低温多晶硅薄膜及薄膜晶体管的制备方法、以及薄膜晶体管的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及技术领域，特别是涉及一种低温多晶硅薄膜及薄膜晶体管的制备方法、以及薄膜晶体管。
【背景技术】
[0002]多晶硅(p-Si)薄膜具有远大于非晶硅(a-Si)、并与单晶硅可相比拟的高载流子迀移率，常代替非晶硅应用于薄膜晶体管(TFT)的有源层，因此在集成周边驱动的有源液晶显示(AMLCD)和有源有机发光二极管(AM0LED)中具有非常重要的应用。平板显示器的多晶硅薄膜的衬底是难以承受高温工艺的玻璃，在此条件限制下，低温多晶硅(LTPS)技术是业界必然的选择。
[0003]就目前的技术而言，低温多晶硅技术主要有以下几种:快速退火固相晶化法(RTA)、准分子激光退火晶化法(ELA)、金属诱导横向结晶(MILC)及热丝催化化学气相沉积(Cat-CVD)等。其中，ELA和MILC为目前产业界使用最为广泛。
[0004]ELA属于液相再结晶法，此方法制备的多晶硅晶粒大，晶粒间缺陷少，因此其TFT器件性能优越，例如，具有高场效应迀移率，低亚阈值摇摆值及低阈值电压。ELA制作低温多晶硅的方法是在玻璃上生长一缓冲层，然后生长非晶硅，利用准分子激光扫描非晶硅，非晶硅受到高温熔化重结晶形成多晶硅。在ELA制程中，非晶硅受到高温后变成临界完全熔融(nearly completely melts)状态，然后重结晶形成多晶娃。重结晶时会按照低能量向高能量方向结晶，低温向高温方向结晶。现有技术中，非晶硅层直接形成于缓冲层上，在准分子激光退火的过程中，非晶硅层各个区域的受热情况趋于一致，在重结晶的起点与晶粒的生长方向是凌乱的，导致重结晶后的低温多晶硅晶粒尺寸偏小，晶粒间晶界偏多，影响多晶硅的电子迀移率，进而影响平板显示的反应速度。
[0005]在对低温多晶娃薄膜的激光退火(laser annealing)工艺研究中，为了生长大晶粒和晶界控制，许多研究都不约而同地朝向温度梯度(Thermal Gradient)的控制。温度梯度的控制，是触发晶粒超级横向成长的基本条件，其原理是:在激光照射阶段，通过各种方法改变非晶硅膜层的不同区域所吸收激光能量，在非晶硅膜层不同的区域间形成温度梯度；在随后的冷却再结晶阶段，膜层的晶粒由较低温的区域往较高温的区域横向生长。目前的工艺技术中，为了在硅膜层中构建温度梯度，方法主要有:在硅膜层上面增加光刻画图后的抗反射层如氧化硅膜；在硅膜底层光刻构图挖孔以改变膜层厚度；在照射晶化光源端加相位掩膜板等。但这些技术也存在着很多缺点，比如:加抗反射层的技术增加了一道mask光刻工艺，增加了工艺的复杂度；挖孔改变膜层厚度的方法在增加了一道mask光刻工艺的同时，其膜层厚度的凹凸变化有可能给TFT特性造成不利影响；加相位掩膜板的方法具有激光照射能量利用率低的缺点。
【发明内容】
[0006]基于此，有必要针对上述问题，提供一种低温多晶硅薄膜及薄膜晶体管的制备方法、以及薄膜晶体管，该制备方法制得的低温多晶硅薄膜的多晶硅的晶粒较大、分布较均匀、且工艺简单。
[0007]—种低温多晶硅薄膜的制备方法，包括如下步骤:
[0008]在基板上形成缓冲层；
[0009]在所述缓冲层上沉积非晶硅层；
[0010]对所述非晶硅层的预定区域进行光刻写；
[0011]对所述非晶硅层进行激光退火处理，使所述非晶硅层形成多晶硅薄膜。
[0012]在其中一个实施例中，利用掩膜板对所述非晶硅层的预定区域进行光刻写。
[0013]在其中一个实施例中，对所述非晶硅层的预定区域进行光刻写的步骤中，光的能量阈值为0.1?0.5mJ/cm2。
[0014]在其中一个实施例中，对所述非晶硅层的预定区域进行光刻写之后还包括步骤:对所述非晶硅层进行脱氢处理。
