一种在基板上制备二氧化硅膜的方法及装置、阵列基板制造方法及图纸

本申请提供一种在基板上制备二氧化硅膜的方法及装置、阵列基板，将经过羟基化修饰的基板放置于密闭腔体内，并向密闭腔体通入含硅前体气体以及水蒸气，利用正硅酸四乙酯/正硅酸甲酯在有水条件下能够发生水解反应，生成硅醇，硅醇再与羟基化修饰的基板进行缩合反应生成二氧化硅材料附着在基板上，从而在基板上形成二氧化硅膜。该水解缩合反应可在密闭腔体内循环的持续进行，从而降低制备二氧化硅膜的成本和能耗。

A method and device for preparing silicon dioxide film on substrate and array substrate

【技术实现步骤摘要】
一种在基板上制备二氧化硅膜的方法及装置、阵列基板
本申请涉及阵列基板制造领域，尤其涉及一种在基板上制备二氧化硅膜的方法及装置、阵列基板。
技术介绍
二氧化硅(SiO2)薄膜在IGZOTFT器件中是一层重要的组成膜层，现阶段制备二氧化硅薄膜主要采用CVD法制备，将反应气体导入反应器中，在射频电源作用下发生电离而变成等离子体，离子团扩散到达基板表面发生化学反应生成固态产物并沉积在基板表面。常用的制备二氧化硅薄膜的两种策略，包括正硅酸四乙酯(TEOS)热解法和甲硅烷(SiH4)与一氧化二氮(N2O)合成法。采用上述两种方法制备，存在设备昂贵、能耗高(抽真空，加热)等一些列问题。因此开发高效、简单的设备或制程方法，对制备二氧化硅薄膜是极其有意义的。因此，现有技术存在缺陷，急需改进。
技术实现思路
本申请提供一种在基板上制备二氧化硅膜的方法及装置、阵列基板，能够使得二氧化硅膜的制备更加简单，且设备更加简单，降低成本和能耗。为实现上述目的，本申请提供的技术方案如下：本申请提供一种在基板上制备二氧化硅膜的装置，包括：密闭腔体，用于容置待制备所述二氧化硅膜的基板，所述基板表面均匀的分布有羟基；承载台，位于所述密闭腔体的底部，用于承载所述基板；所述密闭腔体至少包括两个入口端和一个出口端，所述至少两个入口端用于分别向所述密闭腔体通入含硅前体气体、水蒸气，所述出口端用于回收反应后的尾气/尾液；其中，通入所述密闭腔体的所述含硅前体气体与所述水蒸气在所述密闭腔体内发生水解反应，生成硅醇化合物，所述硅醇化合物与所述基板表面的所述羟基发生缩合反应，形成附着在所述基板表面形成所述二氧化硅膜。在本申请的装置中，所述含硅前体气体包括正硅酸四乙酯气体、正硅酸甲酯气体中的一种或一种以上。在本申请的装置中，所述密闭腔体包括三个所述入口端和两个所述出口端，三个所述入口端用于分别向所述密闭腔体通入所述含硅前体气体、所述水蒸气以及酸性或碱性催化气体，两个所述出口端均用于回收反应后产生的所述尾气/尾液。在本申请的装置中，一所述出口端与一所述入口端通过气化装置连接，所述硅醇化合物经所述缩合反应后产生水和用于形成所述二氧化硅膜的二氧化硅，其中，所述水通过所述出口端并经由所述气化装置转化为所述水蒸气，再循环至所述密闭腔体中。在本申请的装置中，所述承载台上设置有加热装置，所述加热装置用于对所述基板进行加热，所述加热装置嵌入所述承载台的内部或者设置于所述承载台的表面。为实现上述目的，本申请还提供一种在基板上制备二氧化硅膜的方法，所述方法包括以下步骤：步骤S10，提供一待制备所述二氧化硅膜的基板，并对所述基板表面进行羟基化处理，使所述基板表面均匀的分布有羟基；步骤S20，将所述基板放入密闭腔体，并向所述密闭腔体内通入含硅前体气体与水蒸气，所述含硅前体气体与所述水蒸气发生水解反应，生成硅醇化合物，所述硅醇化合物与所述基板表面的所述羟基发生缩合反应，形成均匀的附着在所述基板表面的所述二氧化硅膜；步骤S30，从所述密闭腔体内移出所述基板。在本申请的方法中，所述含硅前体气体包括正硅酸四乙酯气体和/或正硅酸甲酯气体和氮气。在本申请的方法中，所述正硅酸四乙酯气体和/或所述正硅酸甲酯气体与所述水蒸气发生所述水解反应生成所述硅醇化合物、乙醇和/或甲醇，所述硅醇化合物经由所述缩合反应生成水和用于形成所述二氧化硅膜的二氧化硅，其中，生成的所述水通过所述密闭腔体设置的气化装置重新转化成所述水蒸气进行循环使用。在本申请的方法中，在所述步骤S20中，所述方法还包括：向所述密闭腔体通入酸性或碱性催化气体，并对所述基板进行加热处理，以加快所述水解反应和所述缩合反应的速率。本申请还提供一种阵列基板，包括采用如上所述的方法制备形成的所述二氧化硅膜。本申请的有益效果为：相较于现有的二氧化硅膜的制备，本申请提供的在基板上制备二氧化硅膜的方法及装置、阵列基板，利用有机硅烷(正硅酸四乙酯/正硅酸甲酯等)在有水条件下能够发生水解反应，生成硅醇，硅醇再与羟基化修饰的基板进行缩合反应生成二氧化硅材料附着在基板上，整个反应过程不消耗水分子，在常温常压下即可进行，且可以控制在一个封闭循环的体系中持续进行，整个反应过程简单、易于控制，同时相应的合成装置设计简单，成本和能耗大大降低。附图说明为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施例提供的用于在基板上制备二氧化硅膜的装置结构示意图；图2为采用图1中的装置在基板上制备二氧化硅膜的方法流程图；图3为本申请实施例提供的在基板上制备二氧化硅膜的过程示意图。具体实施方式以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本申请可用以实施的特定实施例。本申请所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本申请，而非用以限制本申请。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示。本申请针对现有的二氧化硅膜的制备，存在制程复杂，且设备昂贵，成本和能耗较高的技术问题，本实施例能够解决该缺陷。如图1所示，为本申请实施例提供的用于在基板上制备二氧化硅膜的装置结构示意图。所述装置包括：密闭腔体10，用于容置待制备所述二氧化硅膜的基板20，所述基板20表面均匀的分布有羟基基团；承载台101，位于所述密闭腔体10的底部，用于承载所述基板20；所述承载台101可以承载一个或多个所述基板20。所述密闭腔体10至少包括两个入口端和一个出口端，所述至少两个入口端用于分别向所述密闭腔体10通入含硅前体气体、水蒸气，所述出口端用于回收反应后的尾气/尾液。在图中，所述密闭腔体10包括第一入口端102、第二入口端103、第三入口端104，以及第一出口端105和第二出口端106，但并不以此为限。其中，所述第一入口端102用于向所述密闭腔体10内通入所述含硅前体气体，所述第二入口端103用于向所述密闭腔体10内通入酸性或碱性催化气体，所述第三入口端104用于向所述密闭腔体10内通入所述水蒸气。所述第一出口端105和所述第二出口端106用于回收反应后产生的所述尾气/尾液。其中，通入所述密闭腔体10的所述含硅前体气体与所述水蒸气在所述密闭腔体10内发生水解反应，生成硅醇化合物，所述硅醇化合物与所述基板20表面的所述羟基发生缩合反应，形成附着在所述基板20表面形成所述二氧化硅膜。其中，所述含硅前体气体包括但不限于正硅酸四乙酯气体、正硅酸甲酯气体、氮气中的一种或一种以上。具体化学反应原理请参照下述制备方法的实施例中的描述。在本实施例中，所述第一出口端105与所述第三入口端104通过气化装置107连接，所述硅醇化合物经所述缩合反应后产生水和用于形成所述二氧化硅膜的二氧化硅，其中，所述水通过所述第一出口端105并经由所述气化装置107转化为所述水蒸气，经由所述第三入口端104再循环至所述密闭腔体10中。在本实施例中，所述承载台101上设置有加热装置108，所述加热装置108用于对所述基板20进行加热，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种在基板上制备二氧化硅膜的装置，其特征在于，包括：密闭腔体，用于容置待制备所述二氧化硅膜的基板，所述基板表面均匀的分布有羟基；承载台，位于所述密闭腔体的底部，用于承载所述基板；所述密闭腔体至少包括两个入口端和一个出口端，所述至少两个入口端用于分别向所述密闭腔体通入含硅前体气体、水蒸气，所述出口端用于回收反应后的尾气/尾液；其中，通入所述密闭腔体的所述含硅前体气体与所述水蒸气在所述密闭腔体内发生水解反应，生成硅醇化合物，所述硅醇化合物与所述基板表面的所述羟基发生缩合反应，形成附着在所述基板表面形成所述二氧化硅膜。

