专利名称：一种薄膜晶体管阵列基板、制备方法以及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明属于显示技术领域，具体的涉及一种薄膜晶体管阵列基板制备方法、薄膜晶体管阵列基板以及显示装置。
背景技术：
近年来,显示技术得到快速的发展,如薄膜晶体管(Th i n Fi I mTrans istor:简称TFT)技术由原来的非晶硅薄膜晶体管发展到现在的低温多晶硅薄膜晶体管、金属氧化物半导体薄膜晶体管等。而发光技术也由原来的液晶显示(Liquid Crystal Display:简称IXD)技术发展为现在的有机电致发光显示(Organic Light-Emitting Diode:简称OLED)技术。薄膜晶体管作为显示装置的驱动元件，直接关系到高性能平板显示装置的发展方向。薄膜晶体管一般包括在基板I上依次形成的栅电极层2、栅极绝缘层3、有源层4、源漏电极层6、钝化层7以及像素电极层8，所述源漏电极层6与所述像素电极层8通过过孔连接。其中，有源层4采用非晶硅材料形成的TFT剖视图如图1所示，有源层上方为欧姆接触层51 ;有源层4采用金属氧化物半导体材料形成的TFT剖视图如图2所示，有源层上方为刻蚀阻挡层52。在上述两种薄膜晶体管中，像素电极层均采用氧化铟锡形成。在薄膜晶体管的制备过程中，为了形成像素电极层的图案，需要先通过溅射方式形成一定厚度的氧化铟锡膜层，然后借助掩模板曝光等光刻工艺将图形转移到氧化铟锡膜层上，造成了像素电极形成材料的浪费。同时，在薄膜晶体管阵列基板的制备过程中，所用到的掩模板的次数越多，则生产效率越低，生产成本越高。因此，如何进一步减少薄膜晶体管阵列基板的制备过程中构图工艺的次数，提高生产效率，提高像素电极形成材料的利用率，降低生产成本是行业内亟待解决的问题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种薄膜晶体管阵列基板制备方法、薄膜晶体管阵列基板以及显示装置，该薄膜晶体管阵列基板制备方法简化了薄膜晶体管阵列基板的生产工艺，提高了像素电极形成材料的利用率。解决本发明技术问题所采用的技术方案是该薄膜晶体管阵列基板制备方法，包括以下步骤:在基板上形成栅电极层、栅极绝缘层、有源层、源漏电极层、钝化层以及像素电极层，所述钝化层通过构图工艺形成包括过孔的结构图案，所述像素电极层通过滴注方式形成在结构图案区域内，所述源漏电极层与所述像素电极层通过过孔连接。优选的是，在所述钝化层中形成包括过孔的结构图案采用以下构图工艺形成:用半色调掩模板或灰色调掩模板对所述钝化层上方的光刻胶进行曝光处理，对应着形成所述过孔区域处的光刻胶为完全曝光处理，对应着形成所述像素电极层区域处的光刻胶为半曝光处理。
优选的是，所述方法还进一步包括:对所述像素电极层做固化及退火处理。优选的是，用于形成所述像素电极层的材料为含有铟元素、锡元素以及氧元素的材料，所述含有铟元素、锡元素以及氧元素的材料预先制成溶胶或墨水并灌注于喷嘴中，通过喷嘴滴注在所述结构图案区域内。优选的是，用于形成所述像素电极层的材料为氧化铟锡溶胶或墨水，所述氧化铟锡溶胶或墨水由以下方法制得:将InCl3.4H20和SnCl4.5H20按1: (1-3)比例溶于水溶液中；或者，将In2O3 和 SnCl4.5H20 按 1: (2-6)比例溶于 C2H5COOH 中。优选的是，所述像素电极层退火处理的温度范围为300-600°C。进一步优选的是，所述像素电极层的厚度范围为20_150nm。优选的是，所述钝化层采用硅氧化物、硅氮化物、铪氧化物、铝氧化物中的至少两种材料形成单层膜层或多层复合膜层，所述钝化层的厚度范围为300-500nm。一种薄膜晶体管阵列基板，采用上述的薄膜晶体管阵列基板制备方法形成。一种显示装置，包括上述的薄膜晶体管阵列基板。本发明的有益效果是:采用本发明所述的薄膜晶体管阵列基板制备方法，相比现有技术中薄膜晶体管阵列基板的形成，减少了采用构图工艺形成像素电极层的步骤，减少了掩模板的使用量，提高像素电极形成材料的利用率，同时降低了生产成本。
图1为现有技术中薄膜晶体管阵列基板的剖视图(采用非晶硅材料形成有源层);图2为现有技术中薄膜晶体管阵列基板的剖视图(采用金属氧化物半导体材料形成有源层);图3为本发明实施例1中薄膜晶体管阵列基板的剖视图；图4为图3中薄膜晶体管阵列基板的制备过程图；图5为本发明实施例2中薄膜晶体管阵列基板的剖视图；图6为图5中薄膜晶体管阵列基板的制备过程图。图中:1 一基板；2 —栅电极层；3 —栅极绝缘层；4 一有源层；51 —欧姆接触层；52 一刻蚀阻挡层；6 —源漏极层；7 —钝化层；8 —像素电极层；9 一过孔；10 —喷嘴。
