低温多晶硅薄膜的制备方法、制备设备及低温多晶硅薄膜的制作方法

低温多晶硅薄膜的制备方法、制备设备及低温多晶硅薄膜的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种低温多晶硅薄膜的制备方法、低温多晶硅薄膜的制备装置及低温多晶硅薄膜。所述低温多晶硅薄膜的制备方法包括：提供一基板；形成一层非晶硅薄膜；用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜变为熔融状态；所述非晶硅薄膜自温度较低的区域为起点向温度较高的区域结晶，以形成所述低温多晶硅薄膜。本发明提供的低温多晶硅薄膜的制备方法及低温多晶硅薄膜的制备装置制备出的低温多晶硅薄膜具有较大的晶粒及较高的电子迁移率。
【专利说明】低温多晶硅薄膜的制备方法、制备设备及低温多晶硅薄膜

【技术领域】
[0001]本发明涉及液晶显示领域，尤其涉及一种低温多晶硅薄膜的制备方法、制备设备，以及一种低温多晶硅薄膜。

【背景技术】
[0002]液晶显示器(Liquid Crystal Display, LCD)是一种常用的电子设备，由于其具有功耗低、体积小、重量轻等特点，因此备受用户的青睐。目前的液晶显示器主要是以薄膜晶体管(Thin Film Transistor, TFT)液晶显示器为主。随着平面显示技术的发展，具有高分辨率、低能耗的液晶显示器的需求被提出。非晶硅的电子迁移率较低，而低温多晶硅(LowTemperature Ploy-silicon)可以在低温下制作,且拥有比非晶娃更高的电子迁移率。其次，低温多晶硅制作的CMOS器件可应用于使液晶显示器具有更高的分辨率和低能耗。因此，低温多晶硅得到了广泛地应用和研究。
[0003]目前，制作低温多晶硅薄膜的方法包括固相结晶(SolidPhaseCrystallizat1n, SPC)、金属诱导结晶(Metal Induced Crystallizat1n, MIC)和准分子错射退火(Excimer Laser Annealer, ELA)等。其中，准分子错射退火是目前使用最广泛的方法。准分子镭射退火是采用准分子激光束对基板上的非晶硅薄膜进行短时间的照射，非晶硅薄膜受到高温熔化，重结晶，从而形成多晶硅薄膜。
[0004]低温多晶硅薄膜中的晶粒的大小对多晶硅薄膜的电学性能有着重要的影响，t匕如，低温多晶硅薄膜中的晶粒的大小对多晶硅薄膜的电子迁移率有着重要的影响。当低温多晶硅薄膜中的晶粒较大时，低温多晶硅薄膜的电子迁移率也较大；当低温多晶硅薄膜中的晶粒较小时，则低温多晶硅薄膜的电子迁移率较小。在准分子镭射退火方法中，准分子激光束对基板上的非晶硅薄膜进行短时间的照射，使得非晶硅薄膜受到高温而变为完全熔融状态，然后重结晶形成多晶硅薄膜。重结晶时，会按照低能量向高能量的方向结晶，低温方向向高温方向结晶。由于目前采用的准分子镭射退火方法中，准分子激光束均匀地照射到非晶硅薄膜上，非晶硅薄膜中各部分的温度大致相等，所以，重结晶时的起点和方向是凌乱的，不规则的。从而导致重结晶后形成的多晶硅的晶粒较小，晶粒间的晶界较多，从而影响多晶硅的电子迁移率。


【发明内容】

[0005]本发明提供一种多晶硅薄膜的制备方法、低温多晶硅薄膜的制备装置，能够提高多晶硅薄膜的电子迁移率。同时，本发明也提供了一种多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜具有较高的电子迁移率。
[0006]第一方面，本发明提供了一种低温多晶硅薄膜的制备方法，所述低温多晶硅薄膜的制备方法包括:
[0007]提供一基板；
[0008]形成一层非晶硅薄膜；
[0009]用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜变为熔融状态；
[0010]所述非晶硅薄膜自温度较低的区域为起点向温度较高的区域结晶，以形成所述低温多晶硅薄膜。
[0011]在第一方面的第一种实施方式中，所述步骤“用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜变为熔融状态”包括:
[0012]对所述非晶硅薄膜的不同区域分别照射不同能量的激光以对所述非晶硅薄膜的不同区域施加不同的温度，以使所述非晶硅薄膜变为熔融状态。
[0013]在第一方面的第二种实施方式中，述步骤“用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜变为熔融状态”包括:
[0014]所述非晶硅薄膜包括多个间隔设置的第一区域及第二区域，所述第一区域被施加第一温度，所述第二区域被施加第二温度，以使所述非晶硅薄膜变为熔融状态。
[0015]结合第一方面的第二种实施方式，在第三种实施方式中，所述第一温度高于所述第二温度，所述非晶硅薄膜结晶时，以所述第二区域为起点向所述第一区域的方向结晶。
[0016]结合第一方面的第二种实施方式，在第四种实施方式中，所述步骤“所述非晶硅薄膜包括多个间隔设置的第一区域及第二区域，所述第一区域被施加第一温度，所述第二区域被施加第二温度，以使所述非晶硅薄膜变为熔融状态”包括:
[0017]提供激光装置，所述激光装置发射激光；
[0018]提供第一偏振装置，所述激光通过所述第一偏振装置形成第一偏振光；
[0019]提供一光罩，所述光罩包括间隔设置的第一透光区域及第二透光区域，所述第二透光区域上设置第二偏振装置，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置以形成第二偏振光，其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第一偏振光透过所述第一透光区域照射到所述第一区域，以使所述第一区域被施加第一温度，所述第二偏振光透过所述第二透光区域照射到所述第二区域，以使所述第二区域被施加第二温度。
