[发明专利]一种基于退火工艺的低温多晶硅薄膜材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明属于显示器领域，尤其涉及一种用于制造有源矩阵显示器的基于退火工艺的低温多晶硅薄膜材料的制造方法。

背景技术

目前有源矩阵显示器件所采用的薄膜晶体管(TFT)技术大致存在两种：非晶硅薄膜TFT和多晶硅薄膜TFT。非晶硅薄膜TFT工艺成熟并相对简单，成品率高，成本低。TFT的特性主要通过电子迁移率的值来评价，而非晶硅薄膜TFT的电子迁移率大约为1cm2/Vs且非晶硅器件的稳定性较差，这使之难以满足快速开关的彩色时序液晶显示、电流驱动的有机发光二极管显示和其它集成型显示的要求。多晶硅薄膜TFT的电子迁移率大约为100cm2/Vs左右，因此在制造高性能的LCD和OLED时，均采用多晶硅薄膜TFT。

通常，多晶硅薄膜TFT按照如下的步骤来制造：在玻璃或者石英等透明基板上沉积非晶硅并使之晶化，形成栅极氧化膜和栅极，然后在源极和漏极中注入掺杂剂后形成绝缘层，从而制造多晶硅薄膜TFT。其中非晶硅薄膜晶化为多晶硅薄膜是主要工艺，有高温工艺和低温工艺之分。高温晶化工艺指在600℃以上结晶的工艺，要求衬底为石英材料，价格昂贵。低温晶化工艺指低于600℃温度下的结晶工艺，适用于普通玻璃，价格低廉，是非晶硅晶化的主要研究领域。目前可以在低温下短时间内形成多晶硅薄膜的低温多晶硅工艺包括：准分子激光退火工艺、急速热处理法和金属诱导晶化法(MIC)。

已知的金属诱导晶化薄膜制造技术中，横向金属诱导晶化薄膜技术所获得的材料和器件性能最佳，而金属诱导晶化薄膜制造技术要走向实用化，还需迫切解决以下问题：1.高浓度的诱导金属残余；2.无法控制诱导金属的扩散；3.晶化时间长。

发明内容

因此，本发明的目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种基于退火工艺的低温多晶硅薄膜材料的制造方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

根据本发明，提供一种基于退火工艺的低温多晶硅薄膜材料的制造方法，包括以下步骤：

步骤1)：选定衬底，在该衬底上形成具有凹槽的第一阻挡层；

步骤2)：在所述第一阻挡层上依次形成金属诱导层、第二层阻挡层和非晶硅层；

步骤3)：对步骤2)所得产物进行第一退火处理，得到已部分晶化的薄膜；

步骤4)：在上述已部分晶化的薄膜上形成金属吸附层；

步骤5)：对步骤2)所得产物进行第二退火处理；

步骤6)：去除经所述第二退火处理后的金属吸附层。

在上述技术方案中，所述第一阻挡层包括多个凹槽和位于凹槽之间的凸起部分。

在上述技术方案中，相邻两个凸起部分之间的间距可以为10～100微米，凸起的高度为1～5纳米。

在上述技术方案中，所述凸起部分的截面为矩形或梯形。

在上述技术方案中，所述矩形宽为1.5～3.0微米。

在上述技术方案中，所述梯形的上底宽度为0.5-3.0微米，下底宽度为0.5-6.0微米。

在上述技术方案中，所述金属诱导层具有沿第一阻挡层的凹凸结构。

在上述技术方案中，所述第二阻挡层的厚度足以使第二阻挡层覆盖所述金属诱导层的凹凸结构。

在上述技术方案中，所述第二阻挡层与非晶硅层的接触平面为平坦的。

在上述技术方案中，从金属诱导层的凹槽到第二阻挡层的上表面的距离大约为3.0～4.0微米；从金属诱导层的凸起部分到第二阻挡层的上表面的距离大约为1.0～2.0微米。

在上述技术方案中，所述步骤3)中的第一退火处理温度为450-600℃，处理时间为1-2小时，加热处理所在的气氛为氮气或惰性气体。

在上述技术方案中，所述所述步骤5)中的第二退火处理温度为450-600℃，处理时间为2-3小时，加热处理所在的气氛为氮气或惰性气体。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

1.缩短了热处理(即晶化)时间；

2.有效减少了多晶硅薄膜中的金属残余；

3.提高了晶粒尺寸，有效控制诱导金属往非晶硅层的扩散。

附图说明

以下参照附图对本发明实施例作进一步说明，其中：

图1为现有技术的薄膜材料晶体结构微观图；

图2为根据本发明一优选实施例，在衬底上形成第一阻挡层后的多层膜的横截面示意图；

图3a为根据本发明一优选实施例，在衬底上形成第一阻挡层、诱导金属层、第二阻挡层、非晶硅层及金属吸收层之后的多层膜的横截面示意图；

图3b为图3a的多层膜的局部放大图；