激光退火設備、多晶硅薄膜和薄膜晶體管的制備方法與流程

本發明的實施例涉及一種激光退火設備、多晶硅薄膜的制備方法以及薄膜晶體管的制備方法。
背景技術：
：液晶顯示(LCD)設備包括開關元件，開關元件包括非晶硅薄膜晶體管(a-SiTFT)或多晶硅薄膜晶體管(Poly-SiTFT)。具有Poly-SiTFT的LCD設備擁有比具有a-SiTFT的LCD設備更快的運行速度，且Poly-SiTFT具有消耗功率小、電子遷移率大等優點，從而Poly-SiTFT提供了比具有a-SiTFT的LCD設備更好的圖像顯示質量。早期多晶硅薄膜晶體管的制程溫度高達1000℃，基板材質的選擇受到了大幅的限制。近年來隨著激光技術的發展，多晶硅薄膜晶體管制程的溫度可降至600℃以下，利用該制程方式得到的多晶硅薄膜晶體管又被稱為低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPSTFT)。LTPSTFT制備的關鍵技術是將非晶硅轉變為多晶硅。將非晶硅轉變為多晶硅的方法可以分為非激光結晶和激光退火兩類。在非激光結晶中，最簡單的方法是固相結晶(SPC)，但SPC需在600℃的條件下退火10小時(hr)，不適用于大面積玻璃基板。在激光退火方法中，應用最廣泛的是準分子激光退火(ELA)，采用ELA方法形成的多晶硅的結晶度高，而且結晶速度快、遷移率高。除此之外，ELA適用于大規模生產。技術實現要素：本發明至少一實施例提供一種激光退火設備、多晶硅薄膜的制備方法以及薄膜晶體管的制備方法。本發明至少一實施例提供一種激光退火設備，包括：激光發生器、光路元件和退火室，其中，所述激光發生器配置為發射激光束，所述激光束經所述光路元件被引導至所述退火室；所述光路元件包括分束鏡，所述分束鏡將所述激光束分解成第一光束和第二光束且使得所述第一光束的能量密度大于所述第二光束的能量密度，所述第一光束和所述第二光束被引導至所述退火室中以用于激光退火。例如，在本發明實施例提供的激光退火設備中，所述激光發生器為準分子激光器。例如，在本發明實施例提供的激光退火設備中，所述準分子激光器包括惰性氣體準分子激光器、惰性氣體鹵化物準分子激光器、鹵化汞準分子激光器、惰性氣體氧化物準分子激光器以及多原子準分子激光器。例如，在本發明實施例提供的激光退火設備中，所述光路元件還包括勻光器、聚焦鏡和反射鏡。例如，在本發明實施例提供的激光退火設備中，所述反射鏡包括第一反射鏡、第二反射鏡和第三反射鏡，所述第一光束經所述第一反射鏡和所述第二反射鏡反射后被引導至所述退火室；所述第二光束經所述第三反射鏡反射后被引導至所述退火室。例如，本發明實施例提供的激光退火設備，還包括至少兩臺激光發生器，分別發出第一激光束和第二激光束，所述第一激光束和所述第二激光束被合并以得到所述激光束。例如，在本發明實施例提供的激光退火設備中，所述第一激光束和所述第二激光束的輸出能量均為1000mj，所述第一光束的能量為1200mj，所述第二光束的能量為800mj。例如，本發明實施例提供的激光退火設備，還包括設置在所述退火室內用于承載基板的承載臺以及分別設置在所述承載臺兩端的第一檢測器和第二檢測器，其中，所述第一檢測器和所述第二檢測器分別對所述第一光束和所述第二光束的能量密度進行檢測。例如，在本發明實施例提供的激光退火設備中，所述退火室中填充有保護氣體。