CN111554694A - 一种阵列基板、其制作方法及显示面板、显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种阵列基板、其制作方法及显示面板、显示装置，包括衬底基板，依次位于衬底基板上的导电层、硅基中间层和绝缘层；其中，硅基中间层与导电层、绝缘层之间通过化学键固定连接。通过在导电层(例如电极)和绝缘层之间设置通过化学键与二者固定连接的硅基中间层，有效提升了导电层与绝缘层之间的粘附力，防止了导电层与绝缘层在膜层内应力下由于粘附性差而发生鼓包，此外，硅基中间层与导电层的化学键可以有效钉扎导电层中的原子(例如铜原子)，避免制程中的高温环境下导电层向绝缘层扩散生长而造成的该导电层(例如栅极金属层)与后续导电层(例如源漏极金属层)之间的短路不良。由此提高了产品良率。

Description

一种阵列基板、其制作方法及显示面板、显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种阵列基板、其制作方法及显示面板、显示装置。
背景技术
现有平板显示设备主要包括液晶显示(Liquid Crystal Display，LCD)设备和有机电致发光显示(Organic Light Emitting Display，OLED)设备。以非晶硅基(amorphousSilicon，a-Si)作为有源层的薄膜晶体管由于自身电子迁移率低的固有缺陷，越来越无法满足人们对高分辨率、高刷新率、全面屏等高端产品的需求，氧化物半导体(如铟镓锌氧化物，Indium Gallium Zinc Oxide，IGZO)具有高的电子迁移率(约为a-Si的10倍)，良好的开关比，而且比低温多晶硅(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)制程简单、成本低，成为未来高端显示产品最具潜力的有源层材料。
然而，氧化物半导体显示器在生产过程中也存在一些难题，IGZO作为有源层的材料对氢和水十分敏感，绝缘材料必须采用阻水性能比较强的氧化硅(SiOx)材料，但是SiOx薄膜内应力一般表现为较大的负应力(约-350Mpa)，而作为电极材料的Cu薄膜一般表现为正应力(约300Mpa)，可见，电极与绝缘层之间存在较大应力差，加之电极与绝缘层之间主要以范德华力连接，粘附性较差，实际生产中经常发生电极与绝缘层之间出现鼓包不良；此外，氧化物有源层和绝缘层的制作过程中一般会用较高的温度，该高温会使得Cu向绝缘层内生长形成铜须而击穿绝缘层，使绝缘层失效，形成短路(Short)不良，严重影响产品良率。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种阵列基板、其制作方法及显示面板、显示装置，用以提高产品良率。
因此，本发明实施例提供的一种阵列基板，包括：衬底基板，位于所述衬底基板上的导电层，位于所述导电层背离所述衬底基板一侧的绝缘层，以及位于所述导电层与所述绝缘层之间的硅基中间层；其中，
所述硅基中间层与所述导电层、所述绝缘层之间通过化学键固定连接。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述硅基中间层，包括：3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷和聚碳硅烷其中之一或任意组合。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述导电层为栅极金属层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，还包括：依次位于所述绝缘层背离所述衬底基板一侧的氧化物有源层和源漏极金属层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，所述导电层为源漏极金属层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，还包括：位于所述绝缘层背离所述衬底基板一侧的像素电极层。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种阵列基板的制作方法，包括：
提供一衬底基板；
在所述衬底基板上形成导电层；
将具有所述导电层的所述衬底基板置于长链硅烷类混合溶液中，形成通过化学键与所述导电层固定连接的硅基中间层；
在所述硅基中间层上形成通过化学键与所述硅基中间层固定连接的绝缘层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述导电层的材料为铜金属，将具有所述导电层的所述衬底基板置于长链硅烷类混合溶液中，形成通过化学键与所述导电层固定连接的硅基中间层，具体包括：
