低溫多晶硅薄膜及薄膜晶體管的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制備技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種低溫多晶硅薄膜及薄膜晶體管的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多晶硅(p-Si)薄膜具有遠(yuǎn)大于非晶硅(a-Si)、并與單晶硅可相比擬的高載流子迀移率，常代替非晶硅應(yīng)用于薄膜晶體管(TFT)的有源層，因此在集成周邊驅(qū)動(dòng)的有源液晶顯示(AMLCD)和有源有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)中具有非常重要的應(yīng)用。平板顯示器的多晶硅薄膜的襯底是難以承受高溫工藝的玻璃，在此條件限制下，低溫多晶硅(LTPS)技術(shù)是業(yè)界必然的選擇。
[0003]就目前的技術(shù)而言，低溫多晶硅技術(shù)主要有以下幾種:快速退火固相晶化法(RTA)、準(zhǔn)分子激光退火晶化法(ELA)、金屬誘導(dǎo)橫向結(jié)晶(MILC)及熱絲催化化學(xué)氣相沉積(Cat-CVD)等。其中，ELA和MILC為目前產(chǎn)業(yè)界使用最為廣泛。
[0004]在ELA工藝中，隨著面板世代的不斷發(fā)展，面板的面積不斷增大，所需的激光能量不斷的增大。例如4.5代LTPS生產(chǎn)線用需要兩臺(tái)脈沖能量為100mJ的激光器并用，而到6代LTPS生產(chǎn)線所用的激光器則需要四臺(tái)同樣規(guī)格的激光器。并用的激光器數(shù)目越多，其實(shí)現(xiàn)技術(shù)難度就越高，而且制造、維護(hù)成本也激增。在同樣的激光功率的條件下，只能壓縮晶化光束截面積，由此帶來的是產(chǎn)能的下降。因此，如何提高激光能量的利用率、提高產(chǎn)能，是ELA工藝面臨的重大問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]基于此，有必要針對(duì)上述問題，提供一種低溫多晶硅薄膜及薄膜晶體管的制備方法，能夠有效提高激光能量的利用率。
[0006]—種低溫多晶硅薄膜的制備方法，包括如下步驟:
[0007]在基板上形成非晶硅層；
[0008]在所述非晶硅層上沉積減反射膜，所述減反射膜的折射率隨著沉積厚度的增加逐漸降低，且所述減反射膜的最大折射率小于所述非晶硅層的折射率；
[0009]對(duì)所述非晶硅層進(jìn)行激光退火處理，使所述非晶硅層轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜。
[0010]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述減反射膜通過調(diào)節(jié)硅烷、氨氣、氮?dú)狻⒁谎趸傲覠牧髁勘鹊玫健?br>[0011]在其中一個(gè)實(shí)施例中，在所述基板溫度為340?350°C、反應(yīng)室壓強(qiáng)為1200?1800毫托的條件下通過等離子體化學(xué)氣相沉積法沉積所述減反射膜。
[0012]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述減反射膜的沉積過程具體為:
[0013]調(diào)節(jié)硅烷、氨氣及氮?dú)獾牧髁勘?，以在所述非晶硅層上形成氮化硅膜層?br>[0014]逐漸增加一氧化二氮的流量，并降低氨氣的流量，以形成氮化硅及氧化硅混合膜層；
[0015]停止通入氨氣，并調(diào)節(jié)硅烷、一氧化二氮的流量比，以形成氧化硅膜層；
[0016]逐漸增加六氟乙烷的流量，以形成氟摻雜氧化硅膜層。
[0017]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述減反射膜的沉積過程具體為:
[0018]在沉積開始階段，調(diào)節(jié)硅烷、氨氣及氮?dú)獾牧髁勘葹?24?27):(160?220):(350?450)，以形成氮化娃膜層；
[0019]逐漸增加一氧化二氮的流量，并降低氨氣的流量，以形成氮化硅及氧化硅混合膜層；
[0020]停止通入氨氣，并調(diào)節(jié)硅烷、一氧化二氮的流量比為(24?27):(160?220)，以形成氧化硅膜層；
[0021]逐漸增加六氟乙烷的流量，形成氟摻雜氧化硅膜層，當(dāng)一氧化二氮與六氟乙烷的流量比為(160?220): (60?85)時(shí)，停止所述沉積過程。
