多晶硅薄膜、薄膜晶体管的制作方法、设备、显示基板技术

本发明专利技术提供一种多晶硅薄膜、薄膜晶体管的制作方法、设备、显示基板。多晶硅薄膜的制作方法包括：在基板上沉积非晶硅薄膜；对所述非晶硅薄膜进行晶化处理，得到由非晶硅薄膜转换成的多晶硅过渡薄膜；使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，使所述多晶硅过渡薄膜存储形变能；对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行激光退火处理，使所述多晶硅过渡薄膜在激光退火过程中，受形变能驱动以发生再结晶转换为多晶硅薄膜。本发明专利技术的方案能够消除多晶硅薄膜中晶粒与晶界所存在的缺陷，在应用于薄膜晶体管的有源层时，可降低薄膜晶体管的漏电流，以保证显示画面的稳定驱动。

Manufacturing method, equipment and display substrate of polysilicon thin film and thin film transistor

The invention provides a manufacturing method, an equipment and a display substrate for polysilicon film and thin film transistor. Including method for fabricating polysilicon thin films: deposition of amorphous silicon thin film on the substrate; the non crystallized amorphous silicon thin film, polycrystalline silicon thin films are converted by the transition of the amorphous silicon thin film; plastic deformation occurred in the transition of the polysilicon thin film, polycrystalline silicon thin film transition deformation energy of polysilicon storage; the transition film deformation energy of laser annealing, the polysilicon film transition in laser annealing process, the deformation can be driven by the recrystallization of polysilicon films for conversion. The scheme of the invention can eliminate the defects existing in the grain and grain boundaries of the polysilicon film, and can reduce the leakage current of the thin film transistor when applied to the active layer of the thin film transistor, so as to ensure the stable driving of the display screen.

【技术实现步骤摘要】
多晶硅薄膜、薄膜晶体管的制作方法、设备、显示基板
本专利技术涉及薄膜晶体管的制作领域，特别是指这一种多晶硅薄膜、薄膜晶体管的制作方法、设备、显示基板。
技术介绍
目前显示器上的薄膜晶体管最大的缺点在于漏电流过大。漏电流也可称为关态电流，通常无法被有效控制。特别是低温多晶硅薄膜晶体管，其漏电流值为非晶硅薄膜晶体管的几十甚至上百倍。经统计发现，约有17％的低温多晶硅薄膜晶体管的良率下降来自于漏电流，而造成低温多晶硅薄膜晶体管漏电流偏大的原因是传统的制作工艺所制作的多晶硅会存在高密度的晶粒缺陷和晶界缺陷。有鉴于此，当前亟需一种多晶硅薄膜的制作工艺，能够改善多晶硅的晶粒缺陷和晶界缺陷。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种能够改善多晶硅的晶粒缺陷和晶界缺陷的技术方案。为实现上述目的，一方面，本专利技术的实施例提供一种多晶硅薄膜的制作方法，包括：在基板上沉积非晶硅薄膜；对所述非晶硅薄膜进行晶化处理，得到由非晶硅薄膜转换成的多晶硅过渡薄膜；使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，使所述多晶硅过渡薄膜存储形变能；对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行激光退火处理，使所述多晶硅过渡薄膜在激光退火过程中，受形变能驱动以发生再结晶转换为多晶硅薄膜。