将具有所述导电层的所述衬底基板置于浓度为5mg/ml-15mg/ml且至少包含3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷和聚碳硅烷其中之一的有机溶液中，在30℃-60℃的条件下处理10min-30min，形成至少通过羧基-铜、磺酸基-铜、硅-氧-铜其中之一构成的化学键，与所述导电层固定连接的硅基中间层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，所述绝缘层的材料为含硅的无机介电材料，在所述硅基中间层上形成通过化学键与所述硅基中间层固定连接的绝缘层，具体包括：
采用等离子体增强化学气相沉积法，在所述硅基中间层上形成通过硅-氧-硅化学键与所述硅基中间层固定连接的绝缘层。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在所述衬底基板上形成导电层之后，且在形成通过化学键与所述导电层固定连接的硅基中间层之前，还包括：
对所述导电层进行表面清洁处理。
在一种可能的实现方式中，在本发明实施例提供的上述制作方法中，对所述导电层进行表面清洁处理，具体包括：
采用气压等离子体或远紫外光去除所述导电层表面的颗粒及油污后，使用双氧水和硫酸的混合溶液除去所述导电层表面的氧化层。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括上述阵列基板。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括上述显示面板。
本发明有益效果如下：
本发明实施例提供的一种阵列基板、其制作方法及显示面板、显示装置，包括衬底基板，位于衬底基板上的导电层，位于导电层背离衬底基板一侧的绝缘层，以及位于导电层与绝缘层之间的硅基中间层；其中，硅基中间层与导电层、绝缘层之间通过化学键固定连接。通过在导电层(例如电极)和绝缘层之间设置通过化学键与二者固定连接的硅基中间层，有效提升了导电层与绝缘层之间的粘附力，防止了导电层与绝缘层在膜层内应力下由于粘附性差而发生鼓包；此外，硅基中间层与导电层的化学键可以有效钉扎导电层中的原子(例如铜原子)，避免制程中的高温环境下导电层向绝缘层扩散生长而造成的该导电层(例如栅极金属层)与后续导电层(例如源漏极金属层)之间的短路不良。
由此提高了产品良率。
附图说明
图1和图2分别为本发明实施例提供的阵列基板的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的阵列基板的制作方法流程图；
图4至图7分别为本发明实施例提供的阵列基板在制作过程中的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。附图中各膜层的厚度和形状不反映真实比例，目的只是示意说明本发明内容。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另作定义，此处使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明说明书以及权利要求书中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“内”、“外”、“上”、“下”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
本发明实施例提供的一种阵列基板，如图1和图2所示，包括：衬底基板101，位于衬底基板101上的导电层102，位于导电层102背离衬底基板101一侧的绝缘层103，以及位于导电层102与绝缘层103之间的硅基中间层104；其中，
硅基中间层104与导电层102、绝缘层103之间通过化学键固定连接。
在本发明实施例提供的上述阵列基板中，通过在导电层102(例如电极)和绝缘层103之间设置通过化学键与二者固定连接的硅基中间层104，有效提升了导电层102与绝缘层103之间的粘附力，防止了导电层102与绝缘层103在膜层内应力下由于粘附性差而发生鼓包；此外，硅基中间层104与导电层102的化学键可以有效钉扎导电层102中的原子(例如铜原子)，避免制程中的高温环境下导电层102向绝缘层103扩散生长而造成的该导电层102(例如栅极金属层102’)与后续导电层102(例如源漏极金属层102”)之间的短路不良。由此提高了产品良率。
可选地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，硅基中间层104，包括：3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APTMS)、3-巯丙基三甲氧基硅烷(MPTMS)和聚碳硅烷(DSCBOS)其中之一或任意组合。
Figure BDA0002489577200000061