[0020]第二方面，本发明提供了一种低温多晶硅薄膜的制备装置，所述低温多晶硅薄膜的制备装置包括:
[0021]激光装置，所述激光装置发射激光；
[0022]第一偏振装置，所述激光通过所述第一偏振装置形成第一偏振光；
[0023]光罩，所述光罩包括间隔设置的第一透光区域及第二透光区域，所述第二透光区域上设置第二偏振装置，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置以形成第二偏振光，其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第二偏振光及所述第一偏振光用于使非晶硅薄膜变为熔融状态且给所述非晶硅薄膜不同的区域施加不同的温度。
[0024]在第二方面的第一种实施方式中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角为大于零度且小于九十度。
[0025]在第二方面的第二种实施方式中，所述第二偏振装置设置于所述第二透光区域远离所述激光装置的表面。
[0026]第三方面，本发明提供了一种低温多晶硅薄膜，所述低温多晶硅薄膜由一非晶硅薄膜经过准分子镭射技术熔融，结晶而形成；所述非晶硅薄膜包括多个间隔设置的第一区域及第二区域，熔融的所述非晶硅薄膜重结晶而形成所述低温多晶硅薄膜时以所述第二区域为起点向所述第一区域的方向结晶。
[0027]在第三方面的第一种实施方式中，所述第二区域的温度低于所述第一区域的温度。
[0028]相较于现有技术，本实施方式用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜不同区域施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜变为熔融状态，因此，熔融状态的所述非晶硅薄膜结晶时，自温度较低的区域为起点向温度较高的区域结晶，从而使得在形成所述低温多晶硅薄膜时能够控制结晶的起点和结晶的方向。从而达到了增大形成的多晶硅薄膜中的晶粒大小，减小晶界的技术效果。再进一步地，由于制备得到的多晶硅薄膜中的晶粒较大，因此，所述多晶硅薄膜的电子迁移率较大。

【专利附图】

【附图说明】
[0029]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。
[0030]图1为本发明第一实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法的流程图。
[0031]图2至图5以及图7为本发明低温多晶硅薄膜制备方法中各个步骤对应的制程的剖面图。
[0032]图6为本发明将多晶硅薄膜变为熔融状态的具体流程示意图。
[0033]图8为本发明第二实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法的流程图。
[0034]图9为本发明第三实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法的流程图。
[0035]图10-14及图16为本发明低温多晶硅薄膜制备方法中各个步骤对应的制程的剖面图。
[0036]图15本发明将多晶硅薄膜变为熔融状态的具体流程示意图。
[0037]图17为本发明第四实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法的流程图。

【具体实施方式】
[0038]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。
[0039]请一并参阅图1，其为本发明第一实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法的流程图。在本实施方式中，所述低温多晶娃(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS)薄膜的制备流程包括以下步骤。
[0040]步骤S101，提供一基板100。请一并参阅图2，在本实施方式中，所述基板100为一玻璃基板，所述基板100包括第一表面a及与所述第一表面a相对的第二表面b。可以理解地，在其他实施方式中，所述基板100并不仅限于为玻璃基板。
[0041]步骤S102,形成一层非晶娃(amorphous silicon)薄膜120。请一并参阅图3,在本实施方式中，所述非晶硅薄膜120设置于所述基板100的所述第一表面a。可以理解地，在其他实施方式中，所述非晶硅薄膜120也可设置于所述基板100的所述第二表面b。
[0042]步骤S103，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域施加不同的温度，所述非晶硅薄膜120变为熔融状态时，熔融状态的非晶硅薄膜120的不同区域的温度不同。被施加较高温度的非晶硅薄膜120的区域熔融之后的温度高于被施加较低温度的非晶硅薄膜120的区域熔融之后的温度。
[0043]在一实施方式中，所述“步骤S103，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”具体包括:对所述非晶硅薄膜120的不同区域照射不同能量的激光以对所述非晶硅薄膜120的不同区域施加不同的温度，以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。
