CN106847741A - 一种薄膜晶体管阵列基板制造方法、真空气相蒸发台及其控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种薄膜晶体管阵列基板制造方法、真空气相蒸发台及其控制方法，该制造方法包括在真空环境中加热容置在材料源中的栅极导电材料使含有栅极导电材料元素的蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在衬底上形成栅极；加热介电层导电材料和诱导剂使蒸气进行聚合反应后沉积在栅极导电层上形成介电层；加热有源层材料使蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在介电层上形成有源层；加热源漏极导电材料使蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在有源层上形成源漏极。采用本方案可以简化薄膜晶体管的制备过程，降低薄膜晶体管的制造成本，以及降低了人力成本，使薄膜晶体管阵列基板的制造工艺智能化。
Description
技术领域
本发明涉及阵列基板制造工艺技术领域，尤其涉及一种薄膜晶体管阵列基板制造方法、真空气相蒸发台及其控制方法。
背景技术
薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)技术是当前的主流显示技术，在该项技术中，薄膜晶体管阵列(TFT Array)是平板显示器件的重要组成部分，该部分是平板显示器件中像素单元的核心控制单元，制备薄膜晶体管阵列涉及到多个工序，比如离子溅射(sputtering)、化学气相沉积(chemical vapor deposition)、刻蚀(Etch)等，其中化学气相沉积步骤主要是针对薄膜晶体管中有源层及绝缘层的生成，整个薄膜晶体管的制备过程繁琐且耗时，而且薄膜晶体管图案的形成还涉及到曝光、显影等，曝光过程既需要昂贵的掩膜版，同时还需要光阻材料，现有薄膜晶体管阵列制备工艺示意图如图1所示。因此，为了简化薄膜晶体管阵列的制备过程，降低生产成本，提升薄膜晶体管相关产品的竞争力，亟需开发一种新型的薄膜晶体管器件的制备方法。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，包括在真空环境中执行的以下步骤：
加热容置在材料源中的栅极导电材料，以形成含有栅极导电材料元素的蒸气；使所述含有栅极导电材料元素的蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在衬底上，形成薄膜晶体管的栅极；
加热容置在材料源中的介电层导电材料和诱导剂，以形成含有介电层导电材料元素和诱导剂元素的蒸气；使所述含有介电层导电材料元素和诱导剂元素的蒸气进行聚合反应后沉积在所述栅极导电层上，形成介电层；
加热容置在材料源中的有源层材料，以形成含有有源层材料元素的蒸气；使所述含有有源层材料元素的蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在所述介电层上，形成有源层；
加热容置在材料源中的源漏极导电材料，以形成含有源漏极导电材料元素的蒸气；使所述含有源漏极导电材料元素的蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在所述有源层上，形成薄膜晶体管的源极和漏极。
本发明还提供了一种真空气相蒸发台，用于采用所述的制造方法来制造薄膜晶体管阵列基板，所述真空气相蒸发台包括：
真空罩；
设置在所述真空罩中的材料源；
用于对所述材料源内的材料进行加热的加热装置；
用于固定孔形掩膜版的固定装置。
在一个实施例中，所述真空气相蒸发台还包括：
控制器；
用于控制所述真空罩中的真空度的真空控制装置；
设置在所述真空罩中的材料源；
用于检测所述材料源中材料的温度、并将温度检测结果发送给所述控制器的温度检测装置；
用于检测所述材料源中材料的重量、并将重量检测结果发送给所述控制器的重量检测装置；
用于在所述控制器的控制下，将容置材料的材料源放入所述真空罩中，并在所述固定装置上安装孔形掩膜版的安装装置；