具体地，在硅基中间层104由3-氨基丙基三甲氧基硅烷形成、导电层102由铜形成、绝缘层103由含硅的无机介电材料形成的情况下：3-氨基丙基三甲氧基硅烷与丁二酰氯的混合溶液发生水解反应生成羧基官能团，如下反应式：
Figure BDA0002489577200000062
该羧基官能团与铜反应生成羧基铜络合物，使得硅基中间层104与导电层102通过“羧基-铜”化学键固定连接。另外，在采用等离子增强化学气相沉积(PECVD)法制作绝缘层103的过程中，在离子化(Plasma)环境下，3-氨基丙基三甲氧基硅烷的甲基(-CH3)脱落，悬挂氧键与环境中的硅自由基反应生成“硅-氧-硅(Si-O-Si)”化学键，使得硅基中间层104与绝缘层103通过“硅-氧-硅”这一化学键固定连接。
在硅基中间层104由3-巯丙基三甲氧基硅烷形成、导电层102由铜形成、绝缘层103由含硅的无机介电材料形成的情况下：3-巯丙基三甲氧基硅烷中的巯基(-SH)在UV作用下被氧化为磺酸基(-SO3)，磺酸基与铜反应生成磺酸基铜络合物，使得硅基中间层104与导电层102通过“磺酸基-铜”化学键固定连接；另外，在离子化(Plasma)环境下，3-巯丙基三甲氧基硅烷的甲基(-CH3)脱落，悬挂氧键与环境中的硅自由基反应生成“硅-氧-硅(Si-O-Si)”化学键，使得硅基中间层104与绝缘层103通过“硅-氧-硅”这一化学键固定连接。
在硅基中间层104由聚碳硅烷形成、导电层102由铜形成、绝缘层103由含硅的无机介电材料形成的情况下：聚碳硅烷作用于铜表面时，硅环开裂，硅与空气中的氧键合，生成硅氧键。此键中的氧原子进一步与铜作用，生成“硅-氧-铜”化学键，使得硅基中间层104与导电层102通过“硅-氧-铜”化学键固定连接；另外，在离子化(Plasma)环境下，聚碳硅烷的乙基(-C2H5)脱落，悬挂氧键与环境中的硅自由基反应生成“硅-氧-硅(Si-O-Si)”化学键，使得硅基中间层104与绝缘层103通过“硅-氧-硅”这一化学键固定连接。
当然，在具体实施时，硅基中间层104还可以包括本领域技术人员已知的其他可同时与导电层102、绝缘层103通过化学键结合的材料，在此不做具体限定。
可选地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图1所示，导电层102可以为栅极金属层102’。此时，绝缘层103为氮化硅材质的第一栅绝缘层103’，一般地，还可以包括：依次位于第一栅绝缘层103’背离衬底基板101一侧的氧化硅材质的第二栅绝缘层105、氧化物有源层106和源漏极金属层102”。
叠层设置的第一栅绝缘层103’和第二栅绝缘层105，可有效阻止水和氢入侵至氧化物有源层106，提高晶体管的性能。在本发明中，硅基中间层104具有疏水长链，可以有效起到对水及氢的阻挡作用，防止水及氢侵入氧化物有源层106而造成晶体管特性失效，提升产品稳定性。
此外，相关技术中为保证具备氧化物有源层106的晶体管稳定性，会用到比非晶硅半导体更高的退火温度(一般在350℃以上)，该高温会使得栅极金属层102’的材料(例如Cu)向第一栅绝缘层103’和第二栅绝缘层105内生长形成铜须，在后续的Plasma环境或静电作用下，栅极金属层102’的生长扩散铜须极易击穿第一栅绝缘层103’和第二栅绝缘层105，使绝缘效果失效，形成栅极金属层102’与源漏极金属层102”之间的短路(Short)不良。本发明提供的阵列基板中，与栅极金属层102’通过化学键结合的硅基中间层104，可对栅极金属层102’的铜原子起到有效的钉扎作用，避免制程中的高温环境下栅极金属层102’向第一栅绝缘层103’和第二栅绝缘层105扩散生长而造成的绝缘失效，有效防止了栅极金属层102’与源漏极金属层102”之间的短路不良，提升了产品良率。
可选地，在本发明实施例提供的上述阵列基板中，如图2所示，导电层102还可以为源漏极金属层102”。此时，绝缘层103可以为氧化硅材质的钝化层103”，阵列基板还可以包括：位于钝化层103”背离衬底基板101一侧的像素电极层107。也就是说，在源漏极金属层102”与钝化层103”之间设置了通过化学键结合的硅基中间层104，不仅有效提升了源漏极金属层102”与钝化层103”之间的粘附力，而且可防止源漏极金属层102”的金属(例如Cu)扩散，避免源漏金属层102”与像素电极层107之间发生短路不良。
基于同一发明构思，本发明实施例提供了一种阵列基板的制作方法，由于该制作方法解决问题的原理与上述阵列基板解决问题的原理相似，因此，本发明实施例提供的该制作方法的实施可以参见本发明实施例提供的上述阵列基板的实施，重复之处不再赘述。
具体地，本发明实施例还提供的一种阵列基板的制作方法，如图3所示，具体可以包括以下步骤：
S301、提供一衬底基板；
S302、在衬底基板上形成导电层；
S303、将具有导电层的衬底基板置于长链硅烷类混合溶液中，形成通过化学键与导电层固定连接的硅基中间层；
S304、在硅基中间层上形成通过化学键与硅基中间层固定连接的绝缘层。
