本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種多晶硅薄膜及其制備方法、陣列基板、顯示裝置，屬于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，該多晶硅薄膜的制備方法包括以下步驟：（1）形成石墨烯層和非晶硅層，其中石墨烯層和非晶硅層相鄰；（2）使非晶硅晶化形成多晶硅，得到多晶硅薄膜。通過該方法制得的多晶硅薄膜中的多晶硅具有無污染及缺陷密度低的優(yōu)點(diǎn)，得到的多晶硅的晶粒大小均勻、排列有序且晶粒較大，進(jìn)而具有較佳的表面平坦度。通過該方法制備的多晶硅薄膜內(nèi)部的載流子的速率大大增加，并提升了多晶硅薄膜晶體管的元件表現(xiàn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于半導(dǎo)體
，具體涉及一種多晶硅薄膜及其制備方法、陣列基板、顯示裝置。
技術(shù)介紹
多晶硅薄膜是集晶體硅和非晶硅材料優(yōu)點(diǎn)于一體的新型功能材料，同時具有單晶硅材料的高遷移率及非晶硅材料的可大面積、低成本制備的優(yōu)點(diǎn)，因此，對于多晶硅薄膜材料的研究越來越弓I起人們的關(guān)注。多晶硅薄膜是由許多大小不等和晶面取向不同的小晶粒組成，晶粒尺寸一般在幾十到幾百納米之間，大晶粒尺寸可達(dá)數(shù)微米。大晶粒的多晶硅薄膜有較高的遷移率，接近塊狀材料的遷移率，因此多晶硅薄膜其已被廣泛應(yīng)用于半導(dǎo)體器件的制作中，如顯示工業(yè)用的多晶娃薄膜晶體管(TFT, Thin Film Transisitor),微電子機(jī)械系統(tǒng),集成電路以及替代 SOI (Silicon on Insulator)材料等方面。其中在顯不工業(yè)中，尤其是在AMOLED (ActiveMatrix Organic Light-emitting Device,有源矩陣有機(jī)發(fā)光器件)、TFT-IXD (TFT 液晶顯示器)產(chǎn)品中，為了提高顯示屏的性能，通常采用TFT組成像素驅(qū)動電路及其周邊驅(qū)動電路，這些TFT大多采用多晶硅薄膜作為有源層，并且將驅(qū)動電路和顯示元件一起制作在成本低廉的透明玻璃襯底上，這都要求多晶硅薄膜的性能較好。另外，多晶硅薄膜在長波段具有高光敏性，能有效吸收可見光且具有光照穩(wěn)定性，而且沒有非晶硅材料的光致衰退現(xiàn)象，是理想的太陽能電池材料。目前多晶硅薄膜的制備有許多方法，包括直接沉積法和間接晶化法。直接沉積法包括化學(xué)氣相沉積法、液相生長法和熱絲法等。間接晶化法包括準(zhǔn)分子激光退火法(ELA)、固相晶化法、金屬誘導(dǎo)晶化法等。這些方法形成的多晶硅的晶粒都相當(dāng)小，因此這些方法所形成的多晶硅薄膜特性并不佳。目前在多晶硅薄膜的制作上，最為普遍使用的是使用準(zhǔn)分子激光退火法，該方法為低溫多晶硅薄膜制作技術(shù)，但是由于準(zhǔn)分子激光屬于脈沖式激光，每一脈沖的能量密度皆會有所差異，所以準(zhǔn)分子激光在能量密度上的不易控制，使得最后晶粒的大小尺寸不一致，進(jìn)而導(dǎo)致多晶硅薄膜的均勻性不佳，且制得的多晶硅薄膜的重復(fù)性、穩(wěn)定性、均勻性比較差，難于大面積晶化，仍不能滿足生產(chǎn)高性能多晶硅材料的需要。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，提供一種多晶硅薄膜及其制備方法、陣列基板、顯示裝置，該制備方法制得的多晶硅薄膜中的多晶硅的晶粒大小均勻、排列有序且晶粒較大，多晶硅薄膜的重復(fù)性、穩(wěn)定性、均勻性好。解決本專利技術(shù)技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種多晶硅薄膜的制備方法，包括以下步驟(I)形成石墨烯層和非晶硅層，其中石墨烯層和非晶硅層相鄰；( 2 )使非晶硅晶化形成多晶硅，得到多晶硅薄膜。優(yōu)選的是，所述步驟(I)為在基底層上形成非晶硅層，在非晶硅層上形成石墨烯層。優(yōu)選的是，在所述步驟(2)之后還包括步驟(3)經(jīng)過灰化過程除去石墨烯層。優(yōu)選的是，所述步驟(3)中灰化過程為以氧氣干法刻蝕灰化石墨烯層。優(yōu)選的是，所述步驟(I)為在基底層上形成石墨烯層，在石墨烯層上形成非晶硅層。優(yōu)選的是，所述步驟(I)中形成的石墨烯層為P型石墨烯層。 優(yōu)選的是，所述步驟(I)中的石墨烯層為2 10層的石墨烯，非晶硅層的厚度為4(Γ50納米。其中，石墨烯層中的每層為一個碳原子厚度。石墨烯是一種由碳原子構(gòu)成的單 層片狀結(jié)構(gòu)的新材料，其為由碳原子以SP2雜化軌道組成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜，只有一個碳原子厚度的二維材料。優(yōu)選的是，所述步驟(2)中使非晶硅晶化形成多晶硅的方法為高溫爐法、脈沖快速熱燒結(jié)法、準(zhǔn)分子激光退火法中的任意一種。優(yōu)選的是，所述步驟(2)中非晶硅晶化形成多晶硅的方法為準(zhǔn)分子激光退火法，其準(zhǔn)分子激光的能量密度為5(T500mJ/cm2，激光輸出頻率為3 10Hz，其中準(zhǔn)分子激光選自XeCl、ArF, KrF或XeF等紫外光源。