所述加热装置进一步用于在所述控制器的控制下对所述材料源内的材料进行加热。
在一个实施例中，所述温度检测装置包括温度传感器。
在一个实施例中，所述重量检测装置包括电磁平衡传感器或压力传感器。
在一个实施例中，所述控制器为中央处理器、嵌入式控制器、可编程逻辑控制器中的一种。
本发明还提供了一种用于控制真空气相蒸发台的方法，包括：
控制加热装置加热所述材料源，以使所述材料源中材料的温度维持在设定温度值；
采用安装装置将容置有栅极导电材料的材料源放入所述真空罩中，并在所述固定装置上安装相应孔形掩膜版；
采用重量检测装置检测所述材料源中栅极导电材料的重量；
当所述材料源中栅极导电材料的重量减少到第一重量值时，控制安装装置将容置介电材料和诱导剂的材料源放入所述真空罩中；
采用重量检测装置检测所述材料源中介电层材料和诱导剂的重量；
当所述材料源中介电层材料和诱导剂的重量减少到第二重量值时，控制安装装置将容置有有源层材料的材料源放入所述真空罩中，并在所述固定装置上安装相应孔形掩膜版；
采用重量检测装置检测所述材料源中有源层材料的重量；
当所述材料源中有源层材料的重量减少到第三重量值时，控制安装装置将容置有源漏极导电材料的材料源放入所述真空罩中，并在所述固定装置上安装相应孔形掩膜版；
采用重量检测装置检测所述材料源中源漏极导电材料的重量；
当所述材料源中源漏极导电材料的重量减少到第四重量值时，控制加热装置停止加热。
在一个实施例中，所述控制加热装置加热所述材料源，以使所述材料源中材料的温度维持在设定温度值，包括：
采用加热装置加热所述材料源；
采用温度检测装置检测所述材料源中材料的温度；
根据所述温度检测装置检测到的所述材料源中材料的温度来控制加热装置加热，以使所述材料源中材料的温度维持在设定温度值。
在一个实施例中，所述重量检测装置包括电磁平衡传感器或压力传感器。
在一个实施例中，所述温度检测装置包括温度传感器。
在一个实施例中，所述控制器为中央处理器、嵌入式控制器、可编程逻辑控制器中的一种。
与现有技术相比，本发明的一个或多个实施例可以具有如下优点：
(1)通过加热容置在材料源中的材料，以形成含有该材料元素的蒸气，使含有该材料元素的蒸气经过相应的孔形掩膜版后依次沉积在衬底上，形成薄膜晶体管阵列基板。与现有薄膜晶体管的制备工艺中采用的离子溅射、物理气相沉积、化学气相沉积、曝光、显影、刻蚀等多个工艺步骤相比，本方案仅采用一种真空热蒸镀工艺来制备薄膜晶体管，可以大大简化薄膜晶体管的制备过程。
(2)通过加热容置在材料源中的介电层导电材料和诱导剂，以形成含有介电层导电材料元素和诱导剂元素的蒸气；使所述含有介电层导电材料元素和诱导剂元素的蒸气进行聚合反应后沉积在所述栅极导电层上，形成介电层。由于化学气相沉积方法制备介电层所需的设备比较昂贵且耗时导致时间成本高，因而采用本方案还可以降低薄膜晶体管的制造成本。
(3)通过自动控制真空气相蒸发台来制造薄膜晶体管阵列基板，降低了人力成本，使薄膜晶体管阵列基板的制造工艺智能化。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明第一实施例的真空气相蒸发台的结构示意图
图2是根据本发明第一实施例的薄膜晶体管阵列基板制造方法的流程示意图；
图3是根据本发明第一实施例的形成栅极导电层的效果示意图；
图4是根据本发明第一实施例的形成介电层的效果示意图；
图5是根据本发明第一实施例的形成有源层的效果示意图；
图6是根据本发明一实施例的形成源漏极的效果示意图；
图7是根据本发明第二实施例的用于实现图1所示的薄膜晶体管阵列基板制造方法的真空气相蒸发台的方框原理图；
图8是根据本发明第三实施例的用于控制图7中的真空气相蒸发台的方法的流程示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，以下结合附图对本发明作进一步地详细说明。
第一实施例
在传统薄膜晶体管阵列基板制备工艺中，涉及到离子溅射、物理气相沉积、化学气相沉积、曝光、显影、刻蚀等多个步骤，制备工艺较为复杂，制造成本较高。
