低温多晶硅薄膜的制备方法、TFT、阵列基板及显示装置制造方法及图纸

本发明专利技术实施例提供了一种低温多晶硅薄膜的制备方法、TFT、阵列基板及显示装置，涉及显示技术领域，可使采用ELA法制备的LTPS薄膜在对应于TFT的源漏之间的区域内晶粒更大、晶界更少，降低TFT漏电流、提高阈值电压稳定性。该方法包括：形成缓冲层、非晶硅薄膜；在非晶硅薄膜上形成光学层，用于对非晶硅薄膜进行激光退火处理时，预定区域受到激光照射产生的温度小于其余区域受到激光照射产生的温度；光学层与非晶硅薄膜具有不同的折射率；对非晶硅薄膜进行激光退火处理，使非晶硅薄膜转化为低温多晶硅薄膜；预定区域内的多晶硅晶粒尺寸大于其余区域内的多晶硅晶粒尺寸。用于低温多晶硅薄膜及包括低温多晶硅薄膜的薄膜晶体管的制备。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及显示
，尤其涉及一种低温多晶硅薄膜的制备方法、TFT、阵列 基板及显示装置。
技术介绍
低温多晶娃（LowTemperaturePolySilicon，简称LTPS)薄膜由于其原子排列规 贝丨J，载流子迀移率高（10?300cm2/Vs)，应用于薄膜晶体管（ThinFilmTransistor，简称 TFT)等电子元器件时，可使TFT具有更高的驱动电流，因此，在TFT的制作工艺中广泛采用 LTPS薄膜作为TFT的核心结构之一的有源层的材料。 目前，TFT的制备过程中主要采用准分子激光退火法（简称ExcimerLaser Annealing，简称ELA)来形成LTPS薄膜。 其中，ELA法的主要通过一定能量的准分子激光对非晶硅薄膜进行激光照射，利用 激光光束的能量使非晶硅在高温下转变成LTPS。 然而，由于非晶硅受到激光照射时，其内部各个区域受照射产生的温度是相同的， 因此，晶化后的多晶硅晶粒在LTPS薄膜中的生长区域是随机的，这就使得LTPS薄膜中的晶 粒尺寸较小。这样一来，在LTPS薄膜应用于TFT中的有源层时，当给TFT中的栅极施加一 定的电压时，在栅极与有源层之间会产生电场，在电场的作用下，源极与漏极之间形成导通 状态，即通常所说的TFT导通时的沟道（channel)，由于LTPS的晶粒尺寸较小，使得对应于 沟道内的LTPS的晶界较多，增大了TFT导通时的漏电流，进而导致TFT的阈值电压不稳定， 从而降低了TFT的整体电性能。 因此，如何使得采用ELA法制备的LTPS薄膜晶粒尺寸更大，以使LTPS薄膜作为 TFT中的有源层时，降低TFT导通时源极与漏极之间的区域的漏电流，提高TFT的阈值电压 稳定性，从而使TFT具有良好的电性能成为了亟待解决的问题。
技术实现思路
鉴于此，为解决现有技术的问题，本专利技术的实施例提供一种低温多晶硅薄膜的制 备方法、TFT、阵列基板及显示装置，该方法可使采用ELA法制备的LTPS薄膜晶粒尺寸更大， 使LTPS薄膜应用于TFT后，在对应于源极与漏极之间的区域内晶界更少，TFT导通后源极 与漏极之间的区域的漏电流更小，TFT的阈值电压更稳定。 为达到上述目的，本专利技术的实施例采用如下技术方案： 一方面，本专利技术实施例提供了一种低温多晶硅薄膜的制备方法，所述方法包括：在 基板上依次形成缓冲层、非晶硅薄膜；在所述非晶硅薄膜上形成光学层；所述光学层用于 在对所述非晶硅薄膜进行激光退火处理时，使所述非晶硅薄膜中的预定区域受到激光照射 产生的温度小于除所述预定区域之外的其余区域受到激光照射产生的温度；其中，所述光 学层与所述非晶硅薄膜具有不同的折射率；对所述非晶硅薄膜进行所述激光退火处理，使 所述非晶硅薄膜转化为低温多晶硅薄膜；其中，激光的照射方向为从所述光学层指向所述 非晶硅薄膜；形成的所述低温多晶硅薄膜中，所述预定区域内的多晶硅晶粒尺寸大于所述 其余区域内的多晶硅晶粒尺寸。 优选的，所述在所述非晶硅薄膜上形成光学层，包括：在所述非晶硅薄膜的预定区 域上形成光学层；其中，所述光学层的厚度为激光波长的（l/4+n/2)倍，n为任意自然数。 优选的，所述光学层包括光学层第一部分和光学层第二部分；所述光学层第一部 分的厚度大于所述光学层第二部分的厚度；所述在所述非晶硅薄膜上形成光学层，包括： 在所述非晶硅薄膜的预定区域上形成所述光学层第一部分，在所述非晶硅薄膜除所述预定 区域之外的其余区域上的形成所述光学层第二部分；其中，所述光学层第一部分的厚度为 激光波长的（l/4+n/2)倍，n为任意自然数。 优选的，所述光学层的折射率大于所述非晶硅薄膜的折射率。 优选的，所述激光的波长范围为157?353nm。 优选的，所述缓冲层和/或所述光学层采用化学气相沉积法、低压化学气相沉积 法、等离子体增强化学气相沉积法中的任一种方法形成。 