CN110400832A - 阵列基板的制备方法及阵列基板 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种阵列基板的制备方法，包括以下步骤：在玻璃基板上沉积第一金属层，作为阵列基板的栅极；在所述栅极上沉积所述阵列基板的栅绝缘层；在所述栅绝缘层上沉积金属硫化物层，作为所述阵列基板的有源层；在所述有源层上沉积第二金属层，并对所述第二金属进行涂覆蚀刻，以形成所述阵列基板的金属源极和金属漏极。在所述金属源极和所述金属漏极上沉积绝缘保护层。本发明还公开了一种阵列基板。达成了显示面板的亮度及PPI的效果。
Description
技术领域
本发明涉及电器领域，尤其涉及阵列基板的制备方法及阵列基板。
背景技术
阵列基板的制备是TFT(Thin Film Transistor，薄膜晶体管)生产开发过程中的关键工序，在制备阵列基板时，需要在玻璃基板上沉积导电层和功能薄膜图形，以实现对液晶的电学驱动。
目前，TFT显示面板通常使用α-Si(Thin Film Transistor，非晶硅)作为阵列基板有源层的电子传输通道，但是由于α-Si的开关所占的像素面积较大，这样导致显示面板的显示亮度和PPI(Pixels Per Inch，每英寸拥有的像素数量)较低的缺点。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种阵列基板的制备方法及阵列基板，旨在达成提高显示面板的显示亮度及PPI的效果。
为实现上述目的，本发明提供一种阵列基板的制备方法，所述阵列基板的制备方法包括以下步骤：
在玻璃基板上沉积第一金属层，作为阵列基板的栅极；
在所述栅极上沉积所述阵列基板的栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上沉积金属硫化物层，作为所述阵列基板的有源层；
在所述有源层上沉积第二金属层，并对所述第二金属进行涂覆蚀刻，以形成所述阵列基板的金属源极和金属漏极。
在所述金属源极和所述金属漏极上沉积绝缘保护层。
可选地，所述在所述栅极上沉积所述阵列基板的栅绝缘层的步骤包括：
S1、向原子层沉积反应腔打入第一前驱体；
S2、在5秒～30秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
S3、向所述原子层沉积反应腔打入第二前驱体；
S4、在3秒～30秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔5秒～50秒；
将所述步骤S1至步骤S4重复执行200次～1000次，以在所述栅极上沉积所述栅绝缘层。
可选地，所述栅绝缘层为氮化硅层；所述第一前驱体为正硅酸酯、正硅酸甲酯、三氨基硅或二氨基硅；所述第二前驱体为NH3、N2或N2H4。
可选地，所述栅绝缘层的沉积温度为80℃～200℃，沉积压强为0.01Torr～5Torr。
可选地，所述通过原子层沉积法在所述栅绝缘层上沉积金属硫化物层的步骤包括：
S10、向原子层沉积反应腔打入第三前驱体；
S20、在2秒～20秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
S30、向所述原子层沉积反应腔打入第四前驱体；
S40、在2秒～20秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
将所述步骤S10至步骤S40重复执行300次～2000，以在所述栅绝缘层上沉积所述金属硫化物层，作为所述阵列基板的有源层。
可选地，所述有源层为金属硫化物层；所述第三前驱体为六羰基钼、四氯化钛、钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四氨基钛、二氨基钛或者钨、铌或铼的氯化物；所述第四前驱体为CH3SSCH3、H2S或SF6。
可选地，所述金属硫化物层的沉积温度为100℃～150℃，沉积压强为0.01Torr～5Torr。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种阵列基板，所述阵列基板包括依次叠设的玻璃衬底、作为栅极的第一金属层、栅绝缘层、有源层、第二金属层及钝化层，其中，所述有源层的材质为金属硫化物，所述第二金属层包括间隔设置的金属源极和金属漏极。