本發明至少一實施例還提供一種多晶硅薄膜的制備方法，包括：提供襯底基板；在所述襯底基板上沉積非晶硅薄膜；發射激光束；將所述激光束分解成至少具有第一能量密度的所述第一光束和至少具有第二能量密度的所述第二光束，所述第一能量密度大于所述第二能量密度；所述第一光束首先照射所述非晶硅薄膜以將其退火為多晶硅薄膜，然后使用所述第二光束照射所述多晶硅薄膜的表面以減少其表面非均勻性。例如，本發明的實施例提供的制備方法，在所述激光退火的過程中，所述第二光束照射所述多晶硅薄膜的表面以使得所述多晶硅薄膜的表面剛好熔融。例如，在本發明的實施例提供的制備方法中，在對所述非晶硅薄膜進行激光退火處理之前還包括對所述非晶硅薄膜進行高溫處理，所述高溫處理的溫度為400～500℃，所述高溫處理的時間為0.5～3小時。本發明至少一實施例還提供一種薄膜晶體管的制備方法，包括：采用上述多晶硅薄膜的制備方法制備多晶硅薄膜；對所述多晶硅薄膜進行圖案化處理，以形成多晶硅圖案以作為薄膜晶體管的有源層。例如，本發明實施例提供的制備方法，還包括：在所述多晶硅圖案上形成第一絕緣層、柵極和第二絕緣層；部分刻蝕所述第一絕緣層和所述第二絕緣層以形成第一接觸孔和第二接觸孔；以及在所述第二絕緣層上形成源極和漏極，其中，所述源極和所述漏極分別通過所述第一接觸孔和所述第二接觸孔電連接到所述多晶硅圖案。例如，本發明實施例提供的制備方法，還包括：在形成所述多晶硅圖案之前，在所述襯底基板上形成柵極和第一絕緣層；在形成所述多晶硅圖案之后，在所述多晶硅圖案上形成源極和漏極。本發明實施例提供的激光退火設備、多晶硅薄膜的制備方法以及薄膜晶體管的制備方法，可以將非晶硅薄膜轉化為多晶硅薄膜，還可以減少多晶硅薄膜表面的非均勻性，從而可以提高電子和空穴的遷移率，解決薄膜晶體管的漏電流較大、遷移率及閾值電壓不均勻的問題，還可以降低后續柵絕緣層被擊穿、柵極層和半導體層發生短路的風險。附圖說明為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅涉及本發明的一些實施例，而非對本發明的限制。圖1為一種激光退火設備的結構示意圖；圖2為一種多晶硅薄膜的制備方法的過程圖；圖3為本發明一實施例提供的一種激光退火設備的結構示意圖；圖4為本發明一實施例提供的不同熔融能量條件下得到的多晶硅顆粒的掃描電子顯微鏡圖；圖5為本發明一實施例提供的另一種激光退火設備的結構示意圖；圖6為本發明一實施例提供的一種多晶硅薄膜的制備方法的流程圖；圖7a-7b為本發明一實施例提供的一種多晶硅薄膜的制備的過程圖；圖8為本發明一實施例提供的一種分束鏡對激光束進行分解的示意圖；圖9為本發明一實施例提供的一種薄膜晶體管的制備方法的流程圖；圖10為本發明一實施例提供的另一種薄膜晶體管的制備方法的流程圖。附圖標記：10，20-非晶硅薄膜；11，21-多晶硅薄膜；12-突起物；22-第一突起物；22’-第二突起物；100，200-激光退火設備；110，210-激光發生器；111，211-激光束；212-第一光束；213-第二光束；120，220-光路元件；122，222-勻光器；2221-短軸勻光元件；2222-集合元件；2223-長軸勻光元件；2224-長軸擴束元件；2225-短軸縮束元件；123，223-聚焦鏡；2231-長軸聚焦鏡；2232-短軸聚焦鏡；2233-輔助聚焦鏡；124，224-反射鏡；2241-第一反射鏡；2242-第二反射鏡；2243-第三反射鏡；130，230-退火室；231-承載臺；241-第一檢測器；242-第二檢測器；251-第一衰減器；252-第二衰減器。具體實施方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例的附圖，對本發明實施例的技術方案進行清楚、完整地描述。