CN109742024B

CN109742024B - 激光退火方法和阵列基板

Info

Publication number: CN109742024B
Application number: CN201910001827.7A
Authority: CN
Inventors: 关峰; 王治; 许晨
Original assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Current assignee: BOE Technology Group Co Ltd
Priority date: 2019-01-02
Filing date: 2019-01-02
Publication date: 2021-01-26
Anticipated expiration: 2039-01-02
Also published as: CN109742024A

Abstract

本发明公开了一种激光退火方法和阵列基板，属于显示技术领域。所述方法包括：提供衬底基板；在至少一个非晶硅图案远离衬底基板的一侧设置掩膜组件，掩膜组件包括掩膜板和微透镜阵列；通过激光光源从掩膜组件远离非晶硅图案的一侧照射掩膜组件，激光光源发出的激光透过掩膜组件中的掩膜板和微透镜阵列后照射在至少一个非晶硅图案的指定区域。本发明通过包括掩膜板以及微透镜阵列的掩膜组件来控制激光光源发出的激光，使该激光照射在非晶硅层上的指定区域。限制了进行激光退火的区域，进而缩小了非晶硅层中转化为多晶硅层的面积。解决了相关技术中有源层构成的TFT的漏电流较大的问题。达到了降低有源层构成的TFT的漏电流的效果。

Description

激光退火方法和阵列基板

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别涉及一种激光退火方法和阵列基板。

背景技术

显示面板中的薄膜晶体管(英文：Thin Film Transistor；简称：TFT)通常包括源极、漏极、栅极以及有源层。由迁移率较高的多晶硅来作为有源层的材料能够显著的提高TFT的性能。目前通常通过激光退火技术来形成多晶硅构成的半导体层。

相关技术中的一种激光退火方法中，通过激光扫描整个非晶硅层，以对整个非晶硅层进行退火，使其转变为多晶硅层。

在实现本发明的过程中，发明人发现相关技术至少存在以下问题：上述激光退火后的有源层构成的TFT的漏电流可能较大。

发明内容

本发明实施例提供了一种激光退火方法和阵列基板，能够解决相关技术中有源层构成的TFT的漏电流较大的问题。所述技术方案如下：

根据本发明的第一方面，提供了一种激光退火方法，所述方法包括：

提供衬底基板，所述衬底基板上设置有至少一个非晶硅图案；

在所述至少一个非晶硅图案远离所述衬底基板的一侧设置掩膜组件，所述掩膜组件包括掩膜板和微透镜阵列；

通过激光光源从所述掩膜组件远离所述非晶硅图案的一侧照射所述掩膜组件，所述激光光源发出的激光透过所述掩膜组件中的掩膜板和微透镜阵列后照射在所述至少一个非晶硅图案的指定区域，以对所述至少一个非晶硅图案的指定区域进行退火。