具体实施例方式为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施方式
对本发明薄膜晶体管阵列基板制备方法、薄膜晶体管阵列基板以及显示装置作进一步详细描述。—种薄膜晶体管阵列基板制备方法，包括以下步骤:在基板上形成栅电极层、栅极绝缘层、有源层、源漏电极层、钝化层，其中，所述钝化层通过构图工艺形成包括过孔的结构图案，所述像素电极层通过滴注方式形成在结构图案区域内，所述源漏电极层与所述像素电极层通过过孔连接。一种薄膜晶体管阵列基板，采用上述的薄膜晶体管阵列基板制备方法形成。一种显示装置，包括上述的薄膜晶体管阵列基板。
实施例1:如图3所示，本实施例中的薄膜晶体管阵列基板包括在基板I (也叫衬底)上形成栅电极层2、栅极绝缘层3、有源层4、源漏电极层6、钝化层7以及像素电极层8。其中，所述钝化层7通过构图工艺形成包括过孔的结构图案，所述像素电极层8通过滴注方式形成在结构图案区域内，所述源漏电极层6与所述像素电极层8通过过孔连接。在本实施例中，所述有源层4采用非晶硅材料形成，相应的，在所述有源层4的上方还形成有欧姆接触层51，所述欧姆接触层51采用掺杂磷元素的非晶硅材料形成，该薄膜晶体管阵列基板的典型剖视图如图3所示。如图4a_4g所示，本实施例中薄膜晶体管阵列基板的制备方法具体包括如下步骤:SI)在基板上依次形成栅电极层、栅极绝缘层、有源层、源漏电极层。在该步骤中，如图4a所示，首先在基板I的上方形成栅电极层2。所述栅电极层2采用钥(Mo)、钥铌合金(MoNb)、铝(Al)、铝钕合金(AlNd)Jic(Ti)和铜(Cu)中的至少一种材料形成的单层或多层复合叠层，优选为钥(Mo)、铝(Al)或含钥(Mo)、铝(Al)的合金组成的单层膜层或多层复合膜层，所述栅电极层2的厚度范围为100nm-500nm。如图4b所示，在栅电极层2的上方沉积栅极绝缘层3。所述栅极绝缘层3采用硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(S iNx)、铪氧化物(HfOx)、硅氮氧化物(SiON)、铝氧化物(AlOx)等中的一种或两种形成多层复合膜层。例如:栅极绝缘层3的结构可以为采用SiNx/SiOxB成的叠层结构，也可以为采用SiNx/SiON/SiOxB成的叠层结构，栅极绝缘层的厚度范围为100-400nm,至于SiNx、SiOx或SiON各膜层厚度可根据设计需要做灵活调整，这里不再赘述。所述栅极绝缘层3采用等离子体增强化学气相沉积法(Plasma Enhanced Chemical VaporDeposition,简称 PECVD)形成。如图4c所示，在栅极绝缘层3的上方形成有源层4。在本实施例中，所述有源层4采用非晶硅材料形成，所述非晶硅材料通过采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)形成，有源层4的厚度范围为30-200nm。如图4d所示，相应的，在有源层4的上方形成欧姆接触层51。所述欧姆接触层采用掺杂磷元素的非晶硅的材料，通过PECVD法形成，所述欧姆接触层的厚度范围为30-100nm。如图4e所示，在所述欧姆接触层51的上方形成源漏电极层6。所述源漏电极层6采用钥(Mo)、钥铌合金(MoNb)、铝(Al)、铝钕合金(AlNd)Jic(Ti)和铜(Cu)中的至少一种材料形成的单层或多层复合叠层，优选为钥(Mo)、铝(Al)或含钥(Mo)、铝(Al)的合金组成的单层膜层或多层复合膜层，所述源漏电极层的厚度范围为100-500nm。S2)形成钝化层，所述钝化层中通过构图工艺同时形成所述像素电极层以及所述过孔的结构图案。如图4f所示，在源漏电极层6的上方形成钝化层7。其中，所述钝化层7采用硅氧化物(Si0x)、硅氮化物(SiNx)、铪氧化物(Hf0x)、铝氧化物(AlOx)等中的至少两种材料形成单层膜层或多层复合膜层，所述钝化层采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)形成，所述钝化层的厚度范围为300-500nm。