其中，对所述非晶硅薄膜进行晶化处理的步骤，包括：采用准分子激光照射法，对所述非晶硅薄膜进行晶化处理，晶化温度为1400℃-1500℃。其中，使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，包括：使用轧辊对所述多晶硅过渡薄膜进行轧制处理，使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，所述轧辊的轧制压力为120Mpa-170Mpa，轧制温度为600℃-1400℃。其中，对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行激光退火处理的步骤，包括：采用准分子激光照射法，对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行退火处理，退火温度为600℃-1000℃。另一方面，本专利技术的实施例还提供一种多晶硅薄膜的制作设备，包括：沉积模块，用于在基板上沉积非晶硅薄膜；晶化模块，用于对所述非晶硅薄膜进行晶化处理，得到由非晶硅薄膜转换成的多晶硅过渡薄膜；塑性形变模块，用于使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，以使所述多晶硅过渡薄膜存储形变能；退火模块，用于对具有形变能的所述多晶硅薄膜进行激光退火处理，使所述多晶硅过渡薄膜在激光退火过程中，受形变能驱动以发生再结晶转换为多晶硅薄膜。使所述多晶硅薄膜转换为低温多晶硅薄膜。其中，所述晶化模块以及所述退火模块均包括准分子激光照射装置，所述塑性形变模块包括轧辊。其中，所述制作设备包括：传输模块，用于将所述基板依次传输至所述晶化模块的准分子激光照射装置的照射位置、所述塑性形变模块的轧辊的轧制位置以及所述退火模块的准分子激光照射装置的照射位置。其中，所述晶化模块的准分子激光照射装置通过照射将非晶硅薄膜加热至1400℃-1500℃，以使非晶硅薄膜转换成多晶硅过渡薄膜；其中，在所述传输模块将所述基板依次传输至所述晶化模块的准分子激光照射装置的照射位置以及所述塑性形变模块的轧辊的轧制位置过程中，所述非晶硅薄膜完成多晶硅过渡薄膜的转换，且在所述基板传输至所述塑性形变模块的轧辊的轧制位置时，所述多晶硅过渡薄膜发生温降后的温度为600℃-1400℃。其中，所述晶化模块的准分子激光照射装置的照射位置在所述传输模块的传输方向上与所述塑性形变模块的轧辊的轧制位置之间的距离为L1＝R+X1；所述塑性形变模块轧辊的轧制位置在所述传输方向上与所述退火模块的准分子激光照射装置的照射位置之间的距离为L2＝R+X2；其中，R为所述轧辊的半径，X1为0.3mm-5.0mm，X2为1.0mm-5.0mm，所述传输方向与所述轧辊的延伸方向垂直。此外，本专利技术的实施例还提供一种薄膜晶体管的制作方法，包括：采用如上所述的制作方法制作多晶硅薄膜，并利用所述多晶硅薄膜制作薄膜晶体管的有源层。另一方面，本专利技术的实施例还提供一种薄膜晶体管，所述薄膜晶体管的有源层包括多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜采用如上所述的制作方法制作得到。另一方面，本专利技术的实施例还提供一种显示基板，包括本专利技术提供的上述薄膜晶体管。本专利技术的上述方案具有如下有益效果：本专利技术先对非晶硅薄膜进行晶化处理，得到多晶硅过渡薄膜，该多晶硅过渡薄膜暂时会存在较大的晶粒缺陷和晶界缺陷，之后对多晶硅过渡薄膜进行塑性形变，以使多晶硅过渡薄膜内部存储形变能。最后对多晶硅过渡薄膜进行退火处理，使其内部的形变能激发，以驱动多晶硅过渡薄膜的晶粒再次发生结晶，最终形成多晶硅薄膜。经实践证明，本专利技术制作的多晶硅薄膜的晶粒尺寸细小均匀，从而显著降低了晶粒组织以及晶界的缺陷。若应用于制作薄膜晶体管的有源层，能够显著提高薄膜晶体管的载流子迁移率，并降低漏电流。附图说明图1为本专利技术实施例提供的多晶硅薄膜的制作方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的多晶硅薄膜的制作设备的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的多晶硅薄膜的制作设备的详细结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的多晶硅薄膜的制作设备中，晶化模块的照射位置、塑性形变模块的轧制位置以及退火模块的照射位置之间的关系示意图。具体实施方式为使本专利技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。针对现有的多晶硅薄膜的晶粒与晶界存在缺陷的问题，本专利技术提供一种解决方案。