可选地，所述通过激光光源从所述掩膜组件远离所述非晶硅图案的一侧照射所述掩膜组件之前，所述方法还包括：

根据每个所述非晶硅图案的电学特性，确定每个所述非晶硅图案对应的指定区域。

可选地，所述指定区域为所述非晶硅图案上的一个连续区域。

可选地，所述指定区域包括多个不连续的子区域。

可选地，每个所述子区域的最大长度小于或等于指定晶粒的最小长度，或者，所述每个所述子区域的最大长度小于或等于500纳米。

可选地，所述衬底基板上还设置有源极和漏极，所述非晶硅图案位于所述源极和所述漏极之间，

所述多个不连续的子区域为多个不连续的条状子区域，所述源极和所述漏极的连线的长度方向与每个所述条状子区域的长度方向平行。

可选地，所述掩膜组件中，所述掩膜板位于所述微透镜阵列靠近所述激光光源的一侧。

可选地，所述激光光源发出的激光的波长小于或等于248纳米。

可选地，所述激光光源为氟化氪准分子激光器。

根据本发明的第二方面，提供一种阵列基板，所述阵列基板包括多个有源层，所述多个有源层包括通过第一方面所述方法进行退火后得到的有源层。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过包括掩膜板以及微透镜阵列的掩膜组件来控制激光光源发出的激光，使该激光照射在非晶硅图案上的指定区域，并对该指定区域的非晶硅进行激光退火。限制了进行激光退火的区域，进而缩小了非晶硅图案中转化为多晶硅的面积。解决了相关技术中有源层构成的TFT的漏电流较大的问题。达到了降低有源层构成的TFT的漏电流的效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例示出的一种激光退火方法的流程图；

图2是本发明实施例示出的另一种激光退火方法的流程图；

图3是图2所示激光退火方法中一种衬底基板的结构示意图；

图4是图3所示衬底基板中源极、漏极以及非晶硅图案的俯视图；

图5是图2所示激光退火方法中一种非晶硅薄膜上的指定区域的示意图；

图6是图2所示激光退火方法中另一种非晶硅薄膜上的指定区域的示意图；

图7是图2所示激光退火方法中另一种非晶硅薄膜上的指定区域的示意图；

图8是图2所示激光退火方法中一种衬底基板、掩模组件以及激光源的结构示意图。

通过上述附图，已示出本发明明确的实施例，后文中将有更详细的描述。这些附图和文字描述并不是为了通过任何方式限制本发明构思的范围，而是通过参考特定实施例为本领域技术人员说明本发明的概念。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

低温多晶硅(英文：Low Temperature Poly-silicon；简称：LTPS)TFT是一种应用激光退火技术形成多晶硅有源层的TFT。LTPS TFT构成的阵列基板可以应用于有机发光二极管(英文：Organic Light-Emitting Diode；简称：OLED)显示面板以及液晶显示面板(英文：Liquid Crystal Display；简称：LCD)等显示面板中。

目前在通过激光退火技术将非晶硅层处理为多晶硅层时，通常通过激光扫描整个非晶硅层，以对整个非晶硅层进行退火，使整个非晶硅层均转变为多晶硅层。

但是，整个非晶硅层均转变为多晶硅层后，可能会导致TFT的漏电流较高。

本发明实施例提供了一种激光退火方法和阵列基板，可以解决上述相关技术中存在的问题。

图1是本发明实施例示出的一种激光退火方法的流程图。该激光退火方法可以包括如下几个步骤：

步骤101、提供衬底基板，该衬底基板上设置有至少一个非晶硅图案。

步骤102、在至少一个非晶硅图案远离衬底基板的一侧设置掩膜组件，该掩膜组件包括掩膜板和微透镜阵列。

步骤103、通过激光光源从掩膜组件远离至少一个非晶硅图案的一侧照射掩膜组件，激光光源发出的激光透过掩膜组件中的掩膜板和微透镜阵列后照射在至少一个非晶硅图案的指定区域，以对指定区域进行退火。

其中，每个非晶硅图案可以是用于形成一个TFT中的有源层的原材料层。

综上所述，本发明实施例提供的激光退火方法，通过包括掩膜板以及微透镜阵列的掩膜组件来控制激光光源发出的激光，使该激光照射在非晶硅层上的指定区域，并对该指定区域的非晶硅进行激光退火。限制了进行激光退火的区域，进而缩小了非晶硅层中转化为多晶硅层的面积。解决了相关技术中有源层构成的TFT的漏电流较大的问题。达到了降低有源层构成的TFT的漏电流的效果。

图2是本发明实施例示出的另一种激光退火方法的流程图。该激光退火方法可以包括如下几个步骤：

步骤201、提供衬底基板，该衬底基板上设置有至少一个非晶硅图案。

在制造阵列基板的过程中，会对源极和漏极之间的非晶硅图案进行激光退火，使其转变为多晶硅图案构成的有源层，以增加源极和漏极之间有源层的迁移率，提高TFT的性能。而本发明实施例提供的激光退火方法可以应用于制造阵列基板的过程中。此时，衬底基板上还可以形成有其他结构。

