本发明涉及显示技术领域，尤其涉及低温多晶硅薄膜及其制作方法、薄膜晶体管、显示装置。
背景技术：
多晶硅薄膜晶体管因其具有消耗功率小且电子迁移率大等优点而广泛的应用于显示技术领域，早期的多晶硅薄膜晶体管的制程温度高达摄氏1000℃，因此基板材质的选择受到大幅的限制，近来由于激光的发展，制程温度可降至摄氏600℃以下，利用此种制程方式所得的多晶硅薄膜晶体管又被称为低温多晶硅薄膜晶体管((lowtemperaturepoly-siliconthinfilmtransistor，简称ltpstft)。
ltpstft制备的关键技术是将非晶硅转变为多晶硅的结晶化，现有技术中常用的方法包括准分子激光退火(excimerlaserannealing，简称ela)、固相晶化(solid-phasecrystallization，简称spc)、金属诱导晶化(metalinducedcrystallization，简称mic)等多种制作方法，而采用ela工艺来得到的背板中晶体管有源层的多晶硅薄膜是唯一已经实现量产的方法。
然而，在近些年采用ela工艺的生产中，若得到的多晶硅薄膜的晶粒尺寸大，晶粒的分布将会不均匀，若得到的多晶硅薄膜的晶粒分布均匀，晶粒尺寸又偏小。因此，目前无法得到晶粒尺寸与均匀度兼顾的多晶硅薄膜。
技术实现要素：
本发明的实施例提供低温多晶硅薄膜及其制作方法、薄膜晶体管、显示装置，可改善现有技术中无法得到晶粒尺寸与均匀度兼顾的多晶硅薄膜的问题。
为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：
第一方面，提供一种低温多晶硅薄膜的制作方法，所述方法包括：在基板上形成第一非晶硅层；采用第一激光束对所述第一非晶硅层进行第一次激光退火处理，得到多晶硅生长底层；在形成有所述多晶硅生长底层的基板上形成第二非晶硅层；采用第二激光束对所述第二非晶硅层进行第二次激光退火处理，得到多晶硅薄膜；其中，所述第一激光束的相邻激光的重叠率大于所述第二激光束的相邻激光的重叠率，所述第一激光束的脉冲长度大于所述第二激光束的脉冲长度。
可选的，所述第一激光束的相邻激光的重叠率为97％～98％。
可选的，第二激光束的相邻激光的重叠率为95％～96.5％。
可选的，所述第一非晶硅层的厚度小于所述第二非晶硅层的厚度。
可选的，所述第一非晶硅层的厚度为300～400nm。
可选的，所述第二非晶硅层的厚度为400～500nm。
可选的，所述第一激光束的脉冲长度为50～70s。
可选的，所述第二激光束的脉冲长度为20～30s。
第二方面，提供一种低温多晶硅薄膜，采用第一方面所述的低温多晶硅薄膜的制作方法制成。
第三方面，提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的有源层采用第二方面所述的低温多晶硅薄膜。
第四方面，提供一种显示装置，包括第三方面所述的薄膜晶体管。
本发明实施例提供低温多晶硅薄膜及其制作方法、薄膜晶体管、显示装置，通过使用具备较长的脉冲长度和较高的相邻激光的重叠率的第一激光束对第一非晶硅层进行激光退火，可生长出表面突起较为明显且突起整齐排列分布的多晶硅生长底层。由于多晶硅生长底层上的阵列式突起可作为第二非晶硅层结晶的晶种，再次生长又大又整齐的晶粒，因此，在多晶硅生长底层上再次沉积第二非晶硅层，并且对第二非晶硅层使用具备较短的脉冲长度和较低的相邻激光的重叠率的第二激光束对第二非晶硅层进行激光退火，凭借第一层优秀的多晶硅生长底层，使得第二非晶硅层也可以生长出即大又均匀的晶粒，并且多晶硅薄膜具备排列取向。而且在较短的脉冲长度的条件下，也可以同时保持最终多晶硅薄膜的低表面粗糙度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的一种低温多晶硅薄膜的制作方法的流程图；
图2-图5为本发明提供的低温多晶硅薄膜的制作过程示意图；
图6为本发明实施例提供的多晶硅生长底层的结构示意图。
附图标记
10-基板；20-第一非晶硅层；21-多晶硅生长底层；30-第二非晶硅层；31-多晶硅薄膜；40-缓冲层。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例提供一种低温多晶硅薄膜的制作方法，如图1所示，该方法包括：
s10、如图2所示，在基板10上形成第一非晶硅层20。
在基板10上形成第一非晶硅层20的方法有沉积、涂覆等，本发明采用等离子体增强化学气相沉积(plasmaenhancedchemicalvapordeposition，简称pecvd)技术在基板10上沉积第一非晶硅层20。