顯然，所描述的實施例是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基于所描述的本發明的實施例，本領域普通技術人員在無需創造性勞動的前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發明保護的范圍。除非另外定義，本公開使用的技術術語或者科學術語應當為本發明所屬領域內具有一般技能的人士所理解的通常意義。本公開中使用的“第一”、“第二”以及類似的詞語并不表示任何順序、數量或者重要性，而只是用來區分不同的組成部分。“包括”或者“包含”等類似的詞語意指出現該詞前面的元件或者物件涵蓋出現在該詞后面列舉的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“連接”或者“相連”等類似的詞語并非限定于物理的或者機械的連接，而是可以包括電性的連接，不管是直接的還是間接的。“上”、“下”、“左”、“右”等僅用于表示相對位置關系，當被描述對象的絕對位置改變后，則該相對位置關系也可能相應地改變。多晶硅薄膜的制造方法是通過準分子激光退火(ELA)工藝將非晶硅薄膜轉變成多晶硅薄膜。采用目前的激光退火設備對非晶硅薄膜進行退火處理后，在多晶硅薄膜的表面會形成數個突起物。這些突起物形成的原因包括：在非晶硅向多晶硅轉變的過程中，晶粒由晶核開始作橫向生長，由于固態非晶硅的密度較小(約2.32g/cm3)，當非晶硅熔化后的多余體積會被擠壓至尚未固化的區域。當多晶硅固化過程完成后，相鄰的兩個晶粒擠壓在一起形成晶界(grainboundary)，晶界是在p-Si結晶過程中最后固化的地方，而多余的體積在晶界處堆積形成突起，晶界處的這些突起導致形成的多晶硅晶粒表面粗糙度較大，而晶粒表面的粗糙度與薄膜晶體管導通狀態下的漏電流呈正比，即這些位于多晶硅薄膜表面上的突起物的大小會影響低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPSTFT)的電流特性，從而造成LTPSTFT的漏電流較大以及閾值電壓不均勻的問題。除此之外，當突起物的高度過高時，例如，當突起物的高度大于多晶硅薄膜平均厚度的25％時還會帶來以下問題：(1)在后續干刻的過程中，干刻的深度不能把較高的突起物完全刻蝕掉；(2)不利于電子和空穴的遷移運動；(3)容易導致柵絕緣層被擊穿，進而導致柵極層和半導體層發生短路。例如，圖1為一種激光退火設備的結構示意圖，該激光退火設備100包括激光發生器110、光路元件120和退火室130，激光發生器110配置為發射激光束111，光路元件120包括勻光器122、聚焦鏡123和反射鏡124，激光束111經光路元件120被引導至退火室130。退火室130中放置有用于激光退火的基板，基板上形成有非晶硅薄膜。例如，圖2為一種多晶硅薄膜的制備方法的過程圖。在圖2所示的方法中，采用圖1中的激光退火設備發射的激光束111對非晶硅薄膜10進行退火處理，得到多晶硅薄膜11，且多晶硅薄膜11的表面上有多個第一突起物12。以非晶硅薄膜的厚度為50nm為例加以說明，通過AFM(AtomicForceMicroscope，即原子力顯微鏡)對形成的低溫多晶硅薄膜拍攝可以得到突起物的高度，例如，突起物的平均高度大于13nm，突起物的平均高度大于非晶硅薄膜厚度的25％。