如图3所示，其为步骤201结束时，衬底基板的结构示意图。其中，衬底基板b上依次设置有栅极g、栅绝缘层gi、欧姆接触层m和非晶硅图案a、源极s和漏极d。

如图4所示，其为图3所示衬底基板中，源极s、漏极d以及非晶硅图案a的俯视图。其中，非晶硅图案a可以位于源极s和漏极d之间。

图3和图4示出了多个非晶硅图案中的任意一个非晶硅图案图，衬底基板上的其他非晶硅图案可以参考图3和图4，在此不再赘述。

步骤202、根据每个非晶硅图案的电学特性，确定每个非晶硅图案对应的指定区域。

也即是衬底基板上的多个非晶硅图案中，每个非晶硅图案对应的进行激光退火的指定区域可以各不相同。该指定区域的大小可以与每个非晶硅图案的电学特性相关。所要达到的效果可以是使不同的非晶硅图案经过激光退火后，形成的有源层的电学性能近似(比如差异小于一个指定值，如10％)，如此便能够提高由这多个有源层构成的多个TFT的电学特性的均匀性。而非晶硅图案的电学特性一方面可以由非晶硅图案的厚度来决定。示例性的，确定每个非晶硅图案对应的指定区域方式可以为，减小厚度较大的非晶硅图案的激光退火区域的面积，并增加厚度较小的非晶硅图案的激光退火区域的面积，如此来平衡不同TFT中有源层的差异，进而增加阵列基板中不同TFT的均匀性。因此，本发明实施例提供的激光退火方法能够应用于制造大面积基板，并保证大面积中多个TFT的电学特性的均匀性。

指定区域的形状也可以包括多种：

第一种：指定区域为非晶硅层上的一个连续区域。

如图5所示，其为本发明实施例示出的一种非晶硅薄膜上的指定区域的示意图。其中，指定区域q可以是非晶硅层a上的一个连续的区域。图5示出的该指定区域q为矩形的情况，但该指定区域q还可以为其他形状，如菱形和圆形等，本发明实施例不进行限制。

第二种：指定区域包括多个不连续的子区域。

如图6所示，其为本发明实施例示出的另一种非晶硅薄膜上的指定区域的示意图。其中，指定区域包括多个不连续的子区域zq。其中，每个子区域的最大长度小于或等于指定晶粒的最小长度。该指定晶粒可以为多晶硅薄膜中的晶粒(该晶粒的最大尺寸可以为300nm)。当每个子区域的最大长度小于或等于指定晶粒的最小长度时，每个子区域即可对晶粒的尺寸进行限制，使得每个子区域中的晶粒的尺寸均相似，提高了有源层中晶粒的均匀程度。其中，子区域zq可以为矩形。或者，每个子区域的最大长度小于或等于500纳米，如此也能够避免晶粒的大小差异过大。

第三种：多个不连续的子区域为多个不连续的条状子区域，源极和漏极的连线的长度方向与每个条状子区域的长度方向平行。

如图7所示，为本发明实施例示出的另一种非晶硅薄膜上的指定区域的示意图。其中，多个不连续的条状子区域zq的长度方向与源极s和漏极d的连线的长度f方向。如此源极s和漏极在导通时，电流会主要经这多个条状子区域zq传导(这多个条状子区域zq会由于电流的经过而发热)，而其他区域基本不会由电流经过，可以便于这多个条状子区域zq散热，提高了TFT的稳定性。