可选地，所述有源层、所述栅绝缘层及/或所述钝化层通过原子层沉积法制备。
此外，为实现上述目的，本发明还提供一种阵列基板的制备方法，所述阵列基板的制备方法包括以下步骤：
在玻璃基板上沉积第一金属层，作为阵列基板的栅极；
在所述栅极上沉积所述阵列基板的栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上沉积金属硫化物层，作为所述阵列基板的有源层，其中，所述金属硫化物层基于第一前驱体和第二前驱体通过原子沉积法制备，其沉积温度为100℃～150℃，沉积压强为0.01Torr～5Torr，所述第一前驱体为六羰基钼、四氯化钛、钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四氨基钛、二氨基钛或者钨、铌或铼的氯化物，所述第二前驱体为CH3SSCH3、H2S或SF6；
在所述有源层上沉积第二金属层，并对所述第二金属进行涂覆蚀刻，以形成所述阵列基板的金属源极和金属漏极。
在所述金属源极和所述金属漏极上沉积绝缘保护层。
本发明实施例提出的一种阵列基板的制备方法及阵列基板，通过原子沉积法沉积出了具有多次层结构的MoS2材质的有源层作为阵列基板电子传输的通道，其中，单层MoS2的电子迁移率达到100cm2/vs，开关率达到108，同时，MoS2在可见光范围内透过率高，可以提高TFT阵列基板的开口率，从而达成了提高显示面板的亮度及PPI的效果
附图说明
图1是本发明实施例方案涉及的阵列基板的剖面结构示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
首先，对本发明实施例提供的阵列基板的制备方法进行简要概述。
本发明实施例提供的阵列基板的制备方法包括以下步骤：
1、在玻璃基板上沉积第一金属层，作为阵列基板的栅极，其中，所述第一金属层可以通过磁控溅射法沉积所述第一金属层。在通过磁控溅射法沉积第一金属层时，可以以Cr、Mo、Al、Cu或者Ag作为靶材，以惰性气体作为溅射气体，例如，溅射气体可以是Ar。然后对第一金属层进行掩膜工艺和光刻工艺，以形成阵列基板的栅极。
2、在所述栅极上沉积所述阵列基板的栅绝缘层。其中，所述栅绝缘层可以通过原子层沉积法制备，在栅绝缘层制备时，可以将已沉积栅极玻璃衬底至于原子层沉积反应腔内，然后将原子层沉积反应腔的温度设置为80℃～200℃，压强设置为为0.01Torr～5Torr，再根据以下步骤沉积氮化硅层：
S1、向原子层沉积反应腔打入第一前驱体；
S2、在5秒～30秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
S3、向所述原子层沉积反应腔打入第二前驱体；
S4、在3秒～30秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔5秒～50秒；
将所述步骤S1至步骤S4重复执行200次～1000次，以在所述栅极上沉积所述氮化硅层。
其中，所述第一前驱体为正硅酸酯、正硅酸甲酯、三氨基硅或二氨基硅；所述第二前驱体为NH3、N2或N2H4。
在所述氮化硅层沉积完成时，对氮化硅层进行掩膜工艺和光刻工艺，以形成阵列基板的栅绝缘层。
3、在所述栅绝缘层上沉积金属硫化物层，作为所述阵列基板的有源层。其中，所述有源层可以通过原子层沉积法沉积，在金属硫化物层沉积时，可以将已沉积栅极和栅绝缘层的玻璃衬底至于原子层沉积反应腔内，然后将原子层沉积反应腔的温度设置为100℃～150℃，压强设置为为0.01Torr～5Torr，再根据以下步骤沉积金属硫化物层：
S10、向原子层沉积反应腔打入第三前驱体；
S20、在2秒～20秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
S30、向所述原子层沉积反应腔打入第四前驱体；
S40、在2秒～20秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
