[发明专利]栅极绝缘层、TFT、阵列基板、显示装置以及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及显示器领域，尤其涉及一种栅极绝缘层、薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)、阵列基板、显示装置以及制备方法。

背景技术

由于平板显示器，例如液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)，具有轻薄、省电等优点，目前已广泛应用于笔记本、台式机、数字相机、投影仪及平板电视等电子产品上。上述LCD主要为有源矩阵液晶显示器(Active Matrix Liquid Crystal Display，AM-LCD)模式。所述AM-LCD模式，是通过驱动电路部分的TFT作为开关，为像素电极输出信号，控制液晶的偏转的。

TFT的性能决定了LCD的显示品质。TFT的性能越高，LCD的显示品质参数中的响应时间越小，LCD的显示品质越高。而TFT性能的提高，主要取决于其内等效载流子的迁移率，TFT内的等效载流子的迁移率越高，开关频率越高，TFT的性能也就越高。

常见的TFT结构如图1所示，包括：玻璃基板11、栅极12、第一氮化硅层13、第二氮化硅层14、有源半导体层15和源电极/漏电极层16，其中，第一氮化硅层13和第二氮化硅层14构成栅极绝缘层，栅极12附于玻璃基板11之上，在栅极12和有源半导体层15之间涂覆栅极绝缘层(也即涂覆第一氮化硅层13和第二氮化硅层14)，源电极/漏电极层16涂覆在有源半导体层15之上。

在TFT的批量生产中，可采用非晶硅(amorphous Silicon，a-Si)作为有源半导体层，采用磷掺杂的N+非晶硅作为有源半导体层与源电极/漏电极层的接触层。非晶硅是一种直接能带半导体，其内电子在电场的作用下不需要声子的帮助就可以产生电流，但其内部有较多的缺陷(如悬挂键、空穴等)。

在图1所示的TFT中，载流子的迁移率较低，这是因为：

一方面，尽管TFT中非晶硅的载流子实际迁移率μ₀在10cm²/(V*s)左右，但由于作为有源半导体层的非晶硅缺陷数目太多，栅极所吸引的大部分电荷在流向源电极/漏电极层的过程中，被攫取在非晶硅的缺陷(如悬挂键、空穴等)中而无法提供导电能力，使得等效载流子迁移率低于1cm²(V*s)。

另一方面，有源半导体层和第二氮化硅层接触，形成界面区域，由于构成所述有源半导体层的氢化非晶硅(a-Si:H)和构成所述第二氮化硅层的氢化非晶氮化硅(a-SiN_x:H)是两种不同的非晶材料，由于晶体氮化硅为六方晶系，晶体硅为即金刚石结构，非晶氮化硅和非晶硅尽管是无定形态的，长程无序的，但是短程依然有序，部分仍然有短层的微晶或者亚晶存在的，因此，a-Si:H和a-SiN_x:H在结构上存在很大的差异，因而在a-Si:H与a-SiN_x:H的界面区域的原子排列非常混乱，存在着大量的畸变和缺陷(如空穴、位错、层错)。具体的，在靠近界面区域的a-Si:H层的势阱层中，存在着厚度约为的应变层和厚度约为的过渡层。应变层中含有大量的晶格畸变，过渡层中含有大量的空穴、位错，层错等缺陷。所述应变层和过渡层产生的晶格畸变和缺陷将会对载流子进行捕获和散射，相对而言，产生的缺陷对载流子的捕获和散射的能力更强，导致绝大部分的载流子在传输中损失，使得流入源电极/漏电极层的等效载流子迁移率低。

为了提高载流子的迁移率，通常在栅极绝缘层沉积完成之后，对栅极绝缘层表面进行氢气(H₂)等离子体处理，使得栅极绝缘层表面的未饱和键饱和，达到减少缺陷的目的。这种工艺可以在一定程度上提高载流子的迁移率，但是实验表明等效载流子迁移率仍然低于1cm²/(V*s)，导致TFT的性能较差。

综上所述，目前在TFT内载流子的迁移过程中，由于受到有源半导体层中非晶硅的缺陷以及界面区域中晶格畸变和缺陷的影响，导致大部分的载流子在传输过程中损失，即使对栅极绝缘层表面进行H₂等离子体处理，等效载流子迁移率仍然不高，使得TFT的性能较差。

发明内容

本发明实施例提供了一种栅极绝缘层、TFT、阵列基板、显示装置以及制备方法，用以解决现有技术中因TFT载流子迁移速率低导致TFT性能差的问题。

一种栅极绝缘层的制备方法，包括：

沉积第一氮化硅层和第二氮化硅层；

在所述第二氮化硅层上沉积氮掺杂非晶硅层。

一种薄膜晶体管制备方法，包括：利用上述栅极绝缘层的制备方法来制备栅绝缘层。