衬底基板上的多个非晶硅图案中的指定区域可以包括上述三种形状中的至少一种。

步骤203、在非晶硅层远离衬底基板的一侧设置掩膜组件，掩膜组件包括掩膜板和微透镜阵列。

该掩模板用于限定激光光源进行激光退火的区域，而微透镜阵列用于调整激光光源发出的激光的能量分布，以提高进行激光退火区域的激光的强度。这是由于激光光源通常难以直接发出强度较高的激光，因而可以先通过激光光源发出的能量较小的激光，再通过微透镜阵列来对激光的能量进行聚集，使其达到能够对非晶硅进行退火的强度。

如图8所示，其为步骤203结束时，衬底基板的结构示意图。其中，掩模组件20位于非晶硅层a远离衬底基板b的一侧，掩模组件20包括掩膜板21和微透镜阵列22。

可选地，掩膜组件20中，掩膜板21位于微透镜阵列22靠近激光光源30的一侧。也即是激光光源30发出的光线先经过掩模板21，再经过微透镜阵列22。如此可以避免经微透镜阵列22聚集后的强度增强的激光损伤掩模板21。

但是，掩膜板21也可以位于微透镜阵列22远离激光光源30的一侧(对应的可以使用强度较高的掩模板)，本发明实施例对此不进行限制。

步骤204、通过激光光源从掩膜组件远离非晶硅层的一侧照射掩膜组件，激光光源发出的激光透过掩膜组件中的掩膜板和微透镜阵列后照射在非晶硅层的指定区域，以对指定区域的非晶硅层进行退火。

可选地，激光光源发出的激光的波长小于或等于248纳米。激光的波长越小，其光学分辨率就越高，进而能够对更精确的对非晶硅薄膜行的指定区域进行退火。可选地，激光光源为氟化氪(KrF)准分子激光器。

对指定区域的非晶硅层进行退火后，指定区域的非晶硅转变为多晶硅，该包括多晶硅和非晶硅的结构可以作为TFT的有源层。

本发明实施例提供的激光退火方法，通过控制对非晶硅薄膜激光退火的区域，能够达到调控迁移率和漏电流的效果。

此外，本发明实施例还提供一种阵列基板，该阵列基板可以包括多个有源层，这多个有源层可以包括通过图1所示实施例提供的激光退火方法形成的有源层，或图2所示实施例提供的激光退火方法形成的有源层。

本发明中术语“A和B的至少一种”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和B的至少一种，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。同理，“A、B和C的至少一种”表示可以存在七种关系，可以表示：单独存在A，单独存在B，单独存在C，同时存在A和B，同时存在A和C，同时存在C和B，同时存在A、B和C这七种情况。

需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间惟一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

在本发明中，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种激光退火方法，其特征在于，所述方法包括：

通过激光光源从所述掩膜组件远离所述非晶硅图案的一侧照射所述掩膜组件，所述激光光源发出的激光透过所述掩膜组件中的掩膜板和微透镜阵列后照射在所述至少一个非晶硅图案的指定区域，以对所述至少一个非晶硅图案的指定区域进行退火；

所述通过激光光源从所述掩膜组件远离所述非晶硅图案的一侧照射所述掩膜组件之前，所述方法还包括：

根据每个所述非晶硅图案的电学特性，确定每个所述非晶硅图案对应的指定区域，其中，所述非晶硅图案对应的指定区域的面积与所述非晶硅图案的厚度负相关。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定区域为所述非晶硅图案上的一个连续区域。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述指定区域包括多个不连续的子区域。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，每个所述子区域的最大长度小于或等于指定晶粒的最小长度，或者，所述每个所述子区域的最大长度小于或等于500纳米。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述衬底基板上还设置有源极和漏极，所述非晶硅图案位于所述源极和所述漏极之间，

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述掩膜组件中，所述掩膜板位于所述微透镜阵列靠近所述激光光源的一侧。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光光源发出的激光的波长小于或等于248纳米。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述激光光源为氟化氪准分子激光器。

9.一种阵列基板，其特征在于，所述阵列基板包括多个有源层，所述多个有源层包括通过权利要求1至8任一所述方法进行退火后得到的有源层。