[發明專利]固相結晶方法與低溫多晶硅TFT基板的制作方法

有效

• 申請號: 201810065170.6
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108281350B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 喻蕾;李松杉
• 申請（專利權）人: 武漢華星光電半導體顯示技術有限公司
• 主分類號: H01L21/205
• 分類號: H01L21/205;H01L21/77;H01L27/12
• 代理公司: 深圳市德力知識產權代理事務所 44265
• 代理人: 林才桂;聞盼盼

本發明提供一種固相結晶方法與低溫多晶硅TFT基板的制作方法。本發明的固相結晶方法包括：提供非晶硅，將非晶硅加熱至第一結晶溫度后，對非晶硅繼續加熱，使其在第一時間段內從第一結晶溫度逐漸升溫至第二結晶溫度，將非晶硅在第二結晶溫度保溫一段時間后，對非晶硅進行降溫，使其在第二時間段內從第二結晶溫度逐漸降溫至第一結晶溫度，對非晶硅繼續降溫，使其降至室溫，得到低溫多晶硅。該固相結晶方法能夠提高多晶硅晶粒的均一性。本發明的低溫多晶硅TFT基板的制作方法采用上述固相結晶方法對非晶硅進行結晶，能夠提高多晶硅晶粒的均一性，改善TFT器件的特性。

技術領域

本發明涉及顯示技術領域，尤其涉及一種固相結晶方法與低溫多晶硅TFT基板的制作方法。

背景技術

薄膜晶體管(Thin Film Transistor，簡稱TFT)是目前液晶顯示裝置(LiquidCrystal Display，簡稱LCD)和有源矩陣驅動式有機電致發光顯示裝置(Active Matrix/Organic Light-Emitting Diode，簡稱AMOLED)中的主要驅動元件，直接關系到高性能平板顯示裝置的發展方向。

低溫多晶硅由于電子遷移率高，亞閾值擺幅好，開關態電流比大，耗電低，同時可以用于制作高像素密度(PPI)顯示器，且可以應用在柔性OLED基板上，近幾年引起了廣泛的關注。對電壓驅動式的液晶顯示裝置而言，低溫多晶硅薄膜晶體管由于其具有較高的遷移率，可以使用體積較小的薄膜晶體管實現對液晶分子的偏轉驅動，在很大程度上縮小了薄膜晶體管所占的體積，增加透光面積，得到更高的亮度和解析度；對于電流驅動式的有源矩陣驅動式有機電致發光顯示裝置而言，低溫多晶硅薄膜晶體管可以更好的滿足驅動電流要求。

目前，常見的低溫多晶硅的晶化方法包括準分子激光退火(ELA，Excimer LaserAnnealing)結晶方法與固相結晶(SPC，Solid Phase Crystallization)方法等。準分子激光退火結晶使用的機臺昂貴，制作成本高，而且準分子激光退火結晶的晶粒均一性不好，制得的TFT基板用于顯示器中時容易出現顯示器亮度不均勻的問題(ELA scan mura)，無法實現大尺寸顯示面板的制作。與準分子激光退火結晶方法相比，固相結晶方法的制作成本較低，圖1為現有的固相結晶方法的退火工藝曲線示意圖，如圖1所示，傳統的固相結晶方法是直接將非晶硅(a-Si：amorphous silicon)置于650℃左右的高溫環境中持續加熱60min左右進行結晶，圖2為現有的固相結晶方法制得的晶粒的形態示意圖，如圖2所示，由于將非晶硅直接放置于高溫環境中時，在結晶初始階段非晶硅不同區域的溫度具有較大的差異性，進而使不同區域的晶核的成長速度具有較大的差異性，導致固相結晶形成的晶粒大小不一，均一性差，最終導致TFT器件特性的差異性大，影響良率。

發明內容

本發明的目的在于提供一種固相結晶方法，使非晶硅開始結晶時不同區域的溫度的差異性減小，進而使不同區域的晶核的成長速度的差異性減小，大幅度提高固相結晶形成的晶粒的均一性。

本發明的目的還在于提供一種低溫多晶硅TFT基板的制作方法，采用上述固相結晶方法對非晶硅進行結晶，能夠提高多晶硅晶粒的均一性，從而大幅度改善TFT器件的特性，提高生產良率。

為實現上述目的，本發明提供一種固相結晶方法，包括：提供非晶硅，將非晶硅加熱至第一結晶溫度后，對非晶硅繼續加熱，使其在第一時間段內從第一結晶溫度逐漸升溫至第二結晶溫度，將非晶硅在第二結晶溫度保溫一段時間后，對非晶硅進行降溫，使其在第二時間段內從第二結晶溫度逐漸降溫至第一結晶溫度，對非晶硅繼續降溫，使其降至室溫，得到低溫多晶硅。

所述第一結晶溫度為380-420℃，所述第二結晶溫度為630-670℃。

所述第一時間段與第二時間段長度相同，均為1分鐘至10分鐘，將非晶硅在第二結晶溫度保溫的時間為30分鐘至120分鐘。