本專利技術(shù)還提供一種多晶硅薄膜，其是由上述制備方法制備的。本專利技術(shù)還提供一種陣列基板，包括薄膜晶體管陣列，所述薄膜晶體管陣列的有源區(qū)是由上述的多晶硅薄膜形成的。本專利技術(shù)還提供一種顯示裝置，其包括上述的陣列基板。優(yōu)選的是，所述顯示裝置為液晶顯示裝置或有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置。通過該方法制得的多晶硅薄膜中的多晶硅具有無污染及缺陷密度低的優(yōu)點(diǎn)，且多晶硅的晶粒大小均勻、排列有序且晶粒較大，進(jìn)而具有較佳的表面平坦度；同時，多晶硅薄膜重復(fù)性、穩(wěn)定性、均勻性好，可大面積晶化，能夠滿足生產(chǎn)高性能多晶硅材料的需要。而且，多晶硅薄膜內(nèi)部的載流子的速率大大增加，并提升了多晶硅薄膜晶體管的元件表現(xiàn)。附圖說明圖laid是本專利技術(shù)具體實(shí)施方式3中的石墨烯輔助準(zhǔn)分子激光退火法非晶硅生成多晶硅的微觀過程示意圖；圖2a 2c是傳統(tǒng)技術(shù)準(zhǔn)分子激光退火法非晶硅生成多晶硅的微觀過程示意圖。其中，附圖標(biāo)記為I-娃原子；2_石墨烯層；3_多晶娃；4_基底層。具體實(shí)施例方式為使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好地理解本專利技術(shù)的技術(shù)方案，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對本專利技術(shù)作進(jìn)一步詳細(xì)描述。本專利技術(shù)的第一方面，提供一種多晶硅薄膜的制備方法，包括以下步驟(I)形成石墨烯層和非晶硅層，其中石墨烯層和非晶硅層相鄰；( 2 )使非晶硅晶化形成多晶硅，得到多晶硅薄膜。通過該方法制得的多晶硅薄膜中的多晶硅具有無污染及缺陷密度低的優(yōu)點(diǎn)，得到的多晶硅的晶粒大小均勻、排列有序且晶粒較大，進(jìn)而具有較佳的表面平坦度。通過該方法制備的多晶硅薄膜重復(fù)性、穩(wěn)定性、均勻性好，可大面積晶化，能夠滿足生產(chǎn)高性能多晶硅材料的需要。具體實(shí)施方式I-(a)本實(shí)施方式提供一種多晶硅薄膜的制備方法，包括以下步驟(I)形成多晶硅薄膜的基底層4。多晶硅薄膜的基底層4的形成為現(xiàn)有的公知技術(shù)，其可包括首先提供一襯底，此襯底通常為玻璃基板，當(dāng)然該襯底也可以為塑料襯底或是其它透明襯底，然此襯底也可以是其它不透明襯底，如硅襯底。接著于襯底上形成一緩沖層，此緩沖層通常是由一阻障層以及一應(yīng)力緩沖層所構(gòu)成。其中，阻障層通常為氮化硅層，該氮化硅層通常是以化學(xué)氣相沉積的方式形成的；而應(yīng)力緩沖層通常為氧化硅，該氧化硅層通常是以化學(xué)氣相沉積方式所形成的，其膜層結(jié)構(gòu)較為緊密。當(dāng)然該基底層4不僅僅限 于此，也可包含其他多晶硅薄膜中的功能性層或者其它輔助層。(2)在基底層4形成之后，接著形成石墨烯層2于基底層4上。石墨烯層2的形成通常采用剝離制備法(利用化學(xué)氣相沉積法在金屬襯底上連續(xù)生長多層石墨烯，然后把金屬襯底作為犧牲層腐蝕掉，將多層石墨烯轉(zhuǎn)換到所需貼敷的位置上)，形成的石墨烯層2優(yōu)選為2 10層的石墨烯，當(dāng)然，也可以采用別的方法制備石墨烯層2。(3)在石墨烯層2形成之后，接著形成非晶硅層于石墨烯層2上。形成的非晶硅層的厚度優(yōu)選為4(T50nm，非晶硅層可用例如等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積的方式形成，當(dāng)然非晶硅層也可以采用低壓化學(xué)沉積、物理氣相沉積、濺鍍等方式形成。同時還可另外再對非晶硅層進(jìn)行去氫步驟，以利于后續(xù)的激光制程不會出現(xiàn)氫爆的現(xiàn)象。(4)在形成非晶硅層之后，接著進(jìn)行準(zhǔn)分子激光退火法，從而使非晶硅層晶化形成多晶硅層。其中，準(zhǔn)分子激光的激光束可以采用ArF (波長為193nm，脈沖寬度17ns)、KrF(波長為248nm，脈沖寬度23ns)、XeCl (波長為308nm，脈沖寬度30ns)、XeF (波長為35本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種多晶硅薄膜的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：（1）形成石墨烯層和非晶硅層，其中石墨烯層和非晶硅層相鄰；（2）使非晶硅晶化形成多晶硅，得到多晶硅薄膜。
【技術(shù)特征摘要】
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：孫拓，
申請(專利權(quán))人：京東方科技集團(tuán)股份有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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