[发明专利]一种薄膜晶体管低温多晶硅薄膜制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制备技术领域，特别是涉及一种薄膜晶体管低温多晶硅薄膜制备方法。

背景技术

多晶硅(p-Si)薄膜具有远大于非晶硅(a-Si)、并与单晶硅可相比拟的高载流子迁移率，常常应用于薄膜晶体管(TFT，Thin Film Transistor)的有源层，例如在有源液晶显示(AMOLCD)和有源有机发光二极管(AMOLED)中具有非常重要的应用。

平板显示器的多晶硅薄膜的衬底通常是难以承受高温工艺的玻璃，在此条件的限制下，业界必然选择发展低温多晶硅(LTPS)技术。发明人在研究中发现，传统技术中采用低温多晶硅薄膜在TFT沟道处所含的晶界数目不同，会造成器件性能不均的问题，并且其载流子迁移率可进一步提高。解决该问题当然可以用单晶硅薄膜来替代多晶硅薄膜，但会提高平板显示器制备成本。因此，只需控制TFT沟道区域的晶粒成长，使沟道区在理想情况下只含有一个晶界，从而进一步提高载流子迁移率，并使器件性能均匀。

发明内容

基于此，有必要提供一种薄膜晶体管低温多晶硅薄膜制备方法，应用本发明技术方案，能够形成TFT沟道区与非沟道区的温度梯度，实现晶粒从非沟道区向沟道区的人工控制超级横向成长，使得TFT沟道区只含有一个晶界，从而提高载流子迁移率，并使器件在沟道处的性能均匀。

一种薄膜晶体管低温多晶硅薄膜制备方法，应用于倒栅结构的薄膜晶体管中，包括：

在预先镀有TFT金属栅极的玻璃基板上依次沉积隔离层、非晶硅层和抗反射保温层；

利用构图工艺在抗反射保温层上涂覆光刻胶，并利用TFT金属栅极进行掩膜曝光并显影；

对非沟道区的抗反射保温层进行刻蚀，并对光刻胶进行脱膜处理，以使沟道区域处的非晶硅层上有抗反射保温层，而非沟道区域处的非晶硅层上无抗反射保温层；

进行激光照射，利用沟道区与非沟道区有无抗反射保温层的差别构建温度梯度，实现晶粒非沟道区域到沟道区域的人工控制超级横向成长，从而将沟道区的非晶硅转变为大尺寸多晶硅。

在一个实施例中，所述隔离层、所述抗反射保温层包括二氧化硅薄膜、或氮化硅薄膜或两种薄膜的组合；

所述抗反射保温层的厚度为所述激光的1/4波长的奇数倍；

所述抗反射保温层延长非晶硅晶化的超级冷却时间，起保温作用。

在一个实施例中，所述隔离层、所述非晶硅层和所述抗反射保温层采用PECVD方法来制备；

若所述抗反射保温层为二氧化硅薄膜，所述二氧化硅薄膜的制备方法还包括臭氧溶液清洗法、氧气环境中激光照射法和氧气环境中加热法。

在一个实施例中，所述利用构图工艺在抗反射保温层上涂覆光刻胶，并利用TFT金属栅极进行掩膜曝光并显影的步骤包括：

利用构图工艺在抗反射保温层上涂覆正性光刻胶，并进行紫外线曝光并显影。

在一个实施例中，所述进行激光照射，利用沟道区与非沟道区有无抗反射保温层的差别构建温度梯度，实现晶粒非沟道区域到沟道区域的人工控制超级横向成长，从而将沟道区的非晶硅转变为大尺寸多晶硅的步骤，包括：

采用准分子激光退火方式进行激光照射，利用沟道区与非沟道区有无抗反射保温层的差别构建温度梯度，实现晶粒非沟道区域到沟道区域的人工控制超级横向成长，从而将沟道区的非晶硅转变为大尺寸多晶硅。

一种薄膜晶体管低温多晶硅薄膜制备方法，应用于顶栅结构的薄膜晶体管中，包括：

在玻璃基板上依次沉积隔离层、非晶硅层和抗反射保温层；

利用构图工艺在抗反射保温层上涂覆光刻胶，并利用TFT栅极掩膜板进行掩膜曝光并显影；

对非沟道区的抗反射保温层进行刻蚀，并对光刻胶进行脱膜处理，以使沟道区域处的非晶硅层上有抗反射保温层，而非沟道区域处的非晶硅层上无抗反射保温层；

进行激光照射，利用沟道区与非沟道区有无抗反射保温层的差别构建温度梯度，实现晶粒非沟道区域到沟道区域的人工控制超级横向成长，从而将沟道区的非晶硅转变为大尺寸多晶硅。

在一个实施例中，所述隔离层、所述抗反射保温层包括二氧化硅薄膜、或氮化硅薄膜或两种薄膜的组合；

所述抗反射保温层的厚度为所述激光的1/4波长的奇数倍；

所述抗放射保温层延长非晶硅晶化的超级冷却时间，起保温作用。

在一个实施例中，所述隔离层、所述非晶硅层和所述抗反射保温层采用PECVD方法来制备；