[发明专利]低温多晶硅薄膜及其制备方法、低温多晶硅薄膜晶体管

说明书

技术领域

本发明涉及多晶硅技术领域，特别是涉及一种低温多晶硅薄膜、一种低温多晶硅薄膜的制备方法以及一种由该低温多晶硅薄膜制成的低温多晶硅薄膜晶体管。

背景技术

有机发光显示器件(OLED)是主动发光器件，相比现在的主流平板显示技术薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)，OLED具有高对比度、广视角、低功耗、体积更小等优点，故OLED有望成为继LCD之后的下一代平板显示技术，是目前平板显示技术中受到关注最多的技术之一。

目前，主要使用低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS-TFT)驱动OLED发光，其中，低温多晶硅薄膜用于LTPS-TFT，现有技术中的沉积非晶硅层后的剖面示意图如图1所示，先在基板1(玻璃衬底)上使用化学气相沉积的方法沉积缓冲层2，然后在缓冲层2上沉积非晶硅以形成非晶硅层3；接着，使用固相结晶或者准分子激光退火(ELA)的方法将非晶硅层3转化为多晶硅，形成多晶硅膜层4，如图2所示，为现有技术中形成多晶硅膜层后的剖面示意图；最后，将多晶硅膜层4中的多晶硅刻蚀成硅岛形状并依次在上面沉积绝缘层和栅极金属层，形成低温多晶硅薄膜晶体管。

其中，当采用ELA方法进行结晶时，非晶硅会被高能量的激光完全融化，融化后的非晶硅会进行再结晶，在再结晶的过程中，晶界处会因挤压的作用而生成凸起，这些凸起的高度达到多晶硅本身的厚度的两倍以上。后续多晶硅作为薄膜晶体管(TFT)的沟道时，这些凸起会成为载流子迁移的障碍，从而降低TFT器件的性能。

目前，已有人提出降低ELA后多晶硅表面凸起的方法，该方法先使用酸类物质对凸起物进行刻蚀处理，然后再进行第二次ELA晶化，最后得到相对平坦的多晶硅表面。该方法需要对多晶硅表面进行刻蚀处理，从而会带来污染问题，而薄膜晶体管的沟道对杂质非常敏感，沟道的污染会引起阈值电压漂移等现象，造成器件失效。

发明内容

基于此，有必要针对多晶硅表面凸起物过高以及引入杂质的问题，提供一种低温多晶硅薄膜及其制备方法。

一种低温多晶硅薄膜的制备方法，所述方法包括：

在基板的第一缓冲层上沉积第一非晶硅层，并对所述第一非晶硅层进行准分子激光退火，形成第一多晶硅膜层；

在所述第一多晶硅膜层上沉积第二非晶硅层，并对所述第二非晶硅层进行准分子激光退火，形成第二多晶硅膜层。

在其中一个实施例中，所述在基板的第一缓冲层沉积第一非晶硅层的步骤之前，还包括以下步骤：通过化学气相沉积法，在基板上沉积第一缓冲层。

在其中一个实施例中，所述第一缓冲层为氧化硅或氮化硅，或氧化硅和氮化硅的叠层材料。

在其中一个实施例中，所述氧化硅和氮化硅的叠加材料中氧化硅的厚度为50-300纳米，氮化硅的厚度为30-100纳米。

在其中一个实施例中，所述第一非晶硅层和第二非晶硅层的厚度均为30-70纳米。

在其中一个实施例中，在所述第一多晶硅膜层上沉积第二非晶硅层前，通过化学气相沉积法，在所述第一多晶硅膜层上沉积第二缓冲层。

在其中一个实施例中，所述第二缓冲层为氧化硅，所述氧化硅的厚度为50-300纳米。

在其中一个实施例中，所述第二缓冲层为氮化硅，或氧化硅和氮化硅的叠加材料。

还有必要提供一种低温多晶硅薄膜。

一种低温多晶硅薄膜，由上述所述的低温多晶硅薄膜的制备方法制备而成。

本发明还提供一种低温多晶硅薄膜晶体管。

一种低温多晶硅薄膜晶体管，包括上述所述的低温多晶硅薄膜。

上述低温多晶硅薄膜及其制备方法，在第一多晶硅膜层上再覆盖一层非晶硅层，所述第一多晶硅膜层的凸起也造成了在第二非晶硅层的表面上形成凸起，而这些凸起在准分子激光退火过程中成为结晶的形核中心，由于各个形核中心的间距均匀，从而保证晶粒得到充分的生长，且形成的晶粒也比较均匀，另外，形核中心在凸起处，所以晶界的位置会位于两个凸起中间的低洼处，从而使得晶界处再次形成的凸起会变得较低，在一定程度上降低了多晶硅表面的凸起物高度。此外，并没有引入其他物质，不会引起污染等问题。

附图说明

图1为现有技术中沉积非晶硅层后的剖面示意图；

图2为现有技术中形成多晶硅膜层后的剖面示意图；

图3为本发明第一实施例的一种低温多晶硅薄膜的制备方法的流程示意图；

图4为本发明第一实施例的低温多晶硅薄膜的制备方法中沉积第二非晶硅层后的剖面示意图；