其中，所述钝化层7形成包括过孔的结构图案采用以下构图工艺形成:在所述钝化层中用半色调掩模板或灰色调掩模板对所述钝化层上方的光刻胶进行曝光处理，对应着形成所述过孔区域处的光刻胶为完全曝光处理，对应着形成所述像素电极层区域处的光刻胶为半曝光处理。通过对钝化层7采用构图工艺做图案化处理，以同时形成所述像素电极层以及所述过孔的结构图案。其中，构图工艺通常包括光刻胶涂敷、曝光、显影、刻蚀、光刻胶剥离等步骤。对于本身具有感光性质的膜层，可以省略使用光刻胶，此时构图工艺可以省掉光刻胶涂敷、刻蚀、光刻胶剥离的步骤。在具体制备过程中:首先，先在钝化层7的上方涂覆一层光刻胶，采用半色调掩模板或灰色调掩模板将对应着形成过孔9区域的光刻胶做完全曝光处理，对形成像素电极层的沉积区域的光刻胶做半曝光处理；接着，在对应着形成过孔9区域的钝化层7进行刻蚀，刻蚀时间的控制根据具体生产工艺以及钝化层的层厚来决定，以达到设计所需的深度为宜(此时钝化层7未被完全刻透);然后，将对应着形成像素电极层8区域的半曝光区域残留的光刻胶通过灰化工艺及干刻方法除去；最后，将对应着形成过孔的区域以及形成像素电极层的区域做整体刻蚀，在所述过孔9刻蚀完成的同时形成像素电极层的结构图案。S3)将用于形成所述像素电极层的材料滴注在所述结构图案区域内，以形成所述像素电极层。如图4g所示，将用于形成所述像素电极层的材料通过喷嘴10滴注在结构图案区域内，以形成透明的像素电极层8。其中，用于形成所述像素电极层的材料为含有铟元素、锡元素以及氧元素的材料，所述含有铟元素、锡元素以及氧元素的材料预先制成溶胶或墨水并灌注于喷嘴中，通过喷嘴滴注在所述结构图案区域内。具体的，用于形成所述像素电极层的材料为氧化铟锡(ITO)溶胶或墨水，所述氧化铟锡溶胶或墨水由以下方法制得:将InCl3.4H20 (四水合三氯化铟)和SnCl4.5H20 (五水合四氯化锡)按1: (1-3)比例溶于水溶液中，优选为将InCl3.4H20(四水合三氯化铟)和SnCl4.5H20 (五水合四氯化锡)按1:1比例溶于水溶液中；或者，将In2O3 (三氧化二铟)和SnCl4.5H20 (五水合四氯化锡)按1: (2-6)比例溶于C2H5C00H(丙酸)中，优选为将In2O3 (三氧化二铟)和SnCl4.5H20 (五水合四氯化锡)按1:2比例溶于C2H5COOH (丙酸)中。S4)对所述像素电极层做固化及退火处理。在该步骤中，将成型后的像素电极层8做固化及退火处理。所述像素电极层8退火处理的温度范围为300-600°C，该温度高于现有技术中像素电极层的退火温度(230-300°C),以便于像素电极层能更好地结晶化，同时获得更好的导电性能。其中，所述像素电极层的厚度范围为20_150nm。一种显示装置，包括采用本实施例薄膜晶体管阵列基板制备方法形成的薄膜晶体管阵列基板。实施例2:本实施例与实施例1的区别在于，本实施例薄膜晶体管阵列基板中的有源层4采用金属氧化物半导体形成，该薄膜晶体管阵列基板的典型剖视图如图5所示。本实施例中薄膜晶体管阵列基板的制备过程如图6a_6g所示。其中，如图6c所示，在所述栅极绝缘层3的上方形成有源层4。在本实施例中，所述有源层4采用金属氧化物半导体形成，所述金属氧化物半导体采用由包含氧元素(O)以及铟(In)、镓(Ga)、锌(Zn)、锡(Sn)中的至少两种元素形成(即其必须包含氧元素)，所述有源层采用氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锡(InSnO)、氧化铟镓锡(InGaSnO)形成，优选IGZO和ΙΖ0。所述有源层通过溅射方式或喷墨打印方式或溶胶旋涂方式并做退火处理形成，退火温度范围为200-500°C，所述有源层的厚度范围为10-100nm。相应的，在所述有源层的上方还形成有刻蚀阻挡层52，所述刻蚀阻挡层采用硅氧化物(SiOx)、硅氮化物(SiNx)、铪氧化物(HfOx)、铝氧化物(AlOx)中的至少两种(两种或三种)材料形成单层膜层或多层复合膜层，所述刻蚀阻挡层厚度范围为50-200nm。本实施例中栅电极层2、栅极绝缘层3、源漏电极层6以及钝化层7的具体制备过程，包括其各自所选用的材料、相应的层厚和形成方式均分别与实施例1相同，这里不再赘述。在本实施例中，所述栅极绝缘层3、所述钝化层7和所述刻蚀阻挡层52中氢含量小于等于10%。在制备上述三种层结构时，需控制相应层中氢含量的水平，以保证其具有良好的表面特性，优选上述三种层结构中氢含量小于等于10%。一种显示装置，包括采用本实施例薄膜晶体管阵列基板制备方法形成的薄膜晶体管阵列基板。