為了達到非晶硅激光退火所需的能量密度，激光退火設備可以將兩束激光束集合以同時照射需要退火的非晶硅薄膜，如果單束激光輸出的額定能量為1000mj，則激光退火設備發射的激光束的總能量可以達到2000mj，在實踐中將非晶硅薄膜轉化成多晶硅薄膜實際有效利用的能量為該總能量的60％，也即1200mj。因此，圖1中的激光退火設備剩余的40％的能量沒能被有效利用，造成了能量的浪費，且在后續工藝中還要單獨對突起物進行處理，使工藝過程變得繁瑣，增加了生產周期和成本。發明人在研究中注意到上述問題，同時注意到使用較低能量的激光對形成的多晶硅薄膜的表面進行處理以剛好使得該表面熔融，從而消除或減少表面突起物，這樣就可以降低多晶硅薄膜的表面非均勻性，改善由此得到的薄膜晶體管的質量，由此發明人結合二者，利用激光退火設備的激光束剩余的40％的能量來實現多晶硅表面的部分熔融，在保證工藝時間不變的條件下，可以通過增加分束鏡，將激光束分解成具有不同能量密度的第一光束和第二光束對非晶硅薄膜進行處理，從而在一次工藝中完成非晶硅薄膜轉變成多晶硅薄膜的過程，并且對多晶硅薄膜表面的突起物進行處理，減少了多晶硅薄膜表面的非均勻性，將突起物的高度降低至多晶硅薄膜厚度的25％或者以下。本發明至少一實施例提供一種激光退火設備，該激光退火設備包括：激光發生器、光路元件和退火室，激光發生器配置為發射激光束，激光束經光路元件被引導至退火室；光路元件包括分束鏡，分束鏡將激光束分解成第一光束和第二光束且使得第一光束的能量密度大于第二光束的能量密度，第一光束和第二光束被引導至退火室中以用于激光退火。采用本發明實施例提供的激光退火設備對非晶硅薄膜進行退火處理時，將激光束分解成至少具有第一能量密度的第一光束和至少具有第二能量密度的第二光束，第一能量密度大于第二能量密度，使第一光束和第二光束進入退火室，以對非晶硅薄膜進行退火，第一光束首先照射非晶硅薄膜以將其退火為多晶硅薄膜，然后將多晶硅薄膜沿第一方向移動以使第二光束照射多晶硅薄膜的表面以減少其表面非均勻性，從而降低突起物的高度。例如，該第二光束照射多晶硅薄膜的表面以使得該多晶硅薄膜的表面剛好熔融。下面通過幾個實施例進行說明。實施例一本實施例提供一種激光退火設備，例如，圖3為本發明一實施例提供的一種激光退火設備的結構示意圖，該激光退火設備200包括：激光發生器210、光路元件220和退火室230，激光發生器210配置為發射激光束211，激光束211經光路元件220被引導至退火室230；光路元件220包括分束鏡221，分束鏡221將激光束211分解成第一光束212和第二光束213且使得第一光束212的能量密度大于第二光束213的能量密度，第一光束212和第二光束213被引導至退火室230中以用于激光退火。第一光束212首先照射非晶硅薄膜以將其退火為多晶硅薄膜，此時多晶硅薄膜表面具有多個突起物(即多個小凸起)，然后第二光束213再次照射多晶硅薄膜的表面以減少其表面非均勻性，例如，第二光束照射所述多晶硅薄膜的表面以使得多晶硅薄膜的表面剛好熔融，例如，剛好熔融除去多個突起物或降低其高度。本公開中“表面剛好熔融”是指多晶硅層被熔融的厚度不超過總厚度的25％，優選不超過10％。例如，激光發生器為準分子激光器。激光發生器210產生激光束211，間歇性地將激光束211輻射到退火室230。激光發生器210包括具有例如短波長、高輸出、高效率等多種特性的準分子激光器。例如，準分子激光器可以包括惰性氣體準分子激光器、惰性氣體鹵化物準分子激光器、鹵化汞準分子激光器、惰性氣體氧化物準分子激光器以及多原子準分子激光器。