本發(fā)明涉及顯示器領(lǐng)域，特別是涉及一種低溫多晶硅薄膜及其制備方法及顯示裝置。

背景技術(shù)：

目前，常用的主動式陣列液晶顯示器多采用非晶硅薄膜晶體管和多晶硅薄膜晶體管。其中，多晶硅薄膜晶體管(Thin Film Transistor，簡稱TFT)由于具有較高的電子遷移率、開口率高、較快的響應(yīng)速度、能大幅縮小組件尺寸、分辨率高、可以制作集成化驅(qū)動電路等優(yōu)點，更加適合于大容量的高頻顯示，有利于提高顯示器的成品率和降低生產(chǎn)成本，而得到廣泛的應(yīng)用。

制作低溫多晶硅薄膜常用準分子激光退火方法，該方法的基本原理為利用高能量的準分子激光照射到非晶硅薄膜表面，使非晶硅融化、冷卻、再結(jié)11晶，實現(xiàn)從非晶硅到多晶硅的轉(zhuǎn)變。準分子激光退火法制備的低溫多晶硅薄膜的晶粒大、空間選擇性好、晶內(nèi)缺陷少、電學(xué)特性好，已成為目前低溫多晶硅薄膜制備的主要方法。

但在目前的現(xiàn)有技術(shù)中，利用常用的準分子激光退火方法僅利用高能量的準分子激光照射非晶硅薄膜的表面，由于激光一般具有局部能量高的特性，將高能量的準分子激光照射在非晶硅薄膜的表面很難實現(xiàn)均勻、大尺寸晶粒的低溫多晶硅薄膜的制備，進而嚴重影響低溫多晶硅薄膜的使用效果。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對上述現(xiàn)有低溫多晶硅制備方法中很難實現(xiàn)均勻、大尺寸晶粒的低溫多晶硅薄膜的制備問題，提供一種可制備均勻、大尺寸晶粒的低溫多晶硅薄膜的制備方法及由該方法得到的多晶硅薄膜及顯示裝置。

一種低溫多晶硅薄膜制備方法，包括以下步驟：

在透光基板的上面沉積保溫層以及

在所述保溫層的表面沉積非晶硅薄膜；

用紅外光線以至少一個聚光形式照射于所述透光基板的下表面，以使所述保溫層的溫度周期性分布；

對所述非晶硅薄膜進行激光照射，使得所述非晶硅薄膜晶化。

在其中一個實施方式中，在透光基板的上面依次沉積保溫層及非晶硅薄膜的步驟之前還包括：

在所述透光基板的上表面設(shè)置透明第一隔熱層。

在其中一個實施方式中，所述透明第一隔熱層的材質(zhì)由硅的氮化物或硅的氧化物構(gòu)成。

在其中一個實施方式中，所述透明第一隔熱層的厚度為100～200nm。

所述透光基板的下面具有微透鏡陣列。

在其中一個實施方式中，所述微透鏡陣列包括凸透鏡結(jié)構(gòu)。

在其中一個實施方式中，所述凸透鏡結(jié)構(gòu)的焦點位置位于所述保溫層內(nèi)。

在其中一個實施方式中，在所述保溫層的表面沉積非晶硅薄膜的步驟之前還包括：

在所述保溫層的表面沉積界面層。

優(yōu)選的，一種低溫多晶硅薄膜，由以上所述的低溫多晶硅薄膜制備方法制備而成。

優(yōu)選的，一種顯示裝置，包括低溫多晶硅薄膜，由以上所述的低溫多晶硅薄膜制備方法制備而成。

上述一種低溫多晶硅薄膜及其制備方法及顯示裝置，低溫多晶硅薄膜的制作方法制備出的低溫多晶硅薄膜晶粒尺寸大，分布均勻，具有優(yōu)良的電學(xué)性能。此外，該方法充分利用了準分子激光能量，有利于降低生產(chǎn)成本，利于實現(xiàn)大規(guī)模低成本生產(chǎn)。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的低溫多晶硅薄膜的制備方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一優(yōu)選實施方式的低溫多晶硅薄膜的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本發(fā)明的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本發(fā)明的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本發(fā)明。本文所使用的術(shù)語“及/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合。