基于此，本实施例提供一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，以真空热蒸镀的方式制备薄膜晶体管阵列基板的栅极、介电层、有源层、源/漏极等各个功能层，简化薄膜晶体管阵列的制备过程，降低面板的生产成本，提升产品的竞争力。下面进行具体说明。
真空热蒸镀是将待成膜的物质置于真空中进行蒸发或升华，使之在衬底11表面析出的过程的一种工艺。图1为根据本发明第一实施例的真空气相蒸发台的结构示意图，如图所示，可以包括真空罩101、材料源102、加热装置103以及固定装置104，材料源102设置在真空罩101中，加热装置103用于用于对材料源102内的材料进行加热，固定装置104用于固定孔形掩膜版105。可根据不同膜层来选取与其相对应的孔形掩膜版。下面对如何采用图1中的真空气相蒸发台来制造薄膜晶体管阵列基板进行详细说明。
图2是根据本发明第一实施例的薄膜晶体管阵列基板的制造方法的流程示意图。如图2所示，可以包括在真空环境中执行的以下步骤S210至S240。
在S210中，加热容置在材料源102中的栅极导电材料，以形成含有栅极导电材料元素的蒸气；使所述含有栅极导电材料元素的蒸气经过如图3所示的孔形掩膜版10后沉积在衬底11上，形成如图3所示的薄膜晶体管的栅极导电层301。孔形掩膜版10与薄膜晶体管的栅极导电层301的图案相对应。
栅极金属加热至蒸发温度，然后蒸汽从真空室转移，在低温衬底上凝结。该工艺在真空中进行，栅极金属蒸汽到达表面不会氧化。需要图案化的膜层都有其对应的孔型掩膜版，含有栅极导电材料元素的蒸气经过孔形掩膜版10后沉积在衬底11上，即可形成薄膜晶体管的栅极导电层301。
在S220中，加热容置在材料源102中的介电层导电材料和诱导剂，以形成含有介电层导电材料元素和诱导剂元素的蒸气；使所述含有介电层导电材料元素和诱导剂元素的蒸气进行聚合反应后沉积在所述栅极导电层301上，形成如图4所示的介电层401。如图4所示，由于介电层401是整面的，不需要孔型掩膜版。
介电层导电材料和诱导剂都是小分子材料，经过加热蒸发形成蒸汽后，自动进行聚合反应生成大分子的聚合物沉积在栅极导电层301上，形成介电层401。
在S230中，加热容置在材料源102中的有源层材料，以形成含有有源层材料元素的蒸气；使所述含有有源层材料元素的蒸气经过孔形掩膜版20后沉积在所述介电层401上，形成如图5所示的有源层501。孔形掩膜版20与薄膜晶体管的有源层501的图案相对应。
在S240中，加热容置在材料源102中的源漏极导电材料，以形成含有源漏极导电材料元素的蒸气；使所述含有源漏极导电材料元素的蒸气经过孔形掩膜版30后沉积在所述有源层501上，形成如图6所示的薄膜晶体管的源极601和漏极602。孔形掩膜版30与薄膜晶体管的源极601和漏极602的图案相对应。
第二实施例
由于图1的真空气相蒸发台需要人工更换掩膜版105和材料源102，一方面人工操作容易产生失误，另一方面浪费人力成本，不够智能化。针对该技术问题，本实施例提供了一种真空气相蒸发台，能够智能地检测与控制，下面进行详细说明。
图7是根据本发明第二实施例的用于实现图1所示的薄膜晶体管阵列基板制造方法的真空气相蒸发台的方框原理图。值得注意的是，在图7中，细实线表示电信号连接，粗实线表示机械连接。
本实施例所述的真空气相蒸发台主要包括真空罩101、控制器701、真空控制装置702、材料源102、加热装置103、温度检测装置703、重量检测装置704、固定装置104和安装装置705。
具体地，控制器701为中央处理器、嵌入式控制器、可编程逻辑控制器中的一种。
真空控制装置702用于控制所述真空罩101中的真空度。
材料源102设置在真空罩101中。
加热装置103用于在所述控制器701的控制下对所述材料源102内的材料进行加热。
温度检测装置703用于检测材料源102中材料的温度、并将温度检测结果发送给所述控制器701。所述温度检测装置703优选地包括温度传感器。
重量检测装置704用于检测所述材料源102中材料的重量、并将重量检测结果发送给所述控制器701。优选的，所述重量检测装置704包括电磁平衡传感器或压力传感器。
固定装置104用于固定孔形掩膜版。
