[发明专利]一种低温多晶硅薄膜的制备方法及低温多晶硅薄膜

说明书

技术领域

本发明涉及一种薄膜的制备方法，具体涉及一种低温多晶硅薄膜的制备方法及低温多晶硅薄膜。

背景技术

有机发光显示器(OLED)由于具有自主发光、快速响应、轻薄、低功耗并可实现柔性显示等诸多优点而备受关注，被认为是下一代的平板显示技术。目前，OLED技术已逐步应用于各种电子产品中，其中有源矩阵有机发光显示屏(AMOLED)凭借高画质、移动图像响应时间短、低功耗、宽视角及超轻超薄等优点而成为OLED发展的主要趋势。

目前AMOLED背板技术中多采用多晶硅薄膜晶体管，多晶硅薄膜晶体管具有消耗功率小且电子迁移率大等优点。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(LTPS TFT)。

LTPS TFT制备的关键技术是将非晶硅转变为多晶硅的结晶化方法。这些方法可以分成非激光结晶和激光退火两类。在非激光结晶中，最简单的方法是固相结晶(SPC)，但SPC需在600℃退火10hr，不适用于大面积玻璃基板。激光方法中，应用最广泛的是准分子激光退火(ELA)，因为它结晶度极高、结晶速度快且迁移率高。另外，ELA已经应用于大规模生产。

在现有低温多晶硅薄膜晶体管的制程中，其中一个步骤是在基板上形成一层多晶硅薄膜。后续制程会在此多晶硅薄膜中形成源极/漏极区与沟道区。其中，多晶硅薄膜的制造方法是通过ELA工艺将原本的非晶硅层转变成多晶硅薄膜。然而在ELA步骤完成后，多晶硅薄膜的表面会形成数个突起物，这些突起物的形成原因是在退火过程中，非晶硅层通过再结晶的方式重新排列成为多晶硅薄膜。而再结晶时，部分的非晶硅会先作为再结晶的晶种，然后进行长晶成为较大的晶体，这些大晶体不断成长进而相互结合成为一个更大的晶体。在结合的过程中，由于这些晶体彼此应力相互作用的缘故，会使得部分的晶体被推挤到多晶硅薄膜的表面上形成突起物。这些位于表面上的突起物大小会影响LTPS TFT的电流特性，造成LTPS TFT的漏电流较大，迁移率及阈值电压的不均匀性。如中国专利申请号：03122982.4公开了一种低温多晶硅薄膜的制造方法，该方法首先在基板上形成一层非晶硅层，接着对该非晶硅层进行第一回火制程，以使该非晶硅层转变成多晶硅层，其中该多晶硅层的表面形成多个突起物，且该多晶硅层的表面形成有氧化层，接着对该多晶硅层进行蚀刻处理步骤，以移除该氧化层，然后对该多晶硅层进行第二回火制程。该方法第一回火制程中形成的突起物尺寸较大，后续蚀刻处理并不能有效移除突起物，导致第二回火制程中突起物进一步长大，所制得的多晶硅薄膜表面粗糙度高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在的上述不足，提供一种低温多晶硅薄膜的制备方法，其工艺简单，且能解决现有技术所制得的多晶硅薄膜表面因突起物尺寸过大而影响多晶硅薄膜晶体管电流特性的问题。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是该低温多晶硅薄膜的制备方法包括以下步骤：

(1)在基板上形成缓冲层；

(2)在步骤(1)得到的缓冲层上形成30-100nm的非晶硅层；

(3)对步骤(2)所得非晶硅层进行第一次激光退火处理，使非晶硅层转变形成多晶硅生长底层；

(4)对步骤(3)所得多晶硅生长底层进行蚀刻处理，以除去多晶硅生长底层表面氧化物和突起；以及

(5)对多晶硅生长底层进行第二次激光退火处理，得到多晶硅薄膜。

优选的是，步骤(1)所述基板为玻璃或石英。在基板上形成缓冲层等薄膜的方法有沉积、涂覆等，本发明采用等离子体增强化学气相沉积(PECVD)技术在基板上沉积缓冲层及非晶硅层。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。

优选的是，步骤(1)所述缓冲层为双层结构SiN_x/SiO₂薄膜，其中SiN_x厚度为50-150nm，SiO₂厚度为100-350nm；或

步骤(1)所述缓冲层为单层结构的SiN_x或SiO₂薄膜，SiN_x厚度为50-150nm，SiO₂厚度为100-350nm。