[发明专利]低温多晶硅薄膜的制备方法、薄膜晶体管及显示装置

说明书

本发明公开了一种低温多晶硅薄膜的制备方法、薄膜晶体管及显示装置，由于非晶硅薄膜上覆盖有氧化硅薄膜，利用氧化硅薄膜作为保温层，使非晶硅薄膜的温度可以得到保持，有利于非晶硅的晶化。由于预设区域是要形成低温多晶硅薄膜的区域，因此位于预设区域内的氧化硅薄膜的厚度较厚，以较好的保持晶化处理时预设区域内的非晶薄膜的温度，从而保证预设区域内形成的多晶硅的晶粒尺寸较大；并且，在除了预设区域之外其它区域内的氧化硅薄膜的厚度较薄，可以避免其它区域内的非晶硅薄膜的温度的温度急剧下降、造成预设区域边界处晶化环境不稳定，从而影响预设区域边界处形成的多晶硅的晶粒尺寸的均匀性。

技术领域

本发明涉及多晶硅技术领域，特别涉及一种低温多晶硅薄膜的制备方法、薄膜晶体管及显示装置。

背景技术

在各种显示装置的像素单元中，通过施加驱动电压来驱动显示装置的薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)被大量使用。在TFT的有源层一直使用稳定性和加工性较好的非晶硅(a-Si)材料，但是a-Si材料的载流子迁移率较低，不能满足大尺寸、高分辨率显示器件的要求，特别是不能满足下一代有源矩阵式有机发光显示器件(Active MatrixOrganic Light Emitting Device，AMOLED)的要求。与非晶硅(a-Si)薄膜晶体管相比，多晶硅尤其是低温多晶硅薄膜晶体管具有更高的电子迁移率、更好的液晶特性以及较少的漏电流，已经逐渐取代非晶硅薄膜晶体管，成为薄膜晶体管的主流。

多晶硅薄膜的制备工艺可分为两大类：一类是高温工艺，制备过程中温度高于600℃，衬底使用昂贵的石英；另一类是低温工艺，整个加工工艺温度低于600℃，可用廉价玻璃作衬底，因此，低温多晶硅(Low Temperature Poly Silicon，LTPS)技术已逐渐取代非晶硅技术成为薄膜晶体管研发的主流，在低温多晶硅的制备中，多晶硅的晶化问题一直是低温多晶硅领域研究的重点。

目前业界成熟的低温多晶硅薄膜制备工艺主要有固相晶化(Solid PhaseCrystallization，SPC)、金属诱导横向晶化(Metal—Induced Lateral Crystallization，MILC)、准分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)等技术。其中，ELA技术以其产品较高的迁移率及产率，被业界普遍用于非晶硅的晶化。准分子激光退火是将高功率的激光束作用于待晶化非晶硅薄膜表面，由于硅极强的紫外光吸收能力，在极短的时间内(约50ns～150ns)可使a-Si薄膜表面在瞬间达到1000℃以上的高温而变成熔融状态，激光脉冲停止后，熔融状态的非晶硅冷却结晶变为多晶硅。采用准分子激光退火技术制备的多晶硅薄膜晶粒大、空间选择性好，掺杂效率高、晶内缺陷少、电学特性好、迁移率较高，是目前综合性能最好的低温多晶硅薄膜。

目前，采用准分子激光退火工艺制备低温多晶硅薄膜的传统方法一般为:先在缓冲层上沉积一层非晶硅(a-Si)薄膜层，然后对非晶硅薄膜的表面进行处理后，采用准分子激光退火工艺对该非晶硅薄膜进行晶化处理就可以得到低温多晶硅薄膜。但是在采用准分子激光退火工艺对该非晶硅薄膜进行晶化处理的过程中，由于晶粒尺寸对激光功率以及制备时气氛环境等非常敏感，因此制备得到的多晶硅薄膜膜层的均匀性较差，从而使得由该多晶硅薄膜制备的产品(如薄膜晶体管等)性能差异较大。

综上所述，目前采用ELA技术制备的多晶硅薄膜的均匀性较差，从而影响由该多晶硅薄膜制备的产品的性能。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种低温多晶硅薄膜的制备方法、薄膜晶体管及显示装置，用于解决采用现有的ELA技术制备的多晶硅薄膜均匀性较差的问题。

因此，本发明实施例提供了一种低温多晶硅薄膜的制备方法，包括：

在衬底基板上形成非晶硅薄膜；

形成覆盖所述非晶硅薄膜的氧化硅薄膜的图形，其中，位于预设区域内的所述氧化硅薄膜的厚度大于除了所述预设区域之外其它区域内的氧化硅薄膜的厚度；