安装装置705用于在所述控制器701的控制下，将容置材料的材料源102放入所述真空罩101中，并在所述固定装置104上安装孔形掩膜版。
本实施例提供的真空气相蒸发台的改进点主要在于：
(1)增加了控制器701，该控制器701可以根据温度检测装置703控制加热装置103，以及根据重量检测装置704控制安装装置705。
(2)将图1中的加热装置103改进为用于在所述控制器701的控制下对所述材料源102内的材料进行加热的加热装置103，加热装置103可以被控制器701控制以维持材料源102中材料的温度或者工艺结束后停止加热。
(3)增加了温度检测装置703，用于检测所述材料源102中材料的温度、并将温度检测结果发送给所述控制器701。
(4)增加了重量检测装置704，用于检测所述材料源102中材料的重量、并将重量检测结果发送给所述控制器701。
(5)增加了安装装置705，用于在所述控制器701的控制下，将容置材料的材料源102放入所述真空罩101中，并在所述固定装置104上安装孔形掩膜版。
因此，通过自动控制真空气相蒸发台来制造薄膜晶体管阵列基板，降低了人力成本，使薄膜晶体管阵列基板的制造工艺智能化。
第三实施例
图8为根据本发明第三实施例的用于控制图7中的真空气相蒸发台的方法的流程示意图。如图8所示，可以包括如下步骤S801至S810。
在S801中，控制加热装置103加热所述材料源102，以使所述材料源102中材料的温度维持在设定温度值。
进一步地，本步骤S801还可以包括以下子步骤：
S8011，采用加热装置103加热所述材料源102；
S8012，采用温度检测装置703检测所述材料源102中材料的温度；
在子步骤S8012中，所述温度检测装置703包括温度传感器，但不仅限于温度传感器，只要能检测温度的装置都可以。
S8013，根据所述温度检测装置703检测到的所述材料源102中材料的温度来控制加热装置103加热，以使所述材料源102中材料的温度维持在设定温度值。
在S802中，采用安装装置705将容置有栅极导电材料的材料源102放入所述真空罩101中，并在所述固定装置104上安装孔形掩膜版10。
在S803中，采用重量检测装置704检测所述材料源102中栅极导电材料的重量。
在步骤S803中，所述重量检测装置704包括电磁平衡传感器或压力传感器，但不仅限于电磁平衡传感器或压力传感器，只要能检测重量的装置都可以。
在S804中，当所述材料源102中栅极导电材料的重量减少到第一重量值时，控制安装装置705将容置介电材料和诱导剂的材料源102放入所述真空罩101中。
在S805中，采用重量检测装置704检测所述材料源102中介电层材料和诱导剂的重量。
在S806中，当所述材料源102中介电层材料和诱导剂的重量减少到第二重量值时，控制安装装置705将容置有有源层材料的材料源102放入所述真空罩101中，并在所述固定装置104上安装孔形掩膜版20。
在S807中，采用重量检测装置704检测所述材料源102中有源层材料的重量。
在S808中，当所述材料源102中有源层材料的重量减少到第三重量值时，控制安装装置705将容置有源漏极导电材料的材料源102放入所述真空罩101中，并在所述固定装置104上安装孔形掩膜版30。
在S809中，采用重量检测装置704检测所述材料源102中源漏极导电材料的重量。
在S810中，当所述材料源102中源漏极导电材料的重量减少到第四重量值时，控制加热装置103停止加热。
优选的，所述控制器701为中央处理器、嵌入式控制器、可编程逻辑控制器中的一种，但不仅限于这三种控制器。
综上，采用上述控制真空气相蒸发台的方法制造薄膜晶体管阵列基板，降低了人力成本，使薄膜晶体管阵列基板的制造工艺智能化。
以上所述，仅为本发明的具体实施案例，本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术的技术人员在本发明所述的技术规范内，对本发明的修改或替换，都应在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种薄膜晶体管阵列基板的制造方法，包括在真空环境中执行的以下步骤：