[0044]请一并参阅图4，述“步骤S103，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”具体包括:所述非晶硅薄膜120包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，所述第一区域121被施加第一温度，所述第二区域122被施加第二温度以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。在本实施方式中，所述第一温度高于所述第二温度，熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶。由于低温多晶硅薄膜120熔融之后，重新结晶而形成多晶硅薄膜时是遵循低能量向高能量的方向结晶，低温向高温的方向结晶，因此，熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶，请一并参阅图5。可以理解地，在其他实施方式中，所述第一温度低于所述第二温度，则熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第一区域121为起点，向所述第二区域122的方向结晶。在本实施方式中，所述第一区域121的数目为一个，所述第二区域122的数目为两个。可以理解地，在其他实施方式中，所述第一区域121的数目并不局限于一个，所述第二区域122的数目也并不局限于两个。
[0045]请一并参阅图6及图7，图6为本发明所述步骤“所述非晶硅薄膜120包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，所述第一区域121被施加第一温度，所述第二区域122被施加第二温度以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”的具体流程示意图，其包括:
[0046]步骤S1031，提供激光装置200，所述激光装置200发射激光。具体地，所述激光装置200包括一激光头210，所述激光装置200产生的激光经过所述激光头210射出。所述激光装置200发射的激光具有很高的能量，能使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。
[0047]步骤S1032，提供第一偏振装置300，所述激光通过所述第一偏振装置300形成第一偏振光。优选地，所述第一偏振装置300设置于所述激光头210射出所述激光的射出面211上，自所述激光头210射出的激光通过所述第一偏振装置300以形成所述第一偏振光。
[0048]步骤S1033，提供一光罩400，所述光罩400包括间隔设置的第一透光区域410及第二透光区域420，所述第二透光区域420上设置第二偏振装置500，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置500以形成第二偏振光,其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第一偏振光透光所述第一透光区域410照射到所述第一区域121，以使所述第一区域121被施加第一温度，所述第二偏振光透过所述第二透光区域420照射到所述第二区域122，以使所述第二区域122被施加第二温度。在本实施方式中，所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420邻近所述非晶硅薄膜120的表面。S卩，所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420远离所述激光装置200的表面。
[0049]在本实施方式中，所述第一偏振装置300及所述第二偏振装置500均为偏振片。所述偏振片由冰洲石制成，所述冰洲石的主要成分为碳酸钙(CaC03)，因此能够承受较大的温度(比如1000°C以上)，因而不会被所述激光装置200发射的激光烧坏。所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角为大于零度且小于九十度。所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角越大，则表明所述第二偏振光的光强越弱。第二偏振光的光强越弱，则所述第二偏振光透过所述第二区域420照射到所述第二区域122上，第二区域122被施加的第二温度相较于第一区域121被施加的第一温度越低。即，所述第二温度低于所述第一温度的差值越大。从而使得所述结晶时，第二区域122向第一区域121结晶时的起点更加一致，形成的晶粒的尺寸更大。
[0050]相较于现有技术，本发明用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120不同区域施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态，因此，熔融状态的所述非晶硅薄膜120结晶时，自温度较低的区域为起点向温度较高的区域结晶，从而使得在形成所述低温多晶硅薄膜时能够控制结晶的起点和结晶的方向。从而达到了增大形成的多晶硅薄膜中的晶粒大小，减小晶界的技术效果。再进一步地，由于制备得到的多晶硅薄膜中的晶粒较大，因此，所述多晶硅薄膜的电子迁移率较大。
[0051]请参阅图8，其为本发明第二实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法的流程图。第二实施例提供的低温多晶硅薄膜的制备方法与第一实施例提供的低温多晶硅薄膜的制备方法基本相同，因此，在本实施例中可同时参照第一实施例中的各步骤中的剖面图。
[0052]在本实施方式中，所述低温多晶娃(Low Temperature Poly-Silicon, LTPS)薄膜的制备流程包括以下步骤。
[0053]步骤S201，提供一基板100。请一并参阅图2，在本实施方式中，所述基板100为一玻璃基板，所述基板100包括第一表面a及与所述第一表面a相对的第二表面b。可以理解地，在其他实施方式中，所述基板100并不仅限于为玻璃基板。