将所述步骤S10至步骤S40重复执行300次～2000，以在所述栅绝缘层上沉积所述金属硫化物层，并对所述金属硫化物层进行掩膜工艺和光刻工艺，以形成所述阵列基板的有源层。
4、在所述有源层上沉积第二金属层，并对所述第二金属进行涂覆蚀刻，以形成所述阵列基板的金属源极和金属漏极。其中，所述第二金属层可以通过磁控溅射法沉积，在通过磁控溅射法沉积第二金属层时，可以以Cr、Mo、Al、Cu或者Ag作为靶材，以惰性气体作为溅射气体，例如，溅射气体可以是Ar。然后对第二金属层进行掩膜工艺和光刻工艺，以形成阵列基板的金属源极和金属漏极。
5、在所述金属源极和所述金属漏极上沉积绝缘保护层，其中，所述绝缘保护层也称为钝化层，所述绝缘保护层可以通过原子层沉积法或者化学气象沉积法进行沉积，在通过化学气象沉积法沉积所述绝缘保护层时，可以氮气和三氨基硅作为沉积的前驱体，沉积出材质为氮化硅的绝缘保护层。可以理解的是，也可以以其它前驱体沉积出其它材质的绝缘保护层，例如，以氧气和三氨基硅作为沉积的前驱体，沉积出材质为氧化硅的绝缘保护层，在此，不再赘述。
本发明通过原子沉积法沉积出多层金属硫化物材质的有源层，由于金属硫化物从单层转变成多层时，其能带结构也发生了变化，由间接带隙转变成直接带隙，并且发生了谷间自旋耦合，使得金属硫化物可以和各种二维材料结合制备异质结，并且很少出现晶格失配的问题。因此，由材质为层状的金属硫化物的有源层的阵列基板制备的显示面板，具有更优异的光电性能，达成了提高显示面板的显示亮度及PPI的效果。
在一实施例中，本发明所述的阵列基板的制备方法包括以下步骤：
A、在磁控溅射开始时，将玻璃基板置于磁控溅射腔体内，然后先将磁控溅射腔体内抽至真空(本底真空度小于10-5Pa数量级以下)，并选取Ag材质的薄膜作为靶材。然后向真空腔体内通入Ar作为溅射气体(纯度大于99.99％)进行溅射。
在通过磁控溅射在玻璃衬底上沉积出第一金属层时，可以对第一金属层进行清洗，然后在第一金属层上涂布一层光刻胶，然后进行曝光工艺，把掩模板上的图形转印到光刻胶上，再进行显影，被紫外线照射了的光刻胶溶解到显影液中，最后进行湿法或干法刻蚀，把没有光刻胶保护的区域的薄膜刻蚀掉，最后用剥离液把光刻胶剥离，则沉积薄膜形成了与光刻胶图案一致的图形，即在玻璃衬底上形成了栅极。
B、将形成了栅极的玻璃衬底至于原子层沉积反应腔，并将原子层沉积反应腔内的温度调节至110℃，压强调节至2Torr(压强与温度可以根据不同的生产需求适当修正)再执行以下步骤：
S1、向原子层沉积反应腔打入正硅酸酯，其中，打入正硅酸酯的时长为0.02秒；
S2、使正硅酸酯在原子层沉积反应腔内停留10秒，当正硅酸酯在原子层沉积反应腔内停留的时间达到10秒时，向原子层沉积反应腔内通入惰性气体Ar，以惰性气体Ar吹扫原子层沉积反应腔5秒，以清除原子层沉积反应腔中的正硅酸酯；
S3、向原子层沉积反应腔打入NH3，其中，打入NH3的时长为0.02秒；
S4、使NH3在原子层沉积反应腔内停留20秒，当NH3在原子层沉积反应腔内停留的时间达到20秒时，向原子层沉积反应腔内通入惰性气体Ar，以惰性气体Ar吹扫原子层沉积反应腔20秒，以清除原子层沉积反应腔中的NH3；
将所述步骤S1至步骤S4重复执行500次，以在所述栅极上沉积氮化硅层。然后对氮化硅层进行清洗，并在氮化硅层上涂布一层光刻胶，再进行曝光工艺，把掩模板上的图形转印到光刻胶上，再进行显影，被紫外线照射了的光刻胶溶解到显影液中，最后进行湿法或干法刻蚀，把没有光刻胶保护的区域的薄膜刻蚀掉，最后用剥离液把光刻胶剥离，则沉积薄膜形成了与光刻胶图案一致的图形，即在形成了栅极的玻璃衬底形成了栅绝缘层。
C、将形成了栅极及栅绝缘层的玻璃衬底至于原子层沉积反应腔，并将原子层沉积反应腔内的温度调节至100℃，压强调节至1Torr(压强与温度可以根据不同的生产需求适当修正)再执行以下步骤：
S10、向原子层沉积反应腔打入六羰基钼，其中，打入六羰基钼的时长为0.02秒；
S20、使六羰基钼在原子层沉积反应腔内停留5秒，当六羰基钼在原子层沉积反应腔内停留的时间达到5秒时，向原子层沉积反应腔内通入惰性气体Ar，以惰性气体Ar吹扫原子层沉积反应腔10秒，以清除原子层沉积反应腔中的六羰基钼；
