制备低温多晶硅薄膜及晶体管的方法与流程

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种制备低温多晶硅薄膜及晶体管的方法。

背景技术：

与非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)相比，低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)技术具备诸多优点，如迁移率很高，可达10-100cm²/Vs左右，同时可以在低温条件下制备(低于600℃)，基底选择灵活，是目前唯一和柔性显示技术相兼容的主动层制备技术。

传统的低温多晶硅薄膜制备采用的是线状激光束扫描，利用扫描过程中相邻扫描线上的温度差来生产多晶硅。这种方法虽然可以产生较均匀的多晶硅薄膜，但是扫描速度慢，限制了大面积显示器的制备，同时生产效率较低，增加了生产成本。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种生产效率高的制备低温多晶硅薄膜的方法。

此外，还提供一种制备低温多晶硅薄膜晶体管的方法。

一种制备低温多晶硅薄膜的方法，包括如下步骤：

提供基底；

在所述基底上形成温差形成层；所述温差形成层包括多个第一区域和第二区域，所述第一区域和第二区域在进行激光退火时，形成温度差；

在所述温差形成层上积淀非晶硅层；

进行激光退火以形成多晶硅层。

在其中一个实施例中，所述在所述基底上形成温差形成层的步骤包括：

形成储热层；

对所述储热层进行构图工艺，形成具有凹槽的区域和凹槽以外的区域；所述凹槽区域为第一区域，所述凹槽以外的区域为第二区域。

在其中一个实施例中，所述储热层形成于缓冲层上，所述缓冲层形成于基底上。

在其中一个实施例中，所述缓冲层为依次层叠在基板上的氮化硅层及氧化硅层，所述储热层为保温隔热层，由隔水且隔热的保温材料形成。

在其中一个实施例中，所述在所述基底上形成温差形成层的步骤包括：

在基板上形成缓冲层；

对所述缓冲层进行选择性掺杂，得到掺杂区域和非掺杂区域；所述掺杂区域为第一区域，所述非掺杂区域为第二区域。

在其中一个实施例中，所述缓冲层为依次层叠在基板上的氮化硅层及氧化硅层。

在其中一个实施例中，掺杂的材料为硼或磷材料，掺杂区域和非掺杂区域的保温性能不一致。

一种制备低温多晶硅薄膜晶体管的方法，包括低温多晶硅薄膜的制备过程；所述低温多晶硅薄膜的制备过程采用上述的制备方法；

其中，所述第一区域为晶体管的非沟道区域，所述第二区域为晶体管的沟道区域。

在其中一个实施例中，所述基板为玻璃基板。

上述方法，由于在基底上形成了一层温差形成层，在进行激光退火时，温差形成层的第一区域和第二区域会分别具有不同的温度，从而使得覆盖于温差形成层之上的非晶硅层的不同对应区域也形成了温度差，这样，非晶硅层的低温区中的晶粒会向高温区中扩散，最终实现硅晶粒的超级横向晶化，得到晶粒尺寸大且分布均匀的多晶硅层。由于温度差的形成不是通过激光扫描线得到，而是通过激光一次照射得到，因此生产效率更高。

附图说明

图1为一实施例的制备低温多晶硅薄膜的方法流程图；

图2a～2d为图1所示流程各个步骤所得的结构的剖面图；

图3a～3e为形成温差形成层的第一实施方式的各个步骤所得的结构的剖面图；

图4a～4d为形成温差形成层的第二实施方式的各个步骤所得的结构的剖面图。

具体实施方式

以下结合附图和实施例进行进一步说明。

图1为一实施例的制备低温多晶硅薄膜的方法流程图。图2a～2d为各个阶段的截面图。结合图1和图2a～2d，以下说明制备低温多晶硅薄膜的方法。

如图1所示，该制备低温多晶硅薄膜的方法包括如下步骤。

步骤S110：提供基底100。参考图2a，在基底100上最终形成多晶硅薄膜。基底100可以为玻璃基底。

步骤S120：在所述基底100上形成温差形成层200。温差形成层200包括多个第一区域201和第二区域202。第一区域201和第二区域202在进行激光退火时，形成温度差。基于第一区域201和第二区域202的不同材料、特性等，在进行激光退火时，二者吸收并存储能量的能力不同，从而导致二者的温度不同，进而形成温度差。

步骤S130：在所述温差形成层200上积淀非晶硅层300。非晶硅经过退火处理可以形成多晶硅。要形成多晶硅，需要首先淀积一层非晶硅层，非晶硅可以在较低的温度下形成，然后经过退火处理形成多晶硅。