如圖1及圖2所示，本發(fā)明一優(yōu)選實施方式公開了一種顯示裝置，該顯示裝置具有一種低溫多晶硅薄膜，該低溫多晶硅薄膜由下述低溫多晶硅薄膜制備方法制備而成，該低溫多晶硅制備方法具體包括以下步驟：S11:在透光基板110的上面沉積保溫層130；

S12:在所述保溫層130的表面沉積非晶硅薄膜140；

S13:用紅外光線以至少一個聚光形式照射于所述透光基板110的下表面，以使所述保溫層130的溫度周期性分布；

S14:對所述非晶硅薄膜140進行激光照射，使得所述非晶硅薄膜晶化。

具體地：S11：在透光基板的上面沉積保溫層。

本實施例中的透光基板110一般具有上表面111及與該上表面111相對的下表面112，在本步驟中，優(yōu)選地，工作人員可以在透光基板110的上表面111上設(shè)置有透明第一隔熱層120，一般地，該第一隔熱層120由透光且絕熱性較好的材質(zhì)構(gòu)成，例如該第一隔熱層120的材質(zhì)由硅的氮化物(SiN)或硅的氧化物(SiO)構(gòu)成，厚度為100～200nm。該步驟中所設(shè)置的第一隔熱層120主要是為了隔熱、透光的作用，為后續(xù)步驟中沉積非晶硅薄膜做準備。接著，工作人員在上述第一隔熱層120的表面依次沉積保溫層130，該保溫層130可有效地將后續(xù)步驟中的紅外光進行高效地吸收并轉(zhuǎn)化為熱能，并且可較長時間地儲存其熱量。

S12：在所述保溫層的表面沉積非晶硅薄膜。

最后，在上述保溫層130的表面沉積非晶硅薄膜140。非晶硅薄膜140的沉積優(yōu)選等離子體增強化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition，簡稱PECVD)的方法，其他形成方式如低壓化學(xué)氣相沉積(Low Pressure Vapor Deposition，簡稱LPCVD)或濺鍍的方式均可。優(yōu)選地，在上述保溫層130的表面可設(shè)置界面層150，該界面層150由氧化硅材質(zhì)構(gòu)成，其主要的作用是為后續(xù)的非晶硅薄膜提供良好的界面，使非晶硅薄膜更容易沉積在保溫層130的表面，為增強保溫層效果，該界面層150可盡可能的薄。

S13：用紅外光線以至少一個聚光形式照射于所述透光基板的下表面，以使所述保溫層的溫度周期性分布。

用紅外光線以至少一個聚光形式照射于所述透光基板的下表面，以使所述保溫層的溫度周期性分布的步驟包括：所述透光基板110的下面具有微透鏡陣列。具體地，本實施方式中，在透光基板110的下面處放置光學(xué)增透薄膜160，所述光學(xué)增透薄膜160設(shè)有微透鏡陣列，該微透鏡陣列包括凸透鏡結(jié)構(gòu)161。該凸透鏡結(jié)構(gòu)161是上述紅外光線向凸透鏡結(jié)構(gòu)161的焦點聚合，形成聚光形式的光線。作為光學(xué)增透薄膜160的材料要求對紅外光線A具有很好的透射效果，吸收系數(shù)低，使紅外光線A的能量有效的加載于保溫層130上，因此，光學(xué)增透薄膜160優(yōu)選為硅的氮化物或硅的氧化物。該光學(xué)增透薄膜160可以為單層薄膜，也可以為多層薄膜，厚度可根據(jù)實際情況設(shè)置。