S30、向原子层沉积反应腔打入CH3SSCH3，其中，打入NH3的时长为0.01秒；
S40、使CH3SSCH3在原子层沉积反应腔内停留5秒，当CH3SSCH3在原子层沉积反应腔内停留的时间达到5秒时，向原子层沉积反应腔内通入惰性气体Ar，以惰性气体Ar吹扫原子层沉积反应腔5秒，以清除原子层沉积反应腔中的CH3SSCH3；
将所述步骤S10至步骤S40重复执行600次，以在所述栅绝缘层上沉积MoS2层。然后对MoS2进行清洗，并在MoS2上涂布一层光刻胶，再进行曝光工艺，把掩模板上的图形转印到光刻胶上，再进行显影，被紫外线照射了的光刻胶溶解到显影液中，最后进行湿法或干法刻蚀，把没有光刻胶保护的区域的薄膜刻蚀掉，最后用剥离液把光刻胶剥离，则沉积薄膜形成了与光刻胶图案一致的图形，即在形成了栅极和栅绝缘层的玻璃衬底形成了有源层。
D、在磁控溅射开始时，将形成了栅极、栅绝缘层及有源层的玻璃衬底置于磁控溅射腔体内，然后先将磁控溅射腔体内抽至真空(本底真空度小于10-5Pa数量级以下)，并选取Ag材质的薄膜作为靶材。然后向真空腔体内通入Ar作为溅射气体(纯度大于99.99％)进行溅射。
在通过磁控溅射在玻璃衬底上沉积出第二金属层时，可以对第二金属层进行清洗，然后在第二金属层上涂布一层光刻胶，然后进行曝光工艺，把掩模板上的图形转印到光刻胶上，再进行显影，被紫外线照射了的光刻胶溶解到显影液中，最后进行湿法或干法刻蚀，把没有光刻胶保护的区域的薄膜刻蚀掉，最后用剥离液把光刻胶剥离，则沉积薄膜形成了与光刻胶图案一致的图形，即在形成了栅极、栅绝缘层及有源层的玻璃衬底上形成了金属源极和金属漏极。
E、在所述金属源极和所述金属漏极上沉积氮化硅层，所述氮化硅层可以通过化学气象沉积法进行沉积，在通过化学气象沉积法沉积所述氮化硅层时，以氮气和三氨基硅作为沉积的前驱体，沉积出氮化硅层。
然后对氮化硅层进行清洗，并在氮化硅层上涂布一层光刻胶，再进行曝光工艺，把掩模板上的图形转印到光刻胶上，再进行显影，被紫外线照射了的光刻胶溶解到显影液中，最后进行湿法或干法刻蚀，把没有光刻胶保护的区域的薄膜刻蚀掉，最后用剥离液把光刻胶剥离，则沉积薄膜形成了与光刻胶图案一致的图形，即在形成了绝缘保护层，完成阵列基板的制备。
在本实施例中，通过原子沉积法沉积出了具有多次层结构的MoS2材质的有源层作为阵列基板电子传输的通道，其中，单层MoS2的电子迁移率达到100cm2/vs，开关率达到108，同时，MoS2在可见光范围内透过率高，可以提高TFT阵列基板的开口率，从而达成了提高显示面板的亮度及PPI的效果。
同时，采用原子层沉积技术制备的MoS2材质的有源层与金属源极及金属漏极的表面接触紧密，接触电阻小，制备工艺简单方便，并且在整个工艺流程中的制备温度低于150度，适合于制备柔性电子器件。
本发明还提供一种阵列基板，如图1所示，在本发明的另一实施例中所述阵列基板包括依次叠设的玻璃衬底101、作为栅极的第一金属层102、栅绝缘层103、有源层104、第二金属层105及钝化层106，其中，所述有源层104的材质为金属硫化物，所述第二金属层105包括间隔设置的金属源极和金属漏极。
在本实施，所述有源层104为通过原子层沉积法制备的多层结构的MoS2材质的有源层，所述栅绝缘层103通过原子层沉积法制备的多层结构的氮化硅材质的栅绝缘层，由于单层MoS2的电子迁移率达到100cm2/vs，开关率达到108，同时，MoS2在可见光范围内透过率高，从而达成了提高TFT阵列基板的开口率的效果，进一步地达成了提高显示面板的亮度及PPI的效果。
同时通过原子层沉积法制备的多层结构的氮化硅材质的栅绝缘层达成了使制备工艺更加简单方便的效果。
需要说明的是，在本文中，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过程、方法、物品或者系统不仅包括那些要素，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过程、方法、物品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者系统中还存在另外的相同要素。