可选地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，导电层的材料为铜金属，步骤S303将具有导电层的衬底基板置于长链硅烷类混合溶液中，形成通过化学键与导电层固定连接的硅基中间层，具体可以通过以下方式进行实现：
将具有导电层的衬底基板置于浓度为5mg/ml-15mg/ml(例如5mg/ml、8mg/ml、10mg/ml、13mg/ml、15mg/ml等)且至少包含3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷和聚碳硅烷其中之一的有机溶液中，在30℃-60℃(例如30℃、35℃、40℃、45℃、50℃、55℃、60℃等)的条件下处理10min-30min(例如10min、15min、20min、25min、30min等)，形成至少通过羧基-铜、磺酸基-铜、硅-氧-铜其中之一构成的化学键，与导电层固定连接的硅基中间层。
可选地，有机溶剂可以为乙醇或甲苯等，并且当长链硅烷溶液为3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷和聚碳硅烷的混合液时，各成分配比可以根据实际需要灵活组合，保证总浓度在5mg/ml-15mg/ml即可。
为更好地理解步骤S303的技术方案，以下将以硅基中间层104包含3-氨基丙基三甲氧基硅烷、导电层102为铜金属材质的栅极金属层102’为例进行详细说明。
将具有栅极金属层102’的衬底基板101置于浓度为5mg/ml-15mg/ml且包含3-氨基丙基三甲氧基硅烷和丁二酰氯的混合有机溶液中(如图4所示)，在30℃-60℃的条件下进行硅基化处理10min-30min，使得3-氨基丙基三甲氧基硅烷与丁二酰氯的混合液发生水解反应生成羧基官能团。羧基化的3-氨基丙基三甲氧基硅烷一端亲水，一端疏水。亲水的羧基与铜金属生成羧基铜络合物，可以有效阻止金属铜扩散运动且与金属铜具有很强的键合力，疏水一端指向外侧，如图5所示。
可选地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，绝缘层的材料为含硅的无机介电材料，步骤S304在硅基中间层上形成通过化学键与硅基中间层固定连接的绝缘层，具体可以通过以下方式进行实现：
采用等离子体增强化学气相沉积法，在硅基中间层上形成通过硅-氧-硅化学键与硅基中间层固定连接的绝缘层。
具体地，以绝缘层103为第一栅绝缘层103’为例，如图6所示，在Plasma环境下，栅极金属层102’表面的硅基化疏水层一端-Si(OCH3)3中的C-O键断裂，甲基脱落，悬挂氧键与环境中Si自由基反应生成Si-O-Si化学键，至此硅基中间层104一端与栅极金属层102’生成羧基铜络合物，另一端与第一栅绝缘层103’形成Si-O-Si化学键，起到中间桥梁作用，增大了栅极金属层102’与第一栅绝缘层103’之间的粘附力。
由上文描述可见，硅基中间层104的制备无需额外的图案化操作，因此无需增加掩膜(mask)成本。此外，硅基化反应装置可以直接在现有湿刻设备上进行改造，实现产线快速升级。
可选地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，在执行步骤S302在衬底基板上形成导电层之后，且在执行步骤S303在形成通过化学键与导电层固定连接的硅基中间层之前，还可以执行以下步骤：
对导电层进行表面清洁处理，以除去导电层表面的颗粒、油污、氧化物等杂质，有利于后续通过硅基化手段，实现硅基中间层104的制作。
可选地，在本发明实施例提供的上述制作方法中，对导电层进行表面清洁处理，具体可以通过以下方式进行实现：
如图7所示，首先，采用气压等离子体(Air Pressure Plasma，APP)或远紫外光(Extreme Ultra Violet，EUV)等手段去除导电层102表面的颗粒及油污；之后再使用双氧水(H2O2)和硫酸(H2SO4)的混合溶液除去导电层102表面的氧化层(例如CuO)，具体地，双氧水的浓度为5％，硫酸的浓度为10％，处理时间30s。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示面板，包括本发明实施例提供的上述阵列基板，该显示面板可以为：液晶显示面板(LCD)、有机电致发光显示面板(OLED)、发光二极管显示面板(LED)、量子点发光显示面板(QLED)、微发光二极管显示面板(MicroLED)、迷你发光二极管显示面板(MiniLED)等。对于显示面板的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。另外，由于该显示面板解决问题的原理与上述阵列基板解决问题的原理相似，因此，该显示面板的实施可以参见上述阵列基板的实施例，重复之处不再赘述。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种显示装置，包括本发明实施例提供的上述显示面板，该显示装置可以为：手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪、智能手表、健身腕带、个人数字助理等任何具有显示功能的产品或部件。对于显示装置的其它必不可少的组成部分均为本领域的普通技术人员应该理解具有的，在此不做赘述，也不应作为对本发明的限制。另外，由于该显示装置解决问题的原理与上述显示面板解决问题的原理相似，因此，该显示装置的实施可以参见上述显示面板的实施例，重复之处不再赘述。