步骤S140：进行激光退火以形成多晶硅。具体来说，是在非晶硅层300上与第二区域202对应的位置形成多晶硅区域。一般情况下，非晶硅采用高温退火形成多晶硅。然而高温退火形成多晶硅的方法不适用于一些情况，例如需要在玻璃衬底上形成多晶硅。另外，通过激光扫描侧向结晶方法，也可以在较低的温度下形成多晶硅，但处理效率太低。本步骤的激光退火方法为一次性持续照射，在进行激光照射时，温差形成层200的第一区域201和第二区域202由于吸收能量的能力不同，会具有不同的温度。

由于在基底100上形成了一层温差形成层200，在进行激光退火时，温差形成层200的第一区域201和第二区域202会分别具有不同的温度，从而使得覆盖于温差形成层200之上的非晶硅层300的不同对应区域也形成了温度差，这样，非晶硅层300的低温区中的晶粒会向高温区中扩散，最终实现硅晶粒的超级横向晶化，得到晶粒尺寸大且分布均匀的多晶硅层。由于温度差的形成不是通过激光扫描线得到，而是通过激光一次照射得到，因此生产效率更高。

上述实施例中，关键是温差形成层200的形成，具体可以采用多种方式。只要针对同样的退火激光照射产生不同温度的方法都可以。以下以两个具体的实施方式对形成温差形成层200的方法进行说明。

在第一实施方式中，结合图3a～3e，所述在所述基底上形成温差形成层的步骤，即上述步骤S120包括：

步骤S121：形成缓冲层210。如图3a所示，缓冲层210形成于上述的基底100上。所述缓冲层为依次层叠在基板上的氮化硅层及氧化硅层。用于隔绝水氧以及阻挡来自玻璃基板的污染物。

步骤S122：在所述缓冲层210形成储热层220。储热层220可以在激光退火时储存热量，从而使温度升高。如图3b所示。

步骤S123：对所述储热层220进行构图工艺，形成具有凹槽的区域和凹槽以外的区域。所述凹槽区域对应于上述的第一区域201，所述凹槽以外的区域为第二区域202。如图3c所示。

经过上述步骤之后，在进行构图工艺之后的储热层220上形成的非晶硅层300如图3d所示。经过激光退火处理后，低温区的晶粒向高温区扩散，形成如图3e所示的状态。

在第二实施方式中，结合图4a～4d，所述在所述基底上形成温差形成层的步骤，即上述步骤S120包括：

步骤S121’：形成缓冲层210。如图4a所示，缓冲层210形成于上述的基底100上。所述缓冲层为依次层叠在基板上的氮化硅层及氧化硅层。用于隔绝水氧以及阻挡来自玻璃基板的污染物。

步骤S122’：对缓冲层210进行选择性掺杂，得到掺杂区域和非掺杂区域。所述掺杂区域对应于上述的第一区域201，所述非掺杂区域应于上述的第二区域202。经选择性掺杂后，掺杂区域和非掺杂区域在进行激光退火处理时，会产生温度差异。如图4b所示。对缓冲层210进行掺杂的材料是硼或磷材料，掺杂区域和非掺杂区域的保温性能不一致。掺杂方法包括离子注入等。

经过上述步骤之后，在进行选择性掺杂的缓冲层210上形成的非晶硅层300如图4c所示。经过激光退火处理后，低温区的晶粒向高温区扩散，形成如图4d所示的状态。

上述实施例的制备低温多晶硅薄膜的方法可以运用到低温多晶硅薄膜晶体管的制造过程中。形成多晶硅薄膜是制造晶体管的前置步骤。

在具体运用上述实施例的方法时，首先根据上述实施例的方法形成多晶硅薄膜。其中，形成的多晶硅薄膜的所述第二区域202可作为晶体管的沟道区域。而第一区域201则可作为隔离区。之后可根据形成晶体管的工艺形成薄膜晶体管，这些工艺包括隔离、掺杂、淀积、蚀刻等，用于形成晶体管的源极、漏极、栅极结构。此为制造晶体管的常规工序，在此不赘述。

当需要进行多层晶体管工艺时，可以重复上述的低温多晶硅薄膜的制备过程，以及利用形成的多晶硅薄膜制造晶体管。

由于是低温多晶硅薄膜制造技术，多晶硅可以在较低的温度(600℃以下)下形成，因此所述基板可以为玻璃基板。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。