[0054]步骤S202，形成一层非晶硅薄膜120。请一并参阅图3，在本实施方式中，所述非晶硅薄膜120设置于所述基板100的所述第一表面a。可以理解地，在其他实施方式中，所述非晶硅薄膜120也可设置于所述基板100的所述第二表面b。
[0055]步骤S203，对所述非晶硅薄膜120进行去氢处理。对所述非晶硅薄膜120在高温下进行去氢处理，从而保证所述非晶硅薄膜中的氢的含量较低(比如，小于1% )，以防止所述非晶硅薄膜120在后续的准分子镭射加温时的激光的高能量造成的氢的突然沸腾而导致的所述非晶硅薄膜的龟裂。
[0056]步骤S204，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域施加不同的温度，所述非晶硅薄膜120变为熔融状态时，熔融状态的非晶硅薄膜120的不同区域的温度不同。被施加较高温度的非晶硅薄膜120的区域熔融之后的温度高于被施加较低温度的非晶硅薄膜120的区域熔融之后的温度。
[0057]在一实施方式中，所述“步骤S204，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”具体包括:对所述非晶硅薄膜120的不同区域照射不同能量的激光以对所述非晶硅薄膜120的不同区域施加不同的温度，以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。
[0058]请一并参阅图4，述“步骤S204，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”具体包括:所述非晶硅薄膜120包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，所述第一区域121被施加第一温度，所述第二区域122被施加第二温度以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。在本实施方式中，所述第一温度高于所述第二温度，熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶。由于低温多晶硅薄膜120熔融之后，重新结晶而形成多晶硅薄膜时是遵循低能量向高能量的方向结晶，低温向高温的方向结晶，因此，熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶，请一并参阅图5。可以理解地，在其他实施方式中，所述第一温度低于所述第二温度，则熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第一区域121为起点，向所述第二区域122的方向结晶。在本实施方式中，所述第一区域121的数目为一个，所述第二区域122的数目为两个。可以理解地，在其他实施方式中，所述第一区域121的数目并不局限于一个，所述第二区域122的数目也并不局限于两个。
[0059]请一并参阅图6及图7，图6为本发明所述步骤“所述非晶硅薄膜120包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，所述第一区域121被施加第一温度，所述第二区域122被施加第二温度以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”的具体流程示意图，其包括:
[0060]步骤S1031，提供激光装置200，所述激光装置200发射激光。具体地，所述激光装置200包括一激光头210，所述激光装置200产生的激光经过所述激光头210射出。所述激光装置200发射的激光具有很高的能量，能使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。
[0061]步骤S1032，提供第一偏振装置300，所述激光通过所述第一偏振装置300形成第一偏振光。优选地，所述第一偏振装置300设置于所述激光头210射出所述激光的射出面211上，自所述激光头210射出的激光通过所述第一偏振装置300以形成所述第一偏振光。
[0062]步骤S1033，提供一光罩400，所述光罩400包括间隔设置的第一透光区域410及第二透光区域420，所述第二透光区域420上设置第二偏振装置500，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置500以形成第二偏振光,其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第一偏振光透光所述第一透光区域410照射到所述第一区域121，以使所述第一区域121被施加第一温度，所述第二偏振光透过所述第二透光区域420照射到所述第二区域122，以使所述第二区域122被施加第二温度。在本实施方式中，所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420邻近所述非晶硅薄膜120的表面。S卩，所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420远离所述激光装置200的表面。
[0063]在本实施方式中，所述第一偏振装置300及所述第二偏振装置500均为偏振片。所述偏振片由冰洲石制成，所述冰洲石的主要成分为碳酸钙(CaC03)，因此能够承受较大的温度(比如1000°C以上)，因而不会被所述激光装置200发射的激光烧坏。所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角为大于零度且小于九十度。所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角越大，则表明所述第二偏振光的光强越弱。第二偏振光的光强越弱，则所述第二偏振光透过所述第二区域420照射到所述第二区域122上，第二区域122被施加的第二温度相较于第一区域121被施加的第一温度越低。即，所述第二温度低于所述第一温度的差值越大。从而使得所述结晶时，第二区域122向第一区域121结晶时的起点更加一致，形成的晶粒大小更大(比如，大于0.8微米)。