【技术特征摘要】
1.一种在基板上制备二氧化硅膜的装置，其特征在于，包括：密闭腔体，用于容置待制备所述二氧化硅膜的基板，所述基板表面均匀的分布有羟基；承载台，位于所述密闭腔体的底部，用于承载所述基板；所述密闭腔体至少包括两个入口端和一个出口端，所述至少两个入口端用于分别向所述密闭腔体通入含硅前体气体、水蒸气，所述出口端用于回收反应后的尾气/尾液；其中，通入所述密闭腔体的所述含硅前体气体与所述水蒸气在所述密闭腔体内发生水解反应，生成硅醇化合物，所述硅醇化合物与所述基板表面的所述羟基发生缩合反应，形成附着在所述基板表面形成所述二氧化硅膜。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述含硅前体气体包括正硅酸四乙酯气体、正硅酸甲酯气体中的一种或一种以上。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述密闭腔体包括三个所述入口端和两个所述出口端，三个所述入口端用于分别向所述密闭腔体通入所述含硅前体气体、所述水蒸气以及酸性或碱性催化气体，两个所述出口端均用于回收反应后产生的所述尾气/尾液。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，一所述出口端与一所述入口端通过气化装置连接，所述硅醇化合物经所述缩合反应后产生水和用于形成所述二氧化硅膜的二氧化硅，其中，所述水通过所述出口端并经由所述气化装置转化为所述水蒸气，再循环至所述密闭腔体中。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述承载台上设置有加热装置，所述加热装置用于对所述基板进行...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭钊，
申请(专利权)人：深圳市华星光电技术有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44