例如，惰性氣體準分子激光器包括Ar2、Kr2、Xe2等準分子激光器；惰性氣體鹵化物準分子激光器包括ArF、ArCl、KrF、KrCl、XeF、XeCl等準分子激光器；鹵化汞準分子激光器包括HgCl、HgBr、Hgl等準分子激光器；惰性氣體氧化物準分子激光器包括ArO、KrO、XeO等準分子激光器；多原子準分子激光器包括Kr2F、Xe2F等準分子激光器。例如，由激光發生器210產生的激光束211的波長范圍為200nm～400nm，進一步地，由激光發生器210產生的激光束211的波長范圍為250nm～380nm，進一步地，由激光發生器210產生的激光束211的波長為308nm。例如，激光束211的頻率為300Hz～6000Hz，進一步地，激光束211的頻率為400Hz～4000Hz，進一步地，本實施例中由激光發生器210產生的激光束211的頻率為500Hz。例如，該激光退火設備包括至少兩臺激光發生器，分別發出第一激光束和第二激光束，第一激光束和第二激光束中每一束激光束能輸出的最大能量為1000mj，在本實施例中采用兩束激光束合并輸出的方式，兩束激光輸出的總能量為2000mj。例如，如圖3所示，光路元件220包括分束鏡221，分束鏡221將激光束211分解成第一光束212和第二光束213，且使得第一光束212的能量密度大于第二光束213的能量密度。例如，第一光束212的能量密度為400mj/cm2，第二光束213的能量密度為200mj/cm2。需要說明的是，本實施例中的激光退火設備主要應用于低溫多晶硅技術中以將非晶硅轉化成多晶硅。例如，非晶硅轉化成多晶硅的最佳能量密度(OED)為400mj/cm2,例如，激光束以矩形光束的形式對非晶硅進行處理，激光束長為750mm，寬為0.4mm，總的面積為300mm2(即3cm2)，將非晶硅轉化成多晶硅需要的總能量為1200mj。例如，激光退火設備把厚度為50nm的非晶硅充分地轉化成多晶硅，多晶硅的表面會形成多個突起物，突起物的平均高度值為13nm。設置不同的能量密度，對多晶硅的表面進行部分熔融測試(PMT)，通過測試多晶硅熔融后的微觀圖片來確定多晶硅剛好熔融的能量密度。發現讓多晶硅表面剛好熔融的能量密度為200mj/cm2，在激光束的長為750mm，寬為0.4mm，總的面積為300mm2的條件下，需要的能量為600mj。從而，將非晶硅轉化成多晶硅所需要的能量(1200mj)和讓多晶硅表面剛好熔融的能量(600mj)的能量之和為1800mj，小于兩束激光的總能量。這樣可以通過控制分束鏡的旋轉角度來控制第一光束212和第二光束213的能量密度。考慮到將多晶硅表面的突起物進行熔融時可能會影響多晶硅的晶粒大小，從而帶來不良的影響，本發明的實施例對在不同的能量條件下對多晶硅的粒徑大小做了測試，以剛好部分熔融的能量600mj為基準，能量遞增10mj進行測試，例如，圖4為本實施例提供的不同熔融能量條件下得到的多晶硅顆粒的掃描電子顯微鏡圖，在圖4中，(a)、(b)、(c)、(d)、(e)分別為在不做熔融處理、采用600mj的能量做熔融處理、采用610mj的能量做熔融處理、采用620mj的能量做熔融處理、采用630mj的能量做熔融處理的條件下得到的掃描電子顯微鏡圖，從圖4可以看出，在上述五中條件下得到的多晶硅顆粒的粒徑大小基本無變化。例如，在不同熔融能量的條件下得到的多晶硅顆粒的粒徑大小如下表一所示：表一：能量大小不做處理600mj610mj620mj630mj最大粒徑510420450420510最小粒徑240240240270300平均粒徑337340342343360標準差4.86％3.79％4.61％3.46％4.13％從表一可以看出，對多晶硅表面的突起物進行熔融時，不會影響多晶硅晶粒的大小。