加热容置在材料源中的栅极导电材料，以形成含有栅极导电材料元素的蒸气；使所述含有栅极导电材料元素的蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在衬底上，形成薄膜晶体管的栅极；
加热容置在材料源中的介电层导电材料和诱导剂，以形成含有介电层导电材料元素和诱导剂元素的蒸气；使所述含有介电层导电材料元素和诱导剂元素的蒸气进行聚合反应后沉积在所述栅极导电层上，形成介电层；
加热容置在材料源中的有源层材料，以形成含有有源层材料元素的蒸气；使所述含有有源层材料元素的蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在所述介电层上，形成有源层；
加热容置在材料源中的源漏极导电材料，以形成含有源漏极导电材料元素的蒸气；使所述含有源漏极导电材料元素的蒸气经过相应的孔形掩膜版后沉积在所述有源层上，形成薄膜晶体管的源极和漏极。
2.一种真空气相蒸发台，其特征在于，用于采用如权利要求1所述的制造方法来制造薄膜晶体管阵列基板，所述真空气相蒸发台包括：
真空罩；
设置在所述真空罩中的材料源；
用于对所述材料源内的材料进行加热的加热装置；
用于固定孔形掩膜版的固定装置。
3.根据权利要求2所述的真空气相蒸发台，其特征在于，所述真空气相蒸发台还包括：
控制器；
用于控制所述真空罩中的真空度的真空控制装置；
用于检测所述材料源中材料的温度、并将温度检测结果发送给所述控制器的温度检测装置；
用于检测所述材料源中材料的重量、并将重量检测结果发送给所述控制器的重量检测装置；
用于在所述控制器的控制下，将容置材料的材料源放入所述真空罩中，并在所述固定装置上安装孔形掩膜版的安装装置；
所述加热装置进一步用于在所述控制器的控制下对所述材料源内的材料进行加热。
4.根据权利要求3所述的真空气相蒸发台，其特征在于，所述温度检测装置包括温度传感器。
5.根据权利要求3所述的真空气相蒸发台，其特征在于，所述重量检测装置包括电磁平衡传感器或压力传感器。
6.根据权利要求3所述的真空气相蒸发台，其特征在于，所述控制器为中央处理器、嵌入式控制器、可编程逻辑控制器中的一种。
7.一种用于控制如权利要求3所述的真空气相蒸发台的方法，其特征在于，包括：
控制加热装置加热所述材料源，以使所述材料源中材料的温度维持在设定温度值；
采用安装装置将容置有栅极导电材料的材料源放入所述真空罩中，并在所述固定装置上安装相应孔形掩膜版；
采用重量检测装置检测所述材料源中栅极导电材料的重量；
当所述材料源中栅极导电材料的重量减少到第一重量值时，控制安装装置将容置介电材料和诱导剂的材料源放入所述真空罩中；
采用重量检测装置检测所述材料源中介电层材料和诱导剂的重量；
当所述材料源中介电层材料和诱导剂的重量减少到第二重量值时，控制安装装置将容置有有源层材料的材料源放入所述真空罩中，并在所述固定装置上安装相应孔形掩膜版；
采用重量检测装置检测所述材料源中有源层材料的重量；
当所述材料源中有源层材料的重量减少到第三重量值时，控制安装装置将容置有源漏极导电材料的材料源放入所述真空罩中，并在所述固定装置上安装相应孔形掩膜版；
采用重量检测装置检测所述材料源中源漏极导电材料的重量；
当所述材料源中源漏极导电材料的重量减少到第四重量值时，控制加热装置停止加热。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述控制加热装置加热所述材料源，以使所述材料源中材料的温度维持在设定温度值，包括：
采用加热装置加热所述材料源；
采用温度检测装置检测所述材料源中材料的温度；
根据所述温度检测装置检测到的所述材料源中材料的温度来控制加热装置加热，以使所述材料源中材料的温度维持在设定温度值。
9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述重量检测装置包括电磁平衡传感器或压力传感器。
10.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述温度检测装置包括温度传感器。
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