[发明专利]低温多晶硅薄膜及晶体管的制备方法、激光晶化装置

说明书

技术领域

本发明属于显示技术领域，具体涉及一种低温多晶硅薄膜的 制备方法、低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法、激光晶化装置。

背景技术

随着显示技术的发展，人们对显示画质的需求日益增长，高 画质、高分辨率的平板显示装置的需求越来越普遍，也越来越得 到显示面板厂家的重视。

薄膜晶体管(ThinFilmTransistor，简称TFT)是平板显示面 板的主要驱动器件，直接关系到高性能平板显示装置的发展方向。 薄膜晶体管具有多种结构，制备相应结构的薄膜晶体管的材料也 具有多种，例如：非晶硅和多晶硅都是目前常用的薄膜晶体管制 备材料。然而，非晶硅本身存在很多无法避免的缺点，比如：低 迁移率、低稳定性等；与此相比，低温多晶硅(LowTemperature Poly-Silicon，简称LTPS)具有较高的迁移率及稳定性，其迁移率 可达非晶硅的几十甚至几百倍。因此，采用低温多晶硅材料形成 薄膜晶体管的技术得到了迅速发展，由LTPS衍生的新一代液晶显 示装置(LiquidCrystalDisplay：简称LCD)或有机电致发光显示 装置(OrganicLight-EmittingDiode:简称OLED)成为重要的显 示技术，尤其是OLED显示装置，由于OLED具有超薄、低功耗、 同时自身发光等特点，备受用户的青睐。

虽然低温多晶硅薄膜晶体管具有上述优点，但是，在低温多 晶硅薄膜晶体管(LTPSTFT)中的低温多晶硅薄膜(也就是有源 层)，是采用对非晶硅薄膜进行准分子激光退火(ELA)工艺形 成的，而在激光退火过程中会引起多晶硅的晶粒尺寸不均一和多 晶硅薄膜表面出现非常大的粗糙度，从而导致温多晶硅薄膜晶体 管的阈值电压和迁移率的均匀性不佳，尤其是当晶体管尺寸缩小 时，阈值电压不均匀的问题将变得更为严重。而且，在形成低温 多晶硅薄膜时，通常的做法是在玻璃基板上依次制备氮化硅、氧 化硅作为缓冲层，之后沉积非晶硅薄膜，然后采用的波长为308nm 的准分子激光照射非晶硅薄膜，在非晶硅转化为多晶硅的过程中， 结晶时间直接决定了晶粒尺寸的大小，因此需要较厚的缓冲层以 达到保温的目的。目前有研究人员提出给玻璃基板加热延长结晶 时间，但是受玻璃基板耐受温度及加热台与非晶硅之间有较厚的 绝热层(玻璃基板及缓冲层)限制了其加热温度及性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的低温多晶硅薄 膜存在的上述的问题，提供一种延长多晶硅的结晶时间，可获得 更大尺寸的晶粒，提高载流子迁移率，降低漏电流的低温多晶硅 薄膜的制备方法、低温多晶硅薄膜晶体管的制备方法、激光晶化 装置。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种低温多晶硅薄 膜的制备方法，包括如下步骤：

在基底上方形成非晶硅薄膜；

对所述非晶硅薄膜背离所述基底的一侧进行激光退火，以及 对所述基底背离所述非晶硅薄膜的一侧进行激光退火，以形成低 温多晶硅薄膜。

优选的是，所述对所述非晶硅薄膜背离所述基底的一侧进行 激光退火先于对所述基底背离所述非晶硅薄膜的一侧进行激光退 火。

优选的是，对所述非晶硅薄膜背离所述基底的一侧采用准分 子激光器进行激光退火。

优选的是，对所述基底背离所述非晶硅薄膜的一侧采用固体 激光器进行激光退火。

优选的是，对所述非晶硅薄膜背离所述基底的一侧进行激光 退火的步骤中，所述激光的波长为308nm，能量密度为 300-500mJ/cm²，光脉冲频率为300-500Hz，重叠率为92-98％，扫 描速率为4-16mm/s。

优选的是，对所述基底背离所述非晶硅薄膜的一侧进行激光 退火的步骤中，所述激光的波长为308-1062nm，能量密度为 10-200mJ/cm²。

优选的是，所述在基底上方形成非晶硅薄膜之前还包括：

在基底上形成缓冲层的步骤。

进一步优选的是，所述缓冲层至少包括氧化硅层、氮化硅层 中的至少一层结构。

进一步优选的是，所述缓冲层包括氧化硅层和氮化硅层两层 结构；其中，所述氮化硅层的厚度为40-100nm，所述氧化硅层的 厚度为100-300nm。

优选的是，所述非晶硅薄膜的厚度为400-600nm。