其中，第一非晶硅层20的厚度例如可以为300～400nm，具体的，例如可以是320nm、340nm、360nm、380nm，适宜的厚度可以提高突起的均匀度。
s20、如图3所示，采用第一激光束对第一非晶硅层20进行第一次激光退火处理，得到多晶硅生长底层21。
其中，第一激光束的相邻激光的重叠率例如可以为97％～98％，具体的，例如可以为97.2％、97.4％、97.5％、97.6％、97.8％。适宜的相邻激光的重叠率使得第一非晶硅层20的晶化程度好，有利于突起的均匀化。
此外，第一激光束的脉冲长度例如可以为50～70s，具体的，例如可以为55s、60s、65s。通过开启脉冲延长装置，使得脉冲长度延长，适宜的脉冲长度有益于突起的形成，通过突起制作晶仔层，引导第二非晶硅层中晶粒的生长。
此处，例如可以采用氯化氙(xecl)准分子激光器(波长308nm)对第一非晶硅层20(a-si)进行退火，得到多晶硅生长底层21。
s30、如图4所示，在形成有多晶硅生长底层21的基板10上形成第二非晶硅层30。
在形成有多晶硅生长底层21的基板10上形成第二非晶硅层30的方法有沉积、涂覆等，本发明采用pecvd技术在基板上沉积第二非晶硅层30。
其中，第二非晶硅层30的厚度例如可以为400～500nm，具体的，例如可以是420nm、440nm、460nm、480nm。适宜的厚度不仅可以增大晶粒尺寸，还可以降低多晶硅薄膜31的表面粗糙度。
s40、如图5所示，采用第二激光束对第二非晶硅层30进行第二次激光退火处理，得到多晶硅薄膜31。
其中，第二激光束的相邻激光的重叠率例如可以为95％～96.5％，具体的，例如可以为95.2％、95.4％、95.5％、95.6％、95.8％、96.0％、96.2％。第二非晶硅层30在生成晶粒的过程中有多晶硅生长底层21上的晶粒引导，无需太高的重叠率，适宜的相邻激光的重叠率有利于提高产率。
此外，第二激光束的脉冲长度例如可以为20～30s，具体的，例如可以为22s、24s、25s、26s、28s。此处关闭脉冲延长装置，不延长脉冲长度，选择适宜的脉冲长度可以降低多晶硅薄膜31的表面粗糙度。
此处，例如可以采用氯化氙，氟化氪，氟化氩等准分子激光器或者固态激光器(532nm波长的绿色激光器)对第二非晶硅层30(a-si)进行退火，从而得到多晶硅薄膜31。
需要说明的是，在制作过程中，第一激光束的相邻激光的重叠率应大于第二激光束的相邻激光的重叠率，第一激光束的脉冲长度应大于第二激光束的脉冲长度。那么，在第一次激光退火过程中，脉冲延长装置必然开启，才能使第一激光束的脉冲长度应大于第二激光束的脉冲长度。
优选的，第二非晶硅层30的厚度大于第一非晶硅层20的厚度。
由于第一非晶硅层20经过激光退火后形成的突起的高度与第二非晶硅层30的厚度相比可以忽略不计，因此，在多晶硅生长层21上形成第二非晶硅层30后，对非晶硅30表面的平坦度影响较小，使得第二次激光退火后形成的多晶硅薄膜31的粗糙度较低。
本发明实施例提供的低温多晶硅薄膜的制作方法，通过使用具备较长的脉冲长度和较高的相邻激光的重叠率的第一激光束对第一非晶硅层20进行激光退火，可生长出表面突起较为明显且突起整齐排列分布的多晶硅生长底层21。由于多晶硅生长底层21上的阵列式突起可作为第二非晶硅层30结晶的晶种，再次生长又大又整齐的晶粒，因此，在多晶硅生长底层21上再次沉积第二非晶硅层30，并且对第二非晶硅层30使用具备较短的脉冲长度和较低的相邻激光的重叠率的第二激光束对第二非晶硅层30进行激光退火，凭借第一层优秀的多晶硅生长底层21，使得第二非晶硅层30也可以生长出即大又均匀的晶粒，并且多晶硅薄膜31具备排列取向。而且在较短的脉冲长度的条件下，也可以同时保持最终多晶硅薄膜31的低表面粗糙度。
因此，采用本发明提供的低温多晶硅的制作方法制作的低温多晶硅薄膜，其晶粒尺寸较大，并且分布均匀(属于四方晶体系，晶向指数100的优质多晶硅)，同时还解决了应用于低温多晶硅显示器背板中，迁移率较低，迁移率及阈值电压不均匀的问题。适用于低温多晶硅有源矩阵有机发光二极管显示器(ltps-amoled)及低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器(ltpstft-lcd)等领域。
优选的，在步骤s10之前，上述方法还包括在基板10上形成缓冲层40。