對多晶硅表面的突起物進行熔融后，采用原子力顯微鏡對多多晶硅表面的粗糙度進行檢測，例如，以剛好部分熔融的能量600mj為基準，能量遞增10mj進行測試，結果如下表二所示：表二：從表二可以看出，所有的多晶硅輕微熔融測試所得到的平均值、算數平均值，振幅相對于未處理條件值幾乎都減小一半，這說明對多晶硅表面進行輕微熔融對降低多晶硅表面的粗糙度的效果比較顯著。例如，如圖3所示，在本實施例提供的激光退火設備中，光路元件220還包括勻光器222、聚焦鏡223和反射鏡224。例如，從準分子激光器出射的激光束211呈矩形狀，激光束211的尺寸為14.5mm×35mm，經勻光器222擴束、勻束和邊沿處理后，激光束211的尺寸變為2mm×750mm。經過勻束后，激光束211的光強的均勻性得到了提升，其不均勻度≤5％。如圖3所示，勻光器222包括短軸勻光元件2221、集合元件2222、長軸勻光元件2223、長軸擴束元件2224、短軸縮束元件2225。例如，短軸勻光元件2221可以把激光束的短軸變得更加均勻，例如，該短軸勻光元件2221分別對兩束激光束作用，圖3示出了相鄰設置的兩個短軸勻光元件2221，但本發明的實施例不限于此，可以設置更多個短軸勻光元件2221。例如，集合元件2222將兩個激光束合并成一束激光束，合并后的激光束的能量加倍。例如，一束激光束能輸出的能量為1000mj，兩束激光合并后的總能量為2000mj。例如，長軸勻光元件2223把合并后的激光束的長軸變得更加均勻，圖3示出了相鄰設置的兩個長軸勻光元件2223，但本發明的實施例不限于此，可以設置更多個長軸勻光元件2223。例如，長軸擴束元件2224把合并后的激光束的長軸變得更長，同時使激光束的長軸變得更加均勻。例如，短軸縮束元件2225把合并后的激光束的短軸變得更短，同時使激光束的短軸變得更加均勻。例如，在本實施例中，光學元件還包括聚焦鏡223，如圖3所示，聚焦鏡223包括長軸聚焦鏡2231、短軸聚焦鏡2232和輔助聚焦鏡2233。長軸聚焦鏡2231可以把長軸進行聚焦，使能量更加清晰。短軸聚焦鏡2232和輔助聚焦鏡2233聯合起來發揮作用，通過聚焦成像，把經過勻光器222后尺寸為2mm×750mm的激光束的短軸變得更短，使短軸的長度減小到0.4mm。例如，如圖3所示，反射鏡224包括第一反射鏡2241、第二反射鏡2242和第三反射鏡2243，反射鏡224用于改變激光束的方向。例如，第一光束212經第一反射鏡2241和第二反射鏡2242反射后被引導至退火室230，第二光束213經第三反射鏡2243反射后被引導至退火室230。例如，如圖3所示，該激光退火設備還包括位于退火室230內(例如底部)的承載臺231，承載臺231用于承載基板。在基板的上表面沉積非晶硅薄膜，非晶硅薄膜經過激光退火設備激光退火作用后形成多晶硅薄膜。例如，承載臺231承載著基板，通過驅動器驅動承載臺231，使承載臺231在退火室230中移動，從而帶動基板相對于第一光束和第二光束移動，第一光束首先照射非晶硅薄膜以將其退火為多晶硅薄膜，然后將多晶硅薄膜沿第一方向移動以使第二光束照射多晶硅薄膜的表面以減少其表面非均勻性，從而降低突起物的高度。在另一個示例中，也可以將多晶硅薄膜固定，而移動第一光束和第二光束。例如，退火室230的靠近光路元件220的一側設置有分別讓第一光束212和第二光束213通過的第一狹縫和第二狹縫，第一狹縫和第二狹縫的寬度均為1～3mm，例如，第一狹縫和第二狹縫的寬度均為2mm。