这里应该理解的是，实施例1、2所述的薄膜晶体管阵列基板中像素电极层以及所述过孔的结构图案，也可用于作为形成蒸镀OLED器件的结构图案区域，或者形成打印或喷墨滴注PLED (Polymer Light-Emitting Diode,高分子发光二极管)的结构图案区域。实施例1、2通过在薄膜晶体管阵列基板的钝化层中进行图案化处理，同时形成像素电极层以及过孔所需的结构图案，然后将用于形成像素电极层的氧化铟锡溶胶或墨水通过喷嘴滴注于钝化层中形成的结构图案区域内以形成像素电极层。相比现有技术中薄膜晶体管阵列基板的制备方法，实施例1、2中的薄膜晶体管阵列基板制备方法减少了采用构图工艺形成像素电极层的步骤，减少了掩模板的使用量，提高像素电极层形成材料的利用率，同时降低了生产成本。可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。
权利要求
1.一种薄膜晶体管阵列基板制备方法，包括以下步骤:在基板上形成栅电极层、栅极绝缘层、有源层、源漏电极层、钝化层以及像素电极层，其特征在于，所述钝化层通过构图工艺形成包括过孔的结构图案，所述像素电极层通过滴注方式形成在结构图案区域内，所述源漏电极层与所述像素电极层通过过孔连接。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述钝化层中形成包括过孔的结构图案采用以下构图工艺形成:用半色调掩模板或灰色调掩模板对所述钝化层上方的光刻胶进行曝光处理，对应着形成所述过孔区域处的光刻胶为完全曝光处理，对应着形成所述像素电极层区域处的光刻胶为半曝光处理。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述方法进一步包括:对所述像素电极层做固化及退火处理。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，用于形成所述像素电极层的材料为含有铟元素、锡元素以及氧元素的材料，所述含有铟元素、锡元素以及氧元素的材料预先制成溶胶或墨水并灌注于喷嘴中，通过喷嘴滴注在所述结构图案区域内。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，用于形成所述像素电极层的材料为氧化铟锡溶胶或墨水，所述氧化铟锡溶胶或墨水由以下方法制得:将InCl3.4H20和SnCl4.5H20按1: (1-3)比例溶于水溶液中； 或者，将 In2O3 和 SnCl4.5H20 按 1: (2-6)比例溶于 C2H5COOH 中。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述像素电极层退火处理的温度范围为300-600。。。
7.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述像素电极层的厚度范围为20-150nm。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述钝化层采用硅氧化物、硅氮化物、铪氧化物、铝氧化物中的至少两种材料形成单层膜层或多层复合膜层，所述钝化层的厚度范围为 300-500nm。
9.一种薄膜晶体管阵列基板，其特征在于，采用权利要求1-8任一项所述的薄膜晶体管阵列基板制备方法形成。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求9所述的薄膜晶体管阵列基板。
全文摘要
本发明属于显示技术领域，具体的涉及一种薄膜晶体管阵列基板制备方法、薄膜晶体管阵列基板以及显示装置。一种薄膜晶体管阵列基板制备方法，包括以下步骤在基板上形成栅电极层、栅极绝缘层、有源层、源漏电极层、钝化层以及像素电极层，其中，所述钝化层通过构图工艺形成包括过孔的结构图案，所述像素电极层通过滴注方式形成在结构图案区域内，所述源漏电极层与所述像素电极层通过过孔连接。该薄膜晶体管阵列基板制备方法，减少了采用构图工艺形成像素电极层的步骤，减少了掩模板的使用量，提高像素电极形成材料的利用率，同时降低了生产成本。
文档编号H01L27/12GK103151305SQ201310064170
公开日2013年6月12日 申请日期2013年2月28日 优先权日2013年2月28日
发明者孔祥永, 刘晓娣, 成军, 陈江博 申请人:京东方科技集团股份有限公司