得到的有效沟道长度的工艺值与设计值偏差较小,减小由于工艺导致的实际有效沟道长度与设计值之间的偏差,进而保证了器件的特性和均一性。

    技术研发人员:蔡雨;柳家娴
    受保护的技术使用者:湖北长江新型显示产业创新中心有限公司
    技术研发日:2020.12.03
    技术公布日:2021.03.12

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