[發明專利]低溫多晶硅薄膜及其制備方法、晶體管

有效

• 申請號: 201310728614.7
• 申請日: 2013-12-25
• 公開（公告）號: CN103700695B
• 公開（公告）日: 2017-11-03
• 發明（設計）人: 張隆賢
• 申請（專利權）人: 深圳市華星光電技術有限公司
• 主分類號: H01L29/04
• 分類號: H01L29/04;H01L29/786;H01L21/02;H01L21/336
• 代理公司: 深圳市銘粵知識產權代理有限公司44304
• 代理人: 孫偉峰,黃進

技術領域

本發明屬于液晶顯示器技術領域，涉及一種低溫多晶硅薄膜及其制備方法，以及一種低溫多晶硅薄膜晶體管。

背景技術

液晶顯示器（Liquid Crystal Display，LCD），為平面超薄的顯示設備，它由一定數量的彩色或黑白像素組成，放置于光源或者反射面前方。液晶顯示器功耗很低，并且具有高畫質、體積小、重量輕的特點，因此倍受大家青睞，成為顯示器的主流，目前液晶顯示器是以薄膜晶體管（Thin Film Transistor，TFT）液晶顯示器為主。隨著平板顯示的發展，高分辨率，低能耗的面板需求不斷被提出，非晶硅電子遷移率低，低溫多晶硅（Low Temperature Ploy-silicon）由于可在低溫下制作，且擁有高的電子遷移率及可制作C-MOS電路而被廣泛研究用以達到面板高分辨率，低能耗的需求。

目前制作低溫多晶硅的方法包括固相結晶（Solid Phase Crystallization，SPC）、金屬誘導結晶（Metal Induced Crystallization，MIC）和準分子激光退火（Excimer Laser Annealer，ELA）等幾種，其中準分子激光退火是目前使用最為廣泛的方法。準分子激光退火技術是采用準分子激光束對基板上的非晶硅薄膜進行短時間照射，非晶硅受到高溫熔化重結晶形成多晶硅。

低溫多晶硅晶粒的大小對多晶硅的電學性能有重要影響，在準分子激光退火制程中，非晶硅受到高溫后變成完全熔融（Nearly Completely Melts）狀態，然后重結晶形成多晶硅。重結晶時會按照低能量向高能量方向結晶，低溫向高溫方向結晶。由于目前采用準分子激光束均勻的照射到非晶硅薄膜層上，非晶硅薄膜層的各部分溫度大致相等，所以重結晶時的起點和方向是凌亂的，導致結晶后晶粒偏小，晶粒間晶界偏多，就會影響多晶硅的電子遷移率。

發明內容

鑒于現有技術存在的不足，本發明提供了一種低溫多晶硅薄膜的制備方法，在采用準分子激光退火工藝制備低溫多晶硅薄膜時，重結晶的起點和方向可控，獲得較大的多晶硅晶粒。

為了達到上述的目的，本發明采用了如下的技術方案：

一種低溫多晶硅薄膜的制備方法，包括生長非晶硅薄膜層的步驟，其中，首先在所述非晶硅薄膜層上生長一氧化硅層；然后在所述氧化硅層上制備多個凹形弧面，所述凹形弧面可使垂直照射于所述氧化硅層的光束發生折射；最后采用準分子激光束從所述氧化硅層照射到所述非晶硅薄膜層上，使所述非晶硅薄膜層結晶形成低溫多晶硅薄膜。

優選地，該方法具體包括步驟：

（a）提供一基板，在所述基板上制備一緩沖層；

（b）在所述緩沖層上制備一非晶硅薄膜層；

（c）在所述非晶硅薄膜層上制備一氧化硅層，并通過刻蝕工藝在所述氧化硅層上制備多個凹形弧面；

（d）采用準分子激光束從所述氧化硅層照射到所述非晶硅薄膜層上，使所述非晶硅薄膜層結晶形成低溫多晶硅薄膜。

優選地，該方法還包括步驟：在結晶形成低溫多晶硅薄膜后去除所述氧化硅層。

優選地，所述凹形弧面陣列分布于所述氧化硅層。

優選地，相鄰兩個凹形弧面的距離為300～600μm。

優選地，所述凹形弧面的外周呈圓形，直徑為10～20μm；所述凹形弧面深度為150～200nm。

優選地，步驟（b）中制備得到非晶硅薄膜層之后，對所述非晶硅薄膜層進行高溫去氫處理。

優選地，所述緩沖層的材料為氧化硅。

本發明的另一方面是提供了一種低溫多晶硅薄膜，采用如上所述的方法制備得到。

本發明的另一方面是提供了一種低溫多晶硅薄膜晶體管，包括：

基板，

形成于所述基板上的半導體層，所述半導體層由如上所述的低溫多晶硅薄膜構成，所述半導體層包括源極區、漏極區以及位于所述源極區和漏極區之間的溝道區；

柵絕緣層以及柵極，依次形成于所述半導體層之上，所述柵絕緣層用于隔離所述柵極與所述半導體層，所述柵極對應于所述溝道區的位置；

介電層，形成于所述柵絕緣層以及柵極上方，所述介電層中設置有第一過孔和第二過孔，源電極通過所述第一過孔與所述源極區連接，漏電極通過所述第二過孔與所述漏極區連接

有益效果：