[发明专利]低温多晶硅薄膜的制备方法、TFT、阵列基板及显示装置

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种低温多晶硅薄膜的制备方法、TFT、阵列基板及显示装置。

背景技术

低温多晶硅(简称LTPS)薄膜由于其原子排列规则，载流子迁移率高(10～300cm²/Vs)，具有较高的驱动电流，可加快液晶分子的反应时间，缩小薄膜晶体管(简称TFT)的体积，增加像素单元中的透过面积，使显示装置具有更高的亮度和分辨率，因此，薄膜晶体管的制作工艺中广泛采用LTPS薄膜制备有源层。

低温多晶硅薄膜的制备方法主要有直接生长法、准分子激光退火法(简称ELA)、以及金属诱导法。其中，直接生长法主要是利用超高真空化学气相沉积(简称CVD)等设备在缓冲上直接生长LTPS薄膜，其优点是不需要退火工艺，节约工艺时间，但是制备出的LTPS薄膜表面粗糙，显著减低了LTPS的载流子迁移率及各项性能的稳定性；ELA法主要是利用激光退火使得非晶硅晶化转变为低温多晶硅，其优点是制备出的LTPS薄膜载流子迁移率高，但是由于受激光影响，该方法的重复性差，制备出的LTPS薄膜均匀性欠佳难以实现大面积晶化，且该方法所采用的设备昂贵，工艺制程温度高，不适用于普通的衬底基板。金属诱导法制备LTPS薄膜，其原理是在非晶硅(a-Si)内加入一些金属离子(如Al离子等)或在非晶硅表面形成一层金属诱导层(如Al等)，利用Al离子金属诱导的作用降低a-Si向p-Si转变的相变能量，因此可在低于传统快速退火工艺温度(＜1000℃)的条件下快速地将非晶硅(a-Si)晶化转变为多晶硅(p-Si)。

然而，如图1所示，采用上述金属诱导法制备LTPS薄膜时，非晶硅薄膜40向低温多晶硅薄膜50的晶化转变多为横向结晶，即如图中箭头方向所示，非晶硅的晶化方向为由薄膜的两侧向中间部分集中，在这一过程中金属离子301或金属诱导层30中的离子301容易聚集在LTPS薄膜较为中间的区域难以去除，而这一区域通常为有源层中对应于源极与漏极之间的间隙，即TFT导通时的沟道区域，残留的金属离子会导致TFT关态电流较高，影响TFT器件的性能。

因此，如何解决金属诱导法制备LTPS薄膜时，LTPS薄膜内部金属离子残留现象成为了亟待解决的问题。

发明内容

鉴于此，为解决现有技术的问题，本发明的实施例提供一种低温多晶硅薄膜的制备方法、TFT、阵列基板及显示装置，可解决金属诱导法制备LTPS薄膜时，LTPS薄膜内部金属离子残留问题，从而避免由于LTPS薄膜内部金属离子而导致TFT关态电流过高的现象。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

一方面、本发明实施例提供了一种低温多晶硅薄膜的制备方法，所述制备方法包括，在基板上依次形成缓冲层、金属诱导层；在所述金属诱导层上形成非晶硅薄膜；对形成有所述非晶硅薄膜的所述基板进行退火处理，通过所述金属诱导层的诱导作用使所述非晶硅薄膜转化为低温多晶硅薄膜；所述退火处理的温度为300～700℃；去除因诱导作用而形成在所述低温多晶硅薄膜上表面的金属诱导扩散层；其中，所述上表面为所述低温多晶硅薄膜远离所述基板一侧的表面；所述金属诱导扩散层由在退火处理后，扩散到所述上表面的所述金属诱导层中的金属离子，和/或所述金属离子与所述上表面的硅原子发生反应后生成的金属硅化物构成。

可选的，所述在基板上依次形成缓冲层、金属诱导层，包括，在基板上形成缓冲层；采用离子注入法，在所述缓冲层远离所述基板一侧的表面形成金属诱导层；其中，注入的离子为Ni、Al、Au、Cu、Pd、Co、以及Ag中的至少一种离子。

进一步优选的，注入的离子浓度为10¹⁰～10¹²个/cm³。

可选的，所述在基板上依次形成缓冲层、金属诱导层，包括，在基板上形成缓冲层；采用溅射法，在所述缓冲层远离所述基板一侧的表面上形成金属诱导层；其中，溅射的元素为Ni、Al、Au、Cu、Pd、Co、以及Ag中的至少一种元素。

可选的，所述退火处理的温度为450～550℃。

可选的，所述退火处理的时间为15～30min。

可选的，采用等离子刻蚀或湿法刻蚀去除因诱导作用而形成在所述低温多晶硅薄膜上表面的金属诱导扩散层。

进一步优选的，所述等离子刻蚀采用氩气等离子或氮气等离子。

可选的，所述等离子刻蚀的时间为10～20s。