例如，退火室中填充有保護氣體，以隔絕被退火的非晶硅薄膜和氧氣，例如，該保護性氣體為氮氣、氬氣等。例如，圖5為本發明一實施例提供的另一種激光退火設備的結構示意圖。該激光退火設備200還包括分別設置在承載臺兩端的第一檢測器241和第二檢測器242，第一檢測器241和第二檢測器242分別對第一光束212和第二光束213的能量密度進行檢測。如果第一檢測器241和第二檢測器242對第一光束212和第二光束213的能量密度進行檢測，所得的能量密度沒有達到預設值，則需要對分束鏡221和第三反光鏡進行調節。例如，與第一檢測器241相對的預設值為非晶硅轉化成多晶硅的最佳能量密度(OED)，即400mj/cm2；與第二檢測器242相對的預設值為讓多晶硅表面剛好熔融的能量密度，即200mj/cm2。例如，如圖5所示，本實施例中的激光退火設備還包括第一衰減器251和第二衰減器252，在實際的操作中，第一光束和第二光束在到達退火室之前的能量可能大于預設的能量密度，這樣可以分別通過第一衰減器251和第二衰減器252對第一光束和第二光束的能量密度進行衰減，讓其能量密度達到預設值。實施例二本實施例提供一種多晶硅薄膜的制備方法，例如，圖6為本實施例提供的一種多晶硅薄膜的制備方法的流程圖，圖7a-7b為本實施例提供的一種多晶硅薄膜的制備方法的過程圖。制備多晶硅薄膜包括如下步驟：S101：提供襯底基板。例如，提供襯底基板后，首先對所提供的襯底基板進行預清洗，然后將襯底基板定位在退火室底部的承載臺上。例如，襯底基板包括玻璃基板、石英基板或者其他適合的材料制備的基板。S102：在襯底基板上沉積非晶硅薄膜。例如，在襯底基板上沉積非晶硅薄膜之前，還可以在襯底基板上沉積一層緩沖層薄膜，以改進襯底基板與后續非晶硅薄膜之間的界面特性。例如，采用等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)方法沉積100～350nm的緩沖層。例如，該緩沖層為SiNx/SiO2雙層結構，SiNx的厚度為50～150nm，SiO2的厚度為100～350nm，或者，該緩沖層為單層結構的SiNx層或SiO2層，SiNx的厚度為50～150nm，SiO2的厚度為100～350nm。在后續形成多晶硅薄膜的過程中，相比于氮化硅(SiNx)，氧化硅(SiO2)與非晶硅薄膜相鄰設置更利于形成晶相較好的多晶硅，氮化硅對阻擋來自襯底基板的污染物的效果更好，所以在本實施例中選擇雙層結構的緩沖層，且緩沖層的上層為氧化硅，下層為氮化硅。在襯底基板上形成緩沖層的目的是防止襯底基板中的離子擴散至多晶硅薄膜區產生缺陷中心進而增加漏電流，除此之外，合適厚度的緩沖層還可以改善多晶硅表面界面的質量，并且降低熱傳導，減緩被激光束加熱的多晶硅的冷卻速率，有助于形成較大晶粒的多晶硅。例如，緩沖層的厚度為150～500nm。例如，可以采用化學氣相沉積(ChemicalVaporDeposition，簡稱CVD)的方法，進一步地，可以采用等離子體增強化學氣相沉積在緩沖層之上沉積一層非晶硅薄膜，所沉積的非晶硅薄膜的厚度為30～60nm。例如，所沉積的非晶硅薄膜的厚度為50nm。S103：發射激光束。例如，在本實施例中，采用激光退火設備對非晶硅薄膜進行退火處理，該激光退火設備采用準分子激光器發射激光束。例如，準分子激光器可以包括惰性氣體準分子激光器、惰性氣體鹵化物準分子激光器、鹵化汞準分子激光器、惰性氣體氧化物準分子激光器以及多原子準分子激光器。