低溫多晶硅薄膜及晶體管的制備方法、激光晶化裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種低溫多晶硅薄膜的制備方法、低溫多晶硅薄膜晶體管的制備方法、激光晶化裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著顯示技術(shù)的發(fā)展，人們對(duì)顯示畫質(zhì)的需求日益增長，高畫質(zhì)、高分辨率的平板顯示裝置的需求越來越普遍，也越來越得到顯示面板廠家的重視。
[0003]薄膜晶體管(Thin Film Transistor，簡(jiǎn)稱TFT)是平板顯示面板的主要驅(qū)動(dòng)器件，直接關(guān)系到高性能平板顯示裝置的發(fā)展方向。薄膜晶體管具有多種結(jié)構(gòu)，制備相應(yīng)結(jié)構(gòu)的薄膜晶體管的材料也具有多種，例如:非晶硅和多晶硅都是目前常用的薄膜晶體管制備材料。然而，非晶硅本身存在很多無法避免的缺點(diǎn)，比如:低迀移率、低穩(wěn)定性等;與此相比，低溫多晶娃(Low Temperature Po Iy-Si I icon，簡(jiǎn)稱LTPS)具有較高的迀移率及穩(wěn)定性，其迀移率可達(dá)非晶硅的幾十甚至幾百倍。因此，采用低溫多晶硅材料形成薄膜晶體管的技術(shù)得到了迅速發(fā)展，由LTPS衍生的新一代液晶顯示裝置(Liquid Crystal Display:簡(jiǎn)稱LCD)或有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置(Organic Light-Emitting D1de:簡(jiǎn)稱0LED)成為重要的顯示技術(shù)，尤其是OLED顯示裝置，由于OLED具有超薄、低功耗、同時(shí)自身發(fā)光等特點(diǎn)，備受用戶的青睞。
[0004]雖然低溫多晶硅薄膜晶體管具有上述優(yōu)點(diǎn)，但是，在低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPSTFT)中的低溫多晶硅薄膜(也就是有源層)，是采用對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火(ELA)工藝形成的，而在激光退火過程中會(huì)引起多晶硅的晶粒尺寸不均一和多晶硅薄膜表面出現(xiàn)非常大的粗糙度，從而導(dǎo)致溫多晶硅薄膜晶體管的閾值電壓和迀移率的均勻性不佳，尤其是當(dāng)晶體管尺寸縮小時(shí)，閾值電壓不均勻的問題將變得更為嚴(yán)重。而且，在形成低溫多晶硅薄膜時(shí)，通常的做法是在玻璃基板上依次制備氮化硅、氧化硅作為緩沖層，之后沉積非晶硅薄膜，然后采用的波長為308nm的準(zhǔn)分子激光照射非晶硅薄膜，在非晶硅轉(zhuǎn)化為多晶硅的過程中，結(jié)晶時(shí)間直接決定了晶粒尺寸的大小，因此需要較厚的緩沖層以達(dá)到保溫的目的。目前有研究人員提出給玻璃基板加熱延長結(jié)晶時(shí)間，但是受玻璃基板耐受溫度及加熱臺(tái)與非晶硅之間有較厚的絕熱層(玻璃基板及緩沖層)限制了其加熱溫度及性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題包括，針對(duì)現(xiàn)有的低溫多晶硅薄膜存在的上述的問題，提供一種延長多晶硅的結(jié)晶時(shí)間，可獲得更大尺寸的晶粒，提高載流子迀移率，降低漏電流的低溫多晶硅薄膜的制備方法、低溫多晶硅薄膜晶體管的制備方法、激光晶化裝置。
[0006]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種低溫多晶硅薄膜的制備方法，包括如下步驟:
[0007]在基底上方形成非晶硅薄膜；
[0008]對(duì)所述非晶硅薄膜背離所述基底的一側(cè)進(jìn)行激光退火，以及對(duì)所述基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)進(jìn)行激光退火，以形成低溫多晶硅薄膜。
[0009]優(yōu)選的是，所述對(duì)所述非晶硅薄膜背離所述基底的一側(cè)進(jìn)行激光退火先于對(duì)所述基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)進(jìn)行激光退火。