上述光學(xué)增透薄膜160可內(nèi)嵌在透明的支撐平臺上，這樣上述透明基板110容易固定，便于工作人員操作。

在本步驟中，將紅外光線發(fā)射器設(shè)置于上述光學(xué)增透薄膜160與所述透光基板110下表面相對的另一側(cè)，并正對該光學(xué)增透薄膜160發(fā)射紅外光線A，紅外光線A經(jīng)過光學(xué)增透薄膜160的凸透鏡結(jié)構(gòu)161進入上述透光基板110、第一隔熱層120及保溫層130，且該凸透鏡的焦點位置位于接近該保溫層130，這樣保溫層130便可有效地吸收經(jīng)過凸透鏡的紅外光線，并將其轉(zhuǎn)化為熱能。由于上述凸透鏡結(jié)構(gòu)161在上述光學(xué)增透薄膜160上呈陣列排布，其對應(yīng)的凸透鏡結(jié)構(gòu)161的焦點也同樣呈陣列排布，這樣保溫層溫度呈周期性分布，對應(yīng)的使得晶化過程中冷卻階段非晶硅薄膜各處散熱速度不一樣，冷卻速率呈現(xiàn)與保溫層對應(yīng)的周期性分布，從而非晶硅薄膜內(nèi)部形成溫度梯度。

S14：對所述非晶硅薄膜進行激光照射，使得所述非晶硅薄膜晶化。

在非晶硅薄膜140的正面設(shè)置激光照射儀，該激光照射儀向非晶硅薄膜140照射激光B，使非晶硅薄膜140轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч璞∧?，該非晶硅薄?40轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч璞∧さ倪^程大致為：激光B照射到非晶硅薄膜140的表面，激光B的能量均被非晶硅薄膜140所吸收。此外，由于光學(xué)增透薄膜160的凸透鏡結(jié)構(gòu)161對紅外光線A具有聚合作用，使得非晶硅薄膜凸透鏡結(jié)構(gòu)161所對應(yīng)的保溫層130的區(qū)域的激光能量密度略高于沒有凸透鏡結(jié)構(gòu)161所對應(yīng)的保溫層130的激光能量密度，具有相對較高的溫度。由于凸透鏡結(jié)構(gòu)161在光學(xué)增透薄膜160上呈周期性排布，其對應(yīng)的保溫層130所對應(yīng)聚光結(jié)構(gòu)161區(qū)域的溫度也呈周期性排布，因此非晶硅薄膜140向下導(dǎo)熱特性也呈周期性均勻分布，進而使非晶硅薄膜轉(zhuǎn)變過程中冷卻速度呈周期性分布，凸透鏡結(jié)構(gòu)161所對應(yīng)的非晶硅薄膜冷卻速率慢而溫度高，而非晶硅薄膜的其它區(qū)域則冷卻速率快而溫度較低，溫度較低的區(qū)域易于結(jié)晶形成晶核。在溫度梯度的引導(dǎo)下晶核向四周進行晶粒生長，最終生長出晶粒尺寸大，均勻的低溫多晶硅薄膜。

進一步地，生長出的低溫多晶硅薄膜的晶粒大小及均勻性與凸透鏡結(jié)構(gòu)161的尺寸大小及均勻性有直接的關(guān)系，凸透鏡結(jié)構(gòu)161尺寸越大，生長出的低溫多晶硅薄膜的晶粒尺寸越小，通常低溫多晶硅薄膜晶粒尺寸可以達到微米級別；凸透鏡結(jié)構(gòu)在非晶硅薄膜表面分布越均勻，所生長出的低溫多晶硅薄膜的晶粒越均勻。

上述低溫多晶硅薄膜的制作方法通過紅外光線A對位于非晶硅薄膜140的下層的保溫層進行照射，使非晶硅薄膜140內(nèi)部出現(xiàn)周期性分布的溫度梯度，另外使利用激光B將非晶硅薄膜轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏囟嗑Ч璞∧?。利用該方法制備出的低溫多晶硅薄膜晶粒尺寸大，分布均勻，具有?yōu)良的電學(xué)性能。此外，該方法充分利用了準分子激光能量，有利于降低生產(chǎn)成本，利于實現(xiàn)大規(guī)模低成本生產(chǎn)。

上述低溫多晶硅薄膜利用上述低溫多晶硅薄膜的制作方法制備出的低溫多晶硅薄膜晶粒尺寸大，分布均勻，具有優(yōu)良的電學(xué)性能。

上述顯示裝置的低溫多晶硅薄膜利用上述低溫多晶硅薄膜的制作方法制備出的低溫多晶硅薄膜晶粒尺寸大，分布均勻，具有優(yōu)良的電學(xué)性能。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當認為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準。