一方面，本专利技术的实施例提供一种多晶硅薄膜的制作方法，如图1所示，该制作方法包括：步骤11，在基板上沉积非晶硅薄膜；步骤12，对非晶硅薄膜进行晶化处理，得到由非晶硅薄膜转换成的多晶硅过渡薄膜；步骤13，使多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，从而让多晶硅过渡薄膜存储形变能；步骤14，对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行激光退火处理，使多晶硅过渡薄膜在激光退火过程中，受形变能驱动以发生再结晶转换为多晶硅薄膜。基于本实施例提供的制作方法，先对非晶硅薄膜进行晶化处理，得到多晶硅过渡薄膜，该多晶硅过渡薄膜暂时会存在较大的晶粒缺陷和晶界缺陷，之后对多晶硅过渡薄膜进行塑性形变，以使多晶硅过渡薄膜内部存储形变能。最后对多晶硅过渡薄膜进行退火处理，使其内部的形变能激发，以驱动多晶硅过渡薄膜的晶粒再次发生结晶，最终形成多晶硅薄膜。经实践证明，本专利技术制作的多晶硅薄膜的晶粒尺寸细小均匀，从而显著降低了晶粒组织以及晶界的缺陷。若应用于制作薄膜晶体管的有源层，能够显著提高薄膜晶体管的载流子迁移率，并降低漏电流。下面结合实际应用，对本实施例的制作方法进行详细介绍。本实施例的制作方法的具体工艺过程包括：步骤S1，在基板上形成非晶硅薄膜，包括：在基板上沉积一层非晶硅半导体材料(如a-Si)，在半导体材料上涂覆一层光刻胶，采用半色调或灰色调掩膜板对光刻胶进行曝光，使光刻胶形成光刻胶未保留区域和光刻胶保留区域，其中，光刻胶完全保留区域对应要形成的非晶硅薄膜的图形，光刻胶未保留区域对应非晶硅薄膜以外的区域；通过刻蚀工艺完全刻蚀掉光刻胶未保留区域的非晶硅半导体材料，形成非晶硅薄膜的图形。步骤S2，对非晶硅薄膜进行晶化处理，包括：采用准分子激光照射法ELA，对非晶硅薄膜进行晶化处理，使非晶硅半导体材料转换为多晶硅半导体材料，其中晶化温度为1400℃-1500℃。需要说明是，ELA为现有工艺技术，本文不再进行赘述。在本步骤完成后，可得到多晶硅过渡薄膜，该多晶硅过渡薄膜的晶化并不彻底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多晶硅薄膜的制作方法，其特征在于，包括：在基板上沉积非晶硅薄膜；对所述非晶硅薄膜进行晶化处理，得到由非晶硅薄膜转换成的多晶硅过渡薄膜；使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，使所述多晶硅过渡薄膜存储形变能；对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行激光退火处理，使所述多晶硅过渡薄膜在激光退火过程中，受形变能驱动以发生再结晶转换为多晶硅薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种多晶硅薄膜的制作方法，其特征在于，包括：在基板上沉积非晶硅薄膜；对所述非晶硅薄膜进行晶化处理，得到由非晶硅薄膜转换成的多晶硅过渡薄膜；使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，使所述多晶硅过渡薄膜存储形变能；对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行激光退火处理，使所述多晶硅过渡薄膜在激光退火过程中，受形变能驱动以发生再结晶转换为多晶硅薄膜。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，对所述非晶硅薄膜进行晶化处理的步骤，包括：采用准分子激光照射法，对所述非晶硅薄膜进行晶化处理，晶化温度为1400℃-1500℃。3.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，包括：使用轧辊对所述多晶硅过渡薄膜进行轧制处理，使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，所述轧辊的轧制压力为120Mpa-170Mpa，轧制温度为600℃-1400℃。4.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行激光退火处理的步骤，包括：采用准分子激光照射法，对具有形变能的多晶硅过渡薄膜进行退火处理，退火温度为600℃-1000℃。5.一种多晶硅薄膜的制作设备，其特征在于，包括：沉积模块，用于在基板上沉积非晶硅薄膜；晶化模块，用于对所述非晶硅薄膜进行晶化处理，得到由非晶硅薄膜转换成的多晶硅过渡薄膜；塑性形变模块，用于使所述多晶硅过渡薄膜发生塑性形变，以使所述多晶硅过渡薄膜存储形变能；退火模块，用于对具有形变能的所述多晶硅薄膜进行激光退火处理，使所述多晶硅过渡薄膜在激光退火过程中，受形变能驱动以发生再结晶转换为多晶硅薄膜。6.根据权利要求5所述的制作设备，其特征在于，所述晶化模块以及所述退火模块均包括准分子激光照射装置，所述塑性...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海旭，曹占锋，姚琪，张锋，党宁，高斐，
申请(专利权)人：京东方科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11