优选的，所述缓冲层和/或所述光学层采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的任一种 材料构成。 在上述基础上优选的，所述对所述非晶硅薄膜进行所述激光退火处理，使所述非 晶硅薄膜转化为低温多晶硅薄膜之前，所述方法还包括：对所述非晶硅薄膜进行去氢处理； 其中，所述去氢处理的温度为350?450°C。 再一方面、本专利技术实施例提供了一种薄膜晶体管TFT的制备方法，所述方法包括： 对采用上述任一项所述的方法形成的低温多晶硅薄膜进行图案化处理，形成有源层；其中， 所述有源层包括预定区域和除所述预定区域之外的其余区域；所述预定区域为对应于所述 TFT的源极与漏极之间的区域。 优选的，所述方法还包括：在形成有所述有源层的基板上依次形成栅绝缘层、栅极 的图案层、层间绝缘层、以及包括源极与漏极的图案层；其中，所述层间绝缘层上形成有贯 穿所述栅绝缘层的第一过孔和第二过孔；所述源极、所述漏极分别通过所述第一过孔、所述 第二过孔与所述有源层接触。 进一步优选的，通过图案化处理形成的所述有源层上还形成有光学层；其中，所述 光学层位于所述预定区域内，或者，所述光学层包括位于所述预定区域内的光学层第一部 分和位于所述其余区域内的光学层第二部分，所述光学层第一部分的厚度大于所述光学层 第二部分的厚度；针对所述光学层包括所述光学层第一部分和所述光学层第二部分的情 况，所述层间绝缘层上形成的所述第一过孔和所述第二过孔还贯穿所述光学层第二部分， 以露出所述有源层的所述其余区域。 又一方面、本专利技术实施例还提供了一种薄膜晶体管TFT，所述TFT采用上述任一项 所述的方法形成。 本专利技术实施例还提供了一种阵列基板，所述阵列基板包括上述的TFT。 本专利技术实施例还提供了一种显示装置，所述显示装置包括上述的阵列基板。 基于此，通过本专利技术实施例提供的上述低温多晶硅薄膜的制备方法，由于位于非 晶硅薄膜上方的光学层使非晶硅薄膜受激光晶化时在内部存在不同的温度区域，使得预定 区域的温度小于除预定区域之外的其余区域的温度，受到温度差异的影响，在预定区域内 晶化形成的LTPS具有更大的晶粒尺寸；同时，由于在预定区域内的结晶核是通过继续向周 围生长而获得的较大晶粒尺寸，晶化后的多晶硅晶粒在预定区域内是沿横向方向生长的， 相当于在预定区域内的晶粒具有更少的晶界，降低了形成的低温多晶硅薄膜应用于TFT的 有源层时产生的漏电流，提高了TFT的阈值电压稳定性，从而使TFT具有更优良的电性能。【附图说明】 为了更清楚地说明本专利技术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地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本 专利技术的一些实施例，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为本专利技术实施例提供的一种低温多晶硅薄膜的制备方法流程示意图； 图2为本专利技术实施例提供的一种低温多晶硅薄膜的制备方法中步骤S01的具体示 意图； 图3A和图3B分别为本专利技术实施例提供的一种低温多晶硅薄膜的制备方法中步骤 S02的具体示意图一、示意图二； 图4A和图4B分别为对应于图3A和图3B的步骤S03的具体示意图； 图5为本专利技术实施例提供的一种低温多晶硅薄膜的制备方法原理示意图； 图6A?图6C分别为本专利技术当前第1页1 2 3&本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低温多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述方法包括：在基板上依次形成缓冲层、非晶硅薄膜；在所述非晶硅薄膜上形成光学层；所述光学层用于在对所述非晶硅薄膜进行激光退火处理时，使所述非晶硅薄膜中的预定区域受到激光照射产生的温度小于除所述预定区域之外的其余区域受到激光照射产生的温度；其中，所述光学层与所述非晶硅薄膜具有不同的折射率；对所述非晶硅薄膜进行所述激光退火处理，使所述非晶硅薄膜转化为低温多晶硅薄膜；其中，激光的照射方向为从所述光学层指向所述非晶硅薄膜；形成的所述低温多晶硅薄膜中，所述预定区域内的多晶硅晶粒尺寸大于所述其余区域内的多晶硅晶粒尺寸。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：左岳平，李良坚，陈善韬，徐文清，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11