[0064]相较于现有技术，本实施方式用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120不同区域施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态，因此，熔融状态的所述非晶硅薄膜120结晶时，自温度较低的区域为起点向温度较高的区域结晶，从而使得在形成所述低温多晶硅薄膜时能够控制结晶的起点和结晶的方向。从而达到了增大形成的多晶硅薄膜中的晶粒大小，减小晶界的技术效果。再进一步地，由于制备得到的多晶硅薄膜中的晶粒较大，因此，所述多晶硅薄膜的电子迁移率较大(比如，大于150cm2/(V*S))。且在本实施方式中，对所述非晶硅薄膜在高温下进行去氢处理，从而保证所述非晶硅薄膜中的氢的含量较低，以防止所述非晶硅薄膜在后续的准分子镭射加温时的激光的高能量造成的氢的突然沸腾而导致的所述非晶硅薄膜龟裂。
[0065]请参阅图9，其为本发明第三实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法的流程图。第三实施例提供的低温多晶硅薄膜的制备方法与第一实施例提供的低温多晶硅薄膜的制备方法基本相同，因此，在本实施例中可同时参照第一实施例中的各步骤中的剖面图。
[0066]步骤S301，提供一基板100。请一并参阅图10，在本实施方式中，所述基板100为一玻璃基板，所述基板100包括第一表面a及与所述第一表面a相对的第二表面b。可以理解地，在其他实施方式中，所述基板100并不仅限于为玻璃基板。
[0067]步骤S302，在所述基板100的一个表面形成一缓冲层110。请一并参阅图11，在本实施方式中，所述缓冲层110设置于所述基板100的所述第一表面a上。所述缓冲层用于缓冲所述基板100在制造所述多晶硅薄膜的过程中受到的应力，以避免所述基板100的损坏或者破裂。所述缓冲层的材质选自氧化硅层，氮化硅层，氮氧化硅层及其组合的其中之
O
[0068]步骤S303,形成一层非晶娃薄膜。具体地,请一并参阅图12,所述步骤S303具体为:在所述缓冲层110上形成所述非晶硅薄膜120。
[0069]步骤S304，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域施加不同的温度，所述非晶硅薄膜120变为熔融状态时，熔融状态的非晶硅薄膜120的不同区域的温度不同。被施加较高温度的非晶硅薄膜120的区域熔融之后的温度高于被施加较低温度的非晶硅薄膜120的区域熔融之后的温度。
[0070]在一实施方式中，所述“步骤S304，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”具体包括:对所述非晶硅薄膜120的不同区域照射不同能量的激光以对所述非晶硅薄膜120的不同区域施加不同的温度，以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。
[0071]请一并参阅图13，述“步骤S304，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”具体包括:所述非晶硅薄膜120包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，所述第一区域121被施加第一温度，所述第二区域122被施加第二温度以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。在本实施方式中，所述第一温度高于所述第二温度，熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶。由于低温多晶硅薄膜120熔融之后，重新结晶而形成多晶硅薄膜时是遵循低能量向高能量的方向结晶，低温向高温的方向结晶，因此，熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶，请一并参阅图14。可以理解地，在其他实施方式中，所述第一温度低于所述第二温度，则熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶。在本实施方式中，所述第一区域121的数目为一个，所述第二区域122的数目为两个。可以理解地，在其他实施方式中，所述第一区域121的数目并不局限于一个，所述第二区域122的数目也并不局限于两个。
[0072]请一并参阅图15及图16，图15为本发明所述步骤“所述非晶硅薄膜120包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，所述第一区域121被施加第一温度，所述第二区域122被施加第二温度以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”的具体流程示意图，其包括:
[0073]步骤S3031，提供激光装置200，所述激光装置200发射激光。具体地，所述激光装置200包括一激光头210，所述激光装置200产生的激光经过所述激光头210射出。所述激光装置200发射的激光具有很高的能量，能使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。