[0010]優(yōu)選的是，對(duì)所述非晶硅薄膜背離所述基底的一側(cè)采用準(zhǔn)分子激光器進(jìn)行激光退火。
[0011]優(yōu)選的是，對(duì)所述基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)采用固體激光器進(jìn)行激光退火。
[0012]優(yōu)選的是，對(duì)所述非晶硅薄膜背離所述基底的一側(cè)進(jìn)行激光退火的步驟中，所述激光的波長為308nm，能量密度為300-500mJ/cm2，光脈沖頻率為300-500HZ，重疊率為92-98%，掃描速率為4-16mm/s。
[0013]優(yōu)選的是，對(duì)所述基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)進(jìn)行激光退火的步驟中，所述激光的波長為308-1062nm，能量密度為10-200mJ/cm2o
[0014]優(yōu)選的是，所述在基底上方形成非晶硅薄膜之前還包括:
[0015]在基底上形成緩沖層的步驟。
[0016]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述緩沖層至少包括氧化硅層、氮化硅層中的至少一層結(jié)構(gòu)。
[0017]進(jìn)一步優(yōu)選的是，所述緩沖層包括氧化硅層和氮化硅層兩層結(jié)構(gòu);其中，所述氮化娃層的厚度為40-100]1111，所述氧化娃層的厚度為100-300111110
[0018]優(yōu)選的是，所述非晶硅薄膜的厚度為400-600nm。
[0019]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制備方法，包括上述的低溫多晶硅薄膜的制備方法。
[0020]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種低溫多晶硅薄膜晶體管的制備方法，其包括通過工藝形成包括有源層的步驟，形成所述有源層的步驟具體包括:
[0021]在基底上方形成非晶硅薄膜；
[0022]對(duì)所述非晶硅薄膜背離所述基底的一側(cè)進(jìn)行激光退火，以及對(duì)所述基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)進(jìn)行激光退火，以形成低溫多晶硅薄膜；
[0023]對(duì)低溫多晶硅薄膜通過構(gòu)圖工藝，形成包括有源層的圖形。
[0024]優(yōu)選的是，所述對(duì)所述非晶硅薄膜背離所述基底的一側(cè)進(jìn)行激光退火先于對(duì)所述基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)進(jìn)行激光退火。
[0025]優(yōu)選的是，所述在基底上方形成非晶硅薄膜之前還包括:
[0026]在基底上形成緩沖層的步驟。
[0027]解決本發(fā)明技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是一種激光晶化裝置，包括:
[0028]工作腔；
[0029]載臺(tái)，設(shè)置在所述工作腔內(nèi)，用于承載形成有非晶硅薄膜的基底；
[0030]第一激光器，用于對(duì)所述非晶硅薄膜背離所述基底的一側(cè)進(jìn)行激光退火；
[0031]第二激光器，用于所述基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)進(jìn)行激光退火。
[0032]優(yōu)選的是，所述第一激光器為準(zhǔn)分子激光器;所述第二激光器為固體激光器。
[0033]本發(fā)明具有如下有益效果:
[0034]本發(fā)明的低溫多晶硅薄膜的制備方法不僅可以對(duì)非晶硅薄膜背離所述基底的一側(cè)進(jìn)行激光退火，而且還對(duì)基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)進(jìn)行激光退火，對(duì)基底背離所述非晶硅薄膜的一側(cè)進(jìn)行激光退火的可以對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行保溫，這樣可以延長多晶硅的結(jié)晶時(shí)間，可獲得更大尺寸的晶粒，提高載流子迀移率，降低漏電流。
【附圖說明】
[0035]圖1為本發(fā)明的實(shí)施例1的低溫多晶硅薄膜的制備方法的示意圖；