以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种阵列基板的制备方法，其特征在于，所述阵列基板的制备方法包括以下步骤：
在玻璃基板上沉积第一金属层，作为阵列基板的栅极；
在所述栅极上沉积所述阵列基板的栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上沉积金属硫化物层，作为所述阵列基板的有源层；
在所述有源层上沉积第二金属层，并对所述第二金属进行涂覆蚀刻，以形成所述阵列基板的金属源极和金属漏极。
在所述金属源极和所述金属漏极上沉积绝缘保护层。
2.如权利要求1所述的阵列基板的制备方法，其特征在于，所述在所述栅极上沉积所述阵列基板的栅绝缘层的步骤包括：
S1、向原子层沉积反应腔打入第一前驱体；
S2、在5秒～30秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
S3、向所述原子层沉积反应腔打入第二前驱体；
S4、在3秒～30秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔5秒～50秒；
将所述步骤S1至步骤S4重复执行200次～1000次，以在所述栅极上沉积所述栅绝缘层。
3.如权利要求2所述的阵列基板的制备方法，其特征在于，所述栅绝缘层为氮化硅层；所述第一前驱体为正硅酸酯、正硅酸甲酯、三氨基硅或二氨基硅；所述第二前驱体为NH3、N2或N2H4。
4.如权利要求2所述的阵列基板的制备方法，其特征在于，所述栅绝缘层的沉积温度为80℃～200℃，沉积压强为0.01Torr～5Torr。
5.如权利要求1所述的阵列基板的制备方法，其特征在于，所述通过原子层沉积法在所述栅绝缘层上沉积金属硫化物层的步骤包括：
S10、向原子层沉积反应腔打入第三前驱体；
S20、在2秒～20秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
S30、向所述原子层沉积反应腔打入第四前驱体；
S40、在2秒～20秒后，以惰性气体吹扫所述反应腔3秒～30秒；
将所述步骤S10至步骤S40重复执行300次～2000，以在所述栅绝缘层上沉积所述金属硫化物层，作为所述阵列基板的有源层。
6.如权利要求5所述的阵列基板的制备方法，其特征在于，所述有源层为金属硫化物层；所述第三前驱体为六羰基钼、四氯化钛、钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四氨基钛、二氨基钛或者钨、铌或铼的氯化物；所述第四前驱体为CH3SSCH3、H2S或SF6。
7.如权利要求5所述的阵列基板的制备方法，其特征在于，所述金属硫化物层的沉积温度为100℃～150℃，沉积压强为0.01Torr～5Torr。
8.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括依次叠设的玻璃衬底、作为栅极的第一金属层、栅绝缘层、有源层、第二金属层及钝化层，其中，所述有源层的材质为金属硫化物，所述第二金属层包括间隔设置的金属源极和金属漏极。
9.如权利要求8所述阵列基板，其特征在于，所述有源层、所述栅绝缘层及/或所述钝化层通过原子层沉积法制备。
10.一种阵列基板的制备方法，其特征在于，所述阵列基板的制备方法包括以下步骤：
在玻璃基板上沉积第一金属层，作为阵列基板的栅极；
在所述栅极上沉积所述阵列基板的栅绝缘层；
在所述栅绝缘层上沉积金属硫化物层，作为所述阵列基板的有源层，其中，所述金属硫化物层基于第一前驱体和第二前驱体通过原子沉积法制备，其沉积温度为100℃～150℃，沉积压强为0.01Torr～5Torr，所述第一前驱体为六羰基钼、四氯化钛、钛酸四丁酯、四异丙醇钛、四氨基钛、二氨基钛或者钨、铌或铼的氯化物，所述第二前驱体为CH3SSCH3、H2S或SF6；
在所述有源层上沉积第二金属层，并对所述第二金属进行涂覆蚀刻，以形成所述阵列基板的金属源极和金属漏极。
在所述金属源极和所述金属漏极上沉积绝缘保护层。
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