[0074]步骤S3032，提供第一偏振装置300，所述激光通过所述第一偏振装置300形成第一偏振光。优选地，所述第一偏振装置300设置于所述激光头210射出所述激光的射出面211上，自所述激光头210射出的激光通过所述第一偏振装置300以形成所述第一偏振光。
[0075]步骤S3033，提供一光罩400，所述光罩400包括间隔设置的第一透光区域410及第二透光区域420，所述第二透光区域420上设置第二偏振装置500，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置500以形成第二偏振光,其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第一偏振光透光所述第一透光区域410照射到所述第一区域121，以使所述第一区域121被施加第一温度，所述第二偏振光透过所述第二透光区域420照射到所述第二区域122，以使所述第二区域122被施加第二温度。在本实施方式中，所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420邻近所述非晶硅薄膜120的表面。S卩，所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420远离所述激光装置200的表面。
[0076]在本实施方式中，所述第一偏振装置300及所述第二偏振装置500均为偏振片。所述偏振片由冰洲石制成，所述冰洲石的主要成分为碳酸钙(CaC03)，因此能够承受较大的温度(比如1000°C以上)，因而不会被所述激光装置200发射的激光烧坏。所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角为大于零度且小于九十度。所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角越大，则表明所述第二偏振光的光强越弱。第二偏振光的光强越弱，则所述第二偏振光透过所述第二区域420照射到所述第二区域122上，第二区域122被施加的第二温度相较于第一区域121被施加的第一温度越低。即，所述第二温度低于所述第一温度的差值越大。从而使得所述结晶时，第二区域122向第一区域121结晶时的起点更加一致，形成的晶粒大小更大。
[0077]相较于现有技术，本发明用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120不同区域施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态，因此，熔融状态的所述非晶硅薄膜120结晶时，自温度较低的区域为起点向温度较高的区域结晶，从而使得在形成所述低温多晶硅薄膜时能够控制结晶的起点和结晶的方向。从而达到了增大形成的多晶硅薄膜中的晶粒大小，减小晶界的技术效果。再进一步地，由于制备得到的多晶硅薄膜中的晶粒较大，因此，所述多晶硅薄膜的电子迁移率较大。
[0078]请一并参阅图17，其为本发明第四实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法的流程图。第四实施例提供的低温多晶硅薄膜的制备方法与第三实施例提供的低温多晶硅薄膜的制备方法基本相同，因此，在本实施例中可同时参照第三实施例中的各步骤中的剖面图。
[0079]步骤S401，提供一基板100，请一并参阅图10，在本实施方式中，所述基板100为一玻璃基板，所述基板100包括第一表面a及与所述第一表面a相对的第二表面b。可以理解地，在其他实施方式中，所述基板100并不仅限于为玻璃基板。
[0080]步骤S402，在所述基板100的一个表面形成一缓冲层110。请一并参阅图11，在本实施方式中，所述缓冲层110设置于所述基板100的所述第一表面a上。所述缓冲层用于缓冲所述基板100在制造所述多晶硅薄膜的过程中受到的应力，以避免所述基板100的损坏或者破裂。所述缓冲层的材质选自氧化硅层，氮化硅层，氮氧化硅层及其组合的其中之
O
[0081]步骤S403,形成一层非晶娃薄膜。具体地,请一并参阅图12,所述步骤S403具体为:在所述缓冲层110上形成所述非晶硅薄膜。
[0082]步骤S404，对所述非晶硅薄膜120进行去氢处理。对所述非晶硅薄膜120在高温下进行去氢处理，从而保证所述非晶硅薄膜中的氢的含量较低(比如，小于1% )，以防止所述非晶硅薄膜120在后续的准分子镭射加温时的激光的高能量造成的氢的突然沸腾而导致的所述非晶硅薄膜的龟裂。
[0083]步骤S405，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域施加不同的温度，所述非晶硅薄膜120变为熔融状态时，熔融状态的非晶硅薄膜120的不同区域的温度不同。被施加较高温度的非晶硅薄膜120的区域熔融之后的温度高于被施加较低温度的非晶硅薄膜120的区域熔融之后的温度。
[0084]在一实施方式中，所述“步骤S405，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”具体包括:对所述非晶硅薄膜120的不同区域照射不同能量的激光以对所述非晶硅薄膜120的不同区域施加不同的温度，以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。