[0036]圖2為本發(fā)明的實(shí)施例1的低溫多晶硅薄膜的制備方法的流程圖；
[0037]圖3為本發(fā)明的實(shí)施例2的低溫多晶硅薄膜晶體管的制備方法的流程圖；
[0038]圖4為本發(fā)明的實(shí)施例2的低溫多晶硅薄膜晶體管的制備方法的步驟二的流程圖；
[0039]圖5為本發(fā)明的實(shí)施例3的激光晶化裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040]其中附圖標(biāo)記為:10、基底；11、非晶硅薄膜；12、低溫多晶硅薄膜；1、第一激光器；
2、第二激光器;3、工作腔;4、載臺(tái)；101、第一激光束;102、第二激光束。
【具體實(shí)施方式】
[0041]為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本發(fā)明的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述。
[0042]實(shí)施例1:
[0043]結(jié)合圖1和2所示，本實(shí)施例提供一種低溫多晶硅薄膜12的制備方法，包括如下步驟:
[0044]步驟一、在基底10上形成緩沖層。
[0045]在該步驟中，基底10采用玻璃等透明材料制成、且經(jīng)過預(yù)先清洗。具體的，在基底10上采用派射方式、熱蒸發(fā)方式、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced VaporDeposit1n:簡(jiǎn)稱PECVD)方式、低壓化學(xué)氣相沉積(Low Pressure Chemical VaporDeposit1n:簡(jiǎn)稱LPCVD)方式、大氣壓化學(xué)氣相沉積(Atmospheric Pressure ChemicalVapor Deposit1n:簡(jiǎn)稱APCVD)方式或電子回旋諧振化學(xué)氣相沉積(Electron CyclotronResonance Chemical Vapor Deposit1n:簡(jiǎn)稱ECR-CVD)方式形成緩沖層。
[0046]其中，緩沖層至少包括氧化娃、氮化娃中的至少一層結(jié)構(gòu)，厚度為140nm至400nmo優(yōu)選的，緩沖層包括氧化硅層和氮化硅層兩層結(jié)構(gòu)；其中，所述氮化硅層的厚度為40-1 OOnm，所述氧化娃層的厚度為100-300nm。
[0047]之所以制備如此厚的緩沖層的原因是為了形成有效的阻熱層，以使在后續(xù)步驟中非晶硅充分晶化形成多晶硅。
[0048]步驟二、在完成上述步驟的基底10上，形成非晶硅薄膜ll(a-Si)。
[0049]在該步驟中，形成非晶硅薄膜11的方式包括等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方式、低壓化學(xué)氣相沉積方式。非晶硅薄膜11的厚度為400-600nm。
[0050]步驟三、對(duì)非晶硅薄膜11背離所述基底10的一側(cè)進(jìn)行激光退火，以及對(duì)所述基底10背離所述非晶硅薄膜11的一側(cè)進(jìn)行激光退火，以形成低溫多晶硅薄膜12。
[0051]該步驟具體包括:首先，采用準(zhǔn)分子激光器所發(fā)射的第一激光束101對(duì)非晶硅薄膜11背離所述基底10的一側(cè)進(jìn)行激光退火；其中，準(zhǔn)分子激光器所發(fā)射出的激光的波長為308nm，能量密度為300-500mJ/cm2，光脈沖頻率為300_500Ηζ，重疊率為92-98 %，掃描速率為4_16mm/s0
[0052]遲于對(duì)非晶硅薄膜11背離所述基底10的一側(cè)進(jìn)行激光退火0.1s至Is后，開始采用固體激光器發(fā)射第二激光束102對(duì)所述基底10背離所述非晶硅薄膜11的一側(cè)進(jìn)行激光退火，以使第一激光束101和第二激光束102在水平方向上的間距在300μπι?10mm，對(duì)于這種間距的要求，本實(shí)施例中將兩個(gè)激光器設(shè)置在異側(cè)，這樣激光器不受體積限制，更有助于異側(cè)激光掃描，如此能夠更精確的控制結(jié)晶尺寸的范圍。其中，固體激光器所發(fā)射的激光的波長為 308-1062nm，能量密度為 10-200mJ/cm2o
[0053]最終形成多晶硅薄膜。
[0054]之所以先對(duì)非晶硅薄膜11背離所述基底10的一側(cè)進(jìn)行激光退火，