[發明專利]TFT基板結構及其制作方法

在審

• 申請號: 201510445457.8
• 申請日: 2015-07-24
• 公開（公告）號: CN104966722A
• 公開（公告）日: 2015-10-07
• 發明（設計）人: 武岳
• 申請（專利權）人: 深圳市華星光電技術有限公司
• 主分類號: H01L27/12
• 分類號: H01L27/12;H01L21/77
• 代理公司: 深圳市德力知識產權代理事務所 44265
• 代理人: 林才桂

技術領域

本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種TFT基板結構及其制作方法。

背景技術

在有源矩陣顯示技術中，每一個像素點都由集成在其后的薄膜晶體管(Thin?Film?Transistor，TFT)進行驅動，從而可以實現高速度、高亮度、高對比度的屏幕顯示效果。常見的TFT通常由柵極/源極/漏極(Gate/Source/Drain)三電極、絕緣層以及半導體層構成。Gate電極控制著半導體層的工作區域(耗盡區或積累區)，從而控制著TFT的開關。所述半導體層上設有溝道，對于背溝道刻蝕(Back?Channel?Ethced，BCE)結構的TFT來說，所述溝道包括緊貼Gate電極的前導電溝道以及暴露于外界的背溝道，對于N型摻雜半導體層來說，當Gate電極加正偏壓，緊貼Gate電極的前導電溝道(前導電溝道和柵電極被絕緣層隔開)產生電子的積累，TFT處于打開狀態，當Source/Drain電極增加偏壓時，TFT中有電流通過。

雖然從空間位置上來說，TFT背溝道離前導電溝道的距離比較遠，但是TFT背溝道界面的性質對TFT輸出電性曲線也有至關重要的影響。對于背溝道刻蝕(Back?Channel?Ethced，BCE)結構的TFT來說，在將溝道刻開的過程中會對背溝道造成損傷，并且，損傷的背溝道暴露于空氣中，更容易引起由于水/氧的吸附而在背溝道中產生缺陷，造成TFT特性曲線在穩定性測試過程中的退化以及漏電的提升，器件穩定性降低。一種解決方法是采用具有蝕刻阻擋層(Etch?Stop?Layer，ESL)型結構的TFT，使用SiO_x將背溝道保護起來，然而SiO_x類物質對水的阻擋作用有限，另外，在此種結構中，金屬電極與半導體層的接觸一般通過過孔完成，則在實際生產中需增加一道光罩制程來形成過孔，延長了生產周期，提高生產成本。

石墨烯，作為目前已知世界上最薄，最堅硬的納米材料，因其具有良好的導電調控性，機械特性，導熱特性，從而成為當前研究熱點之一。根據報道，使用卷對卷方式生產的石墨烯薄膜具有極低的方塊電阻(<100Ω/□-1)，然而經過摻雜之后，又可以形成寬帶系的二維絕緣材料。其次，單層石墨烯對水/氧具有良好的阻絕作用，可以有效防止金屬的氧化。最后，目前也有很多成功的例子證明可以將單層/多層石墨烯薄膜從一種基底轉移到另一種基底而對薄膜的性能不造成明顯損害。

發明內容

本發明的目的在于提供一種TFT基板結構，通過在半導體層的溝道區上方設置有具有絕緣特性的改性石墨烯層，利用石墨烯隔絕水/氧的特性，對溝道區進行保護，使得TFT器件具有良好的I-V(電流-電壓)輸出性能及穩定性。

本發明的目的還在于提供一種TFT基板結構的制作方法，通過在半導體層上方形成石墨烯層，在制作完第二金屬層之后，以第二金屬層為掩模，對所述石墨烯層進行氟離子注入，在所述石墨烯層上對應半導體層的溝道區上方形成改性區域，所述改性區域的石墨烯層具有絕緣特性以及隔絕水/氧的特性，可以對溝道區形成保護，使制備的TFT器件具有良好的I-V(電流-電壓)輸出性能及穩定性。

為實現上述目的，本發明一種TFT基板結構，包括：基板、設于所述基板上的柵極、設于所述基板上覆蓋柵極的柵極絕緣層、設于所述柵極絕緣層上的半導體層、設于所述半導體層上的石墨烯層、及設于所述石墨烯層上的源、漏極；

其中，所述半導體層包括溝道區、及分別設于所述溝道區兩側的源極接觸區與漏極接觸區；

所述石墨烯層包括對應于所述溝道區上方的第一改性區域、對應于所述源、漏極外側的第二改性區域、及分別對應于所述源、漏極下方的第一、第二非改性區域，所述第一、第二改性區域的石墨烯層為摻雜了氟離子的石墨烯層，具有絕緣特性，所述第一、第二非改性區域的石墨烯層未進行任何摻雜，具有導電特性；

所述源、漏極分別經由所述第一、第二非改性區域的石墨烯層與所述半導體層的源極接觸區、漏極接觸區電性連接，所述第一改性區域的石墨烯層覆蓋所述半導體層的溝道區，對其形成保護。

所述基板是玻璃基板或塑料基板；所述柵極的材料是鉬、鈦、鋁、銅中的一種或多種的組合；所述柵極絕緣層的材料是氧化硅、氮化硅、或二者的組合。

所述半導體層為以下3種結構中的任意一種：

(Ⅰ)所述半導體層為一金屬氧化物半導體層；

(Ⅱ)所述半導體層為一非晶硅層；

(Ⅲ)所述半導體層包括一非晶硅層、及位于所述非晶硅層上且分別位于其兩側的第一、第二N型重摻雜非晶硅層。