[0085]请一并参阅图13，述“步骤S405，用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”具体包括:所述非晶硅薄膜120包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，所述第一区域121被施加第一温度，所述第二区域122被施加第二温度以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。在本实施方式中，所述第一温度高于所述第二温度，熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶。由于低温多晶硅薄膜120熔融之后，重新结晶而形成多晶硅薄膜时是遵循低能量向高能量的方向结晶，低温向高温的方向结晶，因此，熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第二区域122为起点，向所述第一区域121的方向结晶，请一并参阅图14。可以理解地，在其他实施方式中，所述第一温度低于所述第二温度，则熔融后的所述非晶硅薄膜120结晶时，以所述第一区域121为起点，向所述第二区域122的方向结晶。在本实施方式中，所述第一区域121的数目为一个，所述第二区域122的数目为两个。可以理解地，在其他实施方式中，所述第一区域121的数目并不局限于一个，所述第二区域122的数目也并不局限于两个。
[0086]请一并参阅图15及图16，图15为本发明所述步骤“所述非晶硅薄膜120包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，所述第一区域121被施加第一温度，所述第二区域122被施加第二温度以使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态”的具体流程示意图，其包括:
[0087]步骤S4031，提供激光装置200，所述激光装置200发射激光。具体地，所述激光装置200包括一激光头210，所述激光装置200产生的激光经过所述激光头210射出。所述激光装置200发射的激光具有很高的能量，能使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态。
[0088]步骤S4032，提供第一偏振装置300，所述激光通过所述第一偏振装置300形成第一偏振光。优选地，所述第一偏振装置300设置于所述激光头210射出所述激光的射出面211上，自所述激光头210射出的激光通过所述第一偏振装置300以形成所述第一偏振光。
[0089]步骤S4033，提供一光罩400，所述光罩400包括间隔设置的第一透光区域410及第二透光区域420，所述第二透光区域420上设置第二偏振装置500，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置500以形成第二偏振光,其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第一偏振光透光所述第一透光区域410照射到所述第一区域121，以使所述第一区域121被施加第一温度，所述第二偏振光透过所述第二透光区域420照射到所述第二区域122，以使所述第二区域122被施加第二温度。在本实施方式中，所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420邻近所述非晶硅薄膜120的表面。S卩，所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420远离所述激光装置200的表面。
[0090]在本实施方式中，所述第一偏振装置300及所述第二偏振装置500均为偏振片。所述偏振片由冰洲石制成，所述冰洲石的主要成分为碳酸钙(CaC03)，因此能够承受较大的温度(比如1000°C以上)，因而不会被所述激光装置200发射的激光烧坏。所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角为大于零度且小于九十度。所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角越大，则表明所述第二偏振光的光强越弱。第二偏振光的光强越弱，则所述第二偏振光透过所述第二区域420照射到所述第二区域122上，第二区域122被施加的第二温度相较于第一区域121被施加的第一温度越低。即，所述第二温度低于所述第一温度的差值越大。从而使得所述结晶时，第二区域122向第一区域121结晶时的起点更加一致，形成的晶粒大小更大。
[0091]相较于现有技术，本发明用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜120不同区域施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态，因此，熔融状态的所述非晶硅薄膜120结晶时，自温度较低的区域为起点向温度较高的区域结晶，从而使得在形成所述低温多晶硅薄膜时能够控制结晶的起点和结晶的方向。从而达到了增大形成的多晶硅薄膜中的晶粒大小，减小晶界的技术效果。再进一步地，由于制备得到的多晶硅薄膜中的晶粒较大，因此，所述多晶硅薄膜的电子迁移率较大。
[0092]本发明还提供了一种低温多晶硅薄膜的制备装置，请参阅图7，所述低温多晶硅薄膜的制备装置包括激光装置200、第一偏振装置300、光罩400及第二偏振装置500。所述激光装置200用于发射激光，所述激光通过所述第一偏振装置300形成第一偏振光。所述光罩400包括间隔设置的第一透光区域410及第二透光区域420。所述第二透光区域420上设置所述第二偏振装置500，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置500以形成第二偏振光。所述第二偏振装置500设置于所述第二透光区域420远离所述激光装置200的表面。其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第二偏振光及所述第一偏振光用于使非晶硅薄膜变为熔融状态且给所述非晶硅薄膜不同的区域施加不同的温度。