在基板10上形成缓冲层40的方法有沉积、涂覆等，本发明采用pecvd技术在基板10上沉积缓冲层40。pecvd具有基本温度低、沉积速率快、成膜质量好等优点，因而被广泛应用于低温多晶硅薄膜制造领域中。
其中，基板10可以为玻璃或非硅材料基板，该非硅材料基板例如可以为：柔性聚酞亚胺(polyimide，简称pi)基底、透明陶瓷基板或聚合物透明薄膜基板。其中，柔性pi基底的背面贴附于透明材料基板上。透明淘瓷基板例如包括:氧化铝(a12o3)、氧化忆(y2o3)、氧化镁(mgo)、氧化钙(cao)、二氧化钦(tio2)、二氧化牡(tho2)、二氧化钍(zro2)等氧化物透明陶瓷基板，以及氮化率(aln)、硫化锌(zns)、硒化锌(znse)、氟化镁(mgf2)、氟化钙(caf2)等非氧化物透明陶瓷基板。
可选的，缓冲层40为双层结构sinx(氧化硅)/sio2(氮化硅)薄膜，其中sinx厚度为50-150nm，sio2厚度为100-350nm。
由于sio2较sinx更容易形成晶相较好的多晶硅，sinx对阻挡来自基板的污染物效果更佳，所以优选缓冲层的上层为sio2，下层为sinx。
可选的，缓冲层40为单层结构的sinx或sio2薄膜，sinx厚度为50-150nm，sio2厚度为100-350nm。
在基板上形成缓冲层40的目的是防止基板中的金属离子扩散至多晶硅薄膜区产生缺陷中心进而增加漏电流。合适厚度的缓冲层40还可以改善多晶硅背面界面的质量，并且降低热传导，减缓被激光加热的硅的冷却速率，有助于形成较大的多晶硅晶粒。
进一步优选的，缓冲层40的厚度为150-500nm。
在本发明实施例中，进行多晶硅薄膜的制作工艺之前，还可以对基板10进行清洗。
以下，以一个具体的实施例对本发明提供的低温多晶硅薄膜的制作方法进行说明。
s100、在基板10上形成缓冲层40，缓冲层10为单层结构的sio2，厚度为200nm。
s200、在形成有缓冲层40的基板10上采用pecvd技术形成第一非晶硅层20，第一非晶硅层20的厚度为350nm。
s300、采用氯化氙准分子激光器发出脉冲长度为68s、相邻激光的重叠率为97.7％的第一激光束对第一非晶硅层20进行激光退火，得到多晶硅生长底层21。
此处，通过使用脉冲长度为68s、相邻激光的重叠率为97.7％的第一激光束对第一非晶硅层20进行激光退火，如图6所示，可生长出阵列式突起的多晶硅生长底层21。
s400、在形成有多晶硅生长底层21的基板10上采用pecvd技术在多晶硅生长底层21的表面形成第二非晶硅层30，第二非晶硅层30的厚度为450nm。
s500、采用氯化氙准分子激光器发出脉冲长度为23s、相邻激光的重叠率为95.3％的第二激光束对第二非晶硅层30进行激光退火，得到多晶硅薄膜31。
此处，多晶硅生长底层21上的突起作为第二非晶硅层30结晶的晶种引导a-si的生长，使得第二非晶硅层30生成又大又整齐的晶粒。现有技术中生成的晶粒的尺寸只有0.3μm左右，而通过本发明实施例提供的低温多晶硅的制作方法制作出的低温多晶硅薄膜中晶粒的尺寸可达0.4μm左右。此外，在第二次激光退火时第二激光束的脉冲长度较小，使得多晶硅薄膜31表面形成的突起较小，降低了多晶硅薄膜31的表面粗糙度，提高了电子迁移率。
本发明实施例还提供一种低温多晶硅薄膜，通过上述低温多晶硅薄膜的制作方法制成。
采用本发明提供的低温多晶硅的制作方法制作的低温多晶硅薄膜，其晶粒尺寸较大，并且分布均匀(属于四方晶体系，晶向指数100的优质多晶硅)，同时还解决了应用于低温多晶硅显示器背板中，迁移率较低，迁移率及阈值电压不均匀的问题。适用于低温多晶硅有源矩阵有机发光二极管显示器(ltps-amoled)及低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器(ltpstft-lcd)等领域。目前面对高ppi(pixelsperinch，每英寸所拥有的像素数目)及高画质要求的产品，这种优秀多晶硅的需要在某些高端产品中，有着特别的需求及市场。
本发明实施例还提供一种薄膜晶体管，包括上述低温多晶硅薄膜，其有益效果与上述低温多晶硅薄膜的有益效果相同，此处不再赘述。
本发明实施例还提供一种显示装置，包括上述薄膜晶体管。
其中，显示装置可以是显示面板，也可以是包含显示面板的显示器件。
上述显示装置具体可以是有机电致发光二极管显示器、液晶显示器、液晶电视、数码相框、手机、平板电脑、导航仪等具有任何显示功能的产品或者部件。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。