[0022]在其中一個(gè)實(shí)施例中，所述減反射膜的厚度:d=(K+l/2)X (λ/2η);
[0023]其中，d為減反射膜的厚度；
[0024]K為自然數(shù)；
[0025]λ為激光退火處理時(shí)激光的波長；
[0026]η為減反射膜折射率。
[0027]在其中一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述非晶硅進(jìn)行激光退火處理之前，還包括:對(duì)所述減反射膜進(jìn)行刻蝕處理，以除去所述非晶硅層上的部分減反射膜。
[0028]—種薄膜晶體管的制備方法，包括如下步驟:
[0029]在基板上形成多晶硅薄膜，并通過構(gòu)圖工藝形成有源層；
[0030]其中，所述多晶硅薄膜通過上述任一所述的低溫多晶硅薄膜的制備方法得到。
[0031]在其中一個(gè)實(shí)施例中，還包括如下步驟:
[0032]在所述有源層的上方形成柵極絕緣層、柵極、層間絕緣層及源極和漏極，所述源極和所述漏極分別通過過孔與所述有源層連接。
[0033]在其中一個(gè)實(shí)施例中，對(duì)所述有源層的上方形成柵極絕緣層、柵極、層間絕緣層及源極和漏極，具體包括:
[0034]在所述有源層的上方形成柵極絕緣層；
[0035]在所述柵極絕緣層的上方形成柵極金屬層，并通過構(gòu)圖工藝形成柵極；
[0036]在所述柵極上方形成層間絕緣層；
[0037]在所述柵極絕緣層及所述層間絕緣層上形成過孔；
[0038]在所述過孔內(nèi)形成源極和漏極，并使所述源極和所述漏極分別與所述有源層連接。
[0039]上述低溫多晶硅薄膜的制備方法，通過在非晶硅層上設(shè)置有減反射膜，由于減反射膜的光折射率介于空氣與非晶硅之間，且減反射膜的折射率隨著沉積厚度的增加逐漸降低，通過減反射膜可以降低界面兩側(cè)介質(zhì)的折射率差值，進(jìn)而可以減少界面反射，提高光能量的利用率。
[0040]此外，通過對(duì)減反射膜進(jìn)行刻蝕處理，利用非晶硅層上有無減反射膜構(gòu)建溫度梯度，實(shí)現(xiàn)晶粒結(jié)晶生長方向可控制的超級(jí)橫向生長，可以拓展ELA工藝能量窗口，并且制備的多晶硅薄膜晶粒尺寸較大、分布較均勻。
【附圖說明】
[0041 ]圖1為本發(fā)明一實(shí)施例中低溫多晶硅薄膜的制備方法流程示意圖；
[0042]圖2A-2H分別為圖1所示的低溫多晶硅薄膜在制備過程中的各步驟的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0043]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說明。在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似改進(jìn)，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施例的限制。
[0044]請(qǐng)參閱圖1，其為本發(fā)明一實(shí)施例中低溫多晶硅薄膜制備方法的流程圖。
[0045]S110、在基板上形成非晶硅層。
[0046]例如，采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝在干凈的基板上沉積非晶硅層。例如，基板為玻璃基板或柔性基板。又如，沉積溫度一般控制在500°C以下。
[0047]在本實(shí)施例中，非晶娃層的厚度為40nm?60nm。當(dāng)然，也可根據(jù)具體的工藝需要選擇合適的厚度。例如，非晶娃層的厚度為42nm?55nm，又如，非晶娃層的厚度為45nm、48nm、52nm或54nm。
[0048]為了提高非晶硅層與基板之間的附著力，優(yōu)選的，所述非晶硅層與所述基板之間還沉積有緩沖層。即，在基板上形成緩沖層，在緩沖層遠(yuǎn)離所述基板的一側(cè)形成非晶硅層。通過設(shè)置緩沖層，可以提高非晶硅與基板之間的附著程度，有利于降低熱傳導(dǎo)效應(yīng)，減緩被激光加熱的硅的冷卻速率，有利于多晶硅的結(jié)晶。同時(shí)，還可以防止基板中的金屬離子擴(kuò)散至有源層，降低雜質(zhì)缺陷，并且可以減少漏電流的產(chǎn)生。例如，緩沖層的沉積材料可以為單層的氧化硅(S1x)層或氮化硅(SiNx)層，或者為氧化硅(S1x)和氮化硅(SiNx)的疊層。在本實(shí)施例中，緩沖層為依次層疊的氮化硅層及氧化硅層。氮化硅層的厚度為40?180nm，氧化硅層的厚度為10