[0093]述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角为大于零度且小于九十度。在本实施方式中，所述第一偏振装置300及所述第二偏振装置500均为偏振片。
[0094]本发明还提供了一种低温多晶硅薄膜，所述低温多晶硅薄膜由一非晶硅薄膜120经过准分子镭射技术熔融，结晶而形成；所述非晶硅薄膜包括多个间隔设置的第一区域121及第二区域122，熔融的所述非晶硅薄膜120重结晶而形成所述低温多晶硅薄膜时以所述第二区域122为起点向所述第一区域121的方向结晶。所述低温多晶硅薄膜中晶粒的大小大于0.8微米。所述低温多晶硅薄膜的电子迁移率为大于150cm2/(V*S)。其中，所述第二区域122的温度低于所述第一区域121的温度。
[0095]相较于现有技术，本发明用准分子镭射技术使所述非晶硅薄膜120变为熔融状态，因此，熔融状态的所述非晶硅薄膜120结晶时，以温度较低的第二区域122为起点向温度较高的第一区域121结晶，从而使得在形成所述低温多晶硅薄膜时能够控制结晶的起点和结晶的方向。从而达到了增大形成的多晶硅薄膜中的晶粒大小，减小晶界的技术效果。再进一步地，由于制备得到的多晶硅薄膜中的晶粒较大，因此，所述多晶硅薄膜的电子迁移率较大。
[0096]以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本发明权利要求所作的等同变化，仍属于发明所涵盖的范围。
【权利要求】
1.一种低温多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述低温多晶硅薄膜的制备方法包括: 提供一基板； 形成一层非晶娃薄膜； 用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜变为熔融状态； 所述非晶硅薄膜自温度较低的区域为起点向温度较高的区域结晶，以形成所述低温多晶硅薄膜。
2.如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤“用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜变为熔融状态”包括: 对所述非晶硅薄膜的不同区域分别照射不同能量的激光以对所述非晶硅薄膜的不同区域施加不同的温度，以使所述非晶硅薄膜变为熔融状态。
3.如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤“用准分子镭射技术对所述非晶硅薄膜的不同区域分别施加不同的温度，使所述非晶硅薄膜变为熔融状态”包括: 所述非晶硅薄膜包括多个间隔设置的第一区域及第二区域，所述第一区域被施加第一温度，所述第二区域被施加第二温度，以使所述非晶硅薄膜变为熔融状态。
4.如权利要求3所述的低温多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述第一温度高于所述第二温度，所述非晶硅薄膜结晶时，以所述第二区域为起点向所述第一区域的方向结晶。
5.如权利要求3所述的低温多晶硅薄膜的制备方法，其特征在于，所述步骤“所述非晶硅薄膜包括多个间隔设置的第一区域及第二区域，所述第一区域被施加第一温度，所述第二区域被施加第二温度，以使所述非晶硅薄膜变为熔融状态”包括: 提供激光装置，所述激光装置发射激光； 提供第一偏振装置，所述激光通过所述第一偏振装置形成第一偏振光； 提供一光罩，所述光罩包括间隔设置的第一透光区域及第二透光区域，所述第二透光区域上设置第二偏振装置，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置以形成第二偏振光，其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第一偏振光透过所述第一透光区域照射到所述第一区域，以使所述第一区域被施加第一温度，所述第二偏振光透过所述第二透光区域照射到所述第二区域，以使所述第二区域被施加第二温度。
6.一种低温多晶硅薄膜的制备装置，其特征在于，所述低温多晶硅薄膜的制备装置包括: 激光装置，所述激光装置发射激光； 第一偏振装置，所述激光通过所述第一偏振装置形成第一偏振光； 光罩，所述光罩包括间隔设置的第一透光区域及第二透光区域，所述第二透光区域上设置第二偏振装置，所述第一偏振光通过所述第二偏振装置以形成第二偏振光，其中，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向不同，所述第二偏振光及所述第一偏振光用于使非晶硅薄膜变为熔融状态且给所述非晶硅薄膜不同的区域施加不同的温度。
7.如权利要求6所述的低温多晶硅薄膜的制备装置，其特征在于，所述第二偏振光的振动方向与所述第一偏振光的振动方向的夹角为大于零度且小于九十度。
8.如权利要求6所述的低温多晶硅薄膜的制备装置，其特征在于，所述第二偏振装置设置于所述第二透光区域远离所述激光装置的表面。
9.一种低温多晶硅薄膜，其特征在于，所述低温多晶硅薄膜由一非晶硅薄膜经过准分子镭射技术熔融，结晶而形成；所述非晶硅薄膜包括多个间隔设置的第一区域及第二区域，熔融的所述非晶硅薄膜重结晶而形成所述低温多晶硅薄膜时以所述第二区域为起点向所述第一区域的方向结晶。
10.如权利要求9所述的低温多晶硅薄膜，其特征在于，所述第二区域的温度低于所述第一区域的温度。
【文档编号】C30B28/06GK104404617SQ201410631331
【公开日】2015年3月11日 申请日期:2014年11月11日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】张隆贤, 余威 申请人:深圳市华星光电技术有限公司