本发明实施例提供的上述阵列基板、其制作方法及显示面板、显示装置，包括衬底基板，位于衬底基板上的导电层，位于导电层背离衬底基板一侧的绝缘层，以及位于导电层与绝缘层之间的硅基中间层；其中，硅基中间层与导电层、绝缘层之间通过化学键固定连接。通过在导电层(例如电极)和绝缘层之间设置通过化学键与二者固定连接的硅基中间层，有效提升了导电层与绝缘层之间的粘附力，防止了导电层与绝缘层在膜层内应力下由于粘附性差而发生鼓包；此外，硅基中间层与导电层的化学键可以有效钉扎导电层中的原子(例如铜原子)，避免制程中的高温环境下导电层向绝缘层扩散生长而造成的该导电层(例如栅极金属层)与后续导电层(例如源漏极金属层)之间的短路不良。由此提高了产品良率。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (13)

1.一种阵列基板，其特征在于，包括：衬底基板，位于所述衬底基板上的导电层，位于所述导电层背离所述衬底基板一侧的绝缘层，以及位于所述导电层与所述绝缘层之间的硅基中间层；其中，
所述硅基中间层与所述导电层、所述绝缘层之间通过化学键固定连接。
2.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述硅基中间层，包括：3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷和聚碳硅烷其中之一或任意组合。
3.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述导电层为栅极金属层。
4.如权利要求3所述的阵列基板，其特征在于，还包括：依次位于所述绝缘层背离所述衬底基板一侧的氧化物有源层和源漏极金属层。
5.如权利要求1所述的阵列基板，其特征在于，所述导电层为源漏极金属层。
6.如权利要求5所述的阵列基板，其特征在于，还包括：位于所述绝缘层背离所述衬底基板一侧的像素电极层。
7.一种阵列基板的制作方法，其特征在于，包括：
提供一衬底基板；
在所述衬底基板上形成导电层；
将具有所述导电层的所述衬底基板置于长链硅烷类混合溶液中，形成通过化学键与所述导电层固定连接的硅基中间层；
在所述硅基中间层上形成通过化学键与所述硅基中间层固定连接的绝缘层。
8.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述导电层的材料为铜金属，将具有所述导电层的所述衬底基板置于长链硅烷类混合溶液中，形成通过化学键与所述导电层固定连接的硅基中间层，具体包括：
将具有所述导电层的所述衬底基板置于浓度为5mg/ml-15mg/ml且至少包含3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-巯丙基三甲氧基硅烷和聚碳硅烷其中之一的有机溶液中，在30℃-60℃的条件下处理10min-30min，形成至少通过羧基-铜、磺酸基-铜、硅-氧-铜其中之一构成的化学键，与所述导电层固定连接的硅基中间层。
9.如权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述绝缘层的材料为含硅的无机介电材料，在所述硅基中间层上形成通过化学键与所述硅基中间层固定连接的绝缘层，具体包括：
采用等离子体增强化学气相沉积法，在所述硅基中间层上形成通过硅-氧-硅化学键与所述硅基中间层固定连接的绝缘层。
10.如权利要求7-9任一项所述的制作方法，其特征在于，在所述衬底基板上形成导电层之后，且在形成通过化学键与所述导电层固定连接的硅基中间层之前，还包括：
对所述导电层进行表面清洁处理。
11.如权利要求10所述的制作方法，其特征在于，对所述导电层进行表面清洁处理，具体包括：
采用气压等离子体或远紫外光去除所述导电层表面的颗粒及油污后，使用双氧水和硫酸的混合溶液除去所述导电层表面的氧化层。
12.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-6任一项所述的阵列基板。
13.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求12所述的显示面板。
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