[0015]在其中一个实施例中，所述激光退火处理采用308nm波长的XeCl准分子激光器，所述激光退火处理的参数设置如下:激光的脉冲频率为400?600Hz，重叠率为92%?97%，能量密度为420?490mJ/cm2，脉冲时间为20?30nm。
[0016]在其中一个实施例中，对所述非晶硅层的预定区域进行光刻写之前还包括步骤:对所述非晶硅层进行离子掺杂。
[0017]—种薄膜晶体管的制备方法，包括如下步骤:
[0018]在基板上形成多晶硅薄膜，并通过构图工艺形成有源层；
[0019]其中，所述多晶硅薄膜通过权利要求1?6中任一所述的低温多晶硅薄膜的制备方法得到。
[0020]在其中一个实施例中，还包括如下步骤:
[0021]在所述有源层的上方形成栅极绝缘层、栅极、层间绝缘层及源极和漏极，所述源极和所述漏极分别通过过孔与所述有源层连接。
[0022]在其中一个实施例中，对所述有源层的上方形成栅极绝缘层、栅极、层间绝缘层及源极和漏极，具体包括:
[0023]在所述有源层的上方形成栅极绝缘层；
[0024]在所述栅极绝缘层的上方形成栅极金属层，并通过构图工艺形成栅极；
[0025]在所述栅极上方形成层间绝缘层；
[0026]在所述栅极绝缘层及所述层间绝缘层上形成过孔；
[0027]在所述过孔内形成源极和漏极，并使所述源极和所述漏极分别与所述有源层连接。
[0028]—种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管采用上述任一所述的方法制得。
[0029]上述低温多晶硅薄膜的制备方法，由于对非晶硅层的预定区域进行光刻写，以改变非晶硅层不同区域的吸光系数，利用吸光系数的不同，使得在激光退出时非晶硅层形成温度梯度，从而使制得的低温多晶硅薄膜的多晶硅的晶粒较大、分布较均匀。此外，上述工艺简单、易于操作。
【附图说明】
[0030]图1为本发明一实施例中低温多晶硅薄膜的制备方法流程示意图；
[0031]图2A-2D分别为图1所示的低温多晶硅薄膜在制备过程中的各步骤的结构示意图。
【具体实施方式】
[0032]为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0033]请参阅图1，其为本发明一实施例中低温多晶硅薄膜制备方法的流程图。
[0034]S110:在基板上形成缓冲层。
[0035]请参阅图2A，在干净的基板100上形成缓冲层200，基板100可为玻璃基板或柔性基板。形成的缓冲层200可以提高待形成的非晶硅与基板之间的附着程度，有利于降低热传导效应，减缓被激光加热的硅的冷却速率，有利于多晶硅的结晶。同时，还可以防止基板中的金属离子扩散至有源层，降低杂质缺陷，并且可以减少漏电流的产生。
[0036]具体地，在玻璃基板上利用等离子体化学气相沉积法(PECVD)沉积一层一定厚度的缓冲层，例如，所述缓冲层的厚度为50?400nm。沉积材料可以为单层的氧化硅(S1x)膜层或氮化硅(SiNx)膜层，或者为氧化硅(S1x)和氮化硅(SiNx)的叠层。在本实施例中，请参阅图2A，缓冲层200包括依次层叠在基板100上的氮化硅层210及氧化硅层220，例如，氮化硅层210设置于基板100与氧化硅层220之间，又如，氮化硅层及氧化硅层的厚度比例为1:2至1:4 ;优选为1:3 ;又如，氮化硅层及氧化硅层的总厚度为280nm。这样有利于后续的氢化过程，及得到良好的电学性能。又如，在本实施例中，氮化硅层210的厚度为50?lOOnm，氧化娃层220的厚度为150?300nm。
[0037]其中，形成SiNx膜层的反应气体为SiH4、NH3、队的混合气体，或者为SiH2Cl2、NH3、N2的混合气体；形成S1 J莫层的反应气体为SiH4、N20的混合气体，或者为SiH4、