例如，惰性氣體準分子激光器包括Ar2、Kr2、Xe2等準分子激光器；惰性氣體鹵化物準分子激光器包括ArF、ArCl、KrF、KrCl、XeF、XeCl等準分子激光器；鹵化汞準分子激光器包括HgCl、HgBr、Hgl等準分子激光器；惰性氣體氧化物準分子激光器包括ArO、KrO、XeO等準分子激光器；多原子準分子激光器包括Kr2F、Xe2F等準分子激光器。例如，在激光退火的過程中，激光脈沖的頻率可以為500Hz，重疊率為92％～97％，激光束的波長范圍為200nm～400nm，例如，該準激光發生器產生的激光束的波長為308nm。激光束的能量密度為350～500mJ/cm2。需要說明的是，重疊率是指兩相鄰激光照射區域之間的重疊面積占兩激光照射區域總面積的百分比。例如，激光束為矩形且其長度大于寬度，激光束的寬度方向平行于第一方向。例如，激光束長為750mm，寬為0.4mm，總的面積為300mm2。一束激光束能輸出的最大能量為1000mj，在本實施例中采用兩束激光束輸出的方式，兩束激光輸出的總能量為2000mj。S104：將激光束分解成至少具有第一能量密度的第一光束和至少具有第二能量密度的第二光束，第一能量密度大于第二能量密度。例如，圖8為本實施例提供的一種分束鏡對激光束進行分解的示意圖。第一光束直接穿過分束鏡后，沿激光束原來的傳播方向繼續傳播，第二光束通過分束鏡全反射后，改變了傳播方向。例如，第一光束的能量密度為400mj/cm2，第二光束的能量密度為200mj/cm2。在激光束長為750mm，寬為0.4mm，總的面積為300mm2，且激光束的總能量為2000mj的條件下，第一光束的能量為1200mj，第二光束的能量為800mj。將非晶硅轉化成多晶硅所需要的總能量為1200mj；經過多晶硅表面熔融測試，得出將多晶硅表面剛好熔融的能量為600mj，這樣通過分束鏡分解得到的第一光束和第二光束可以分別實現將非晶硅轉化成多晶硅和減小多晶硅表面的突起物的高度。這樣可以在保證不增加激光退火設備工作時間的前提下，對激光束的能量充分地利用，從而提高了工作效率，節生了工藝步驟。例如，設置在激光退火設備上的第一檢測器和第二檢測器分別對第一光束和第二光束的能量密度進行檢測。如果第一檢測器和第二檢測器對第一光束和第二光束的能量密度進行檢測，所得的能量密度沒有達到預設值，則需要對分束鏡和反光鏡進行調節。例如，在操作過程中，第一光束和第二光束在到達退火室之前的能量可能大于預設的能量密度，這樣可以分別通過第一衰減器和第二衰減器對第一光束和第二光束的能量密度進行衰減，讓其能量密度達到預設值。S105：第一光束首先照射非晶硅薄膜以將其退火為多晶硅薄膜。例如，在對非晶硅薄膜進行退火處理之前，還可以對非晶硅薄膜進行高溫處理，高溫處理溫度為400～500℃，高溫處理時間為0.5～3小時。需要說明的是，該高溫處理的過程可以減少非晶硅層內的氫含量，防止后續激光退火時發生氫爆。例如，圖7a為對非晶硅薄膜進行激光退火使非晶硅薄膜轉變為多晶硅薄膜的過程圖，非晶硅薄膜轉變為多晶硅薄膜的機理包括：非晶硅(a-Si)在能量較高的第一光束212的輻射下吸收能量，使得非晶硅薄膜20表面的溫度迅速升高，進而非晶硅薄膜20熔化并轉變為液態，非晶硅薄膜熔化的區域以極快的速度深入a-Si薄膜的內部，第一光束212對非晶硅薄膜進行一段時間的輻射后，a-Si薄膜形成了具有一定深度的融層，第一光束212的輻射停止后，融層開始以108～1010K/s的速度冷卻，而此時固相與液相之間的界面以較為緩慢的速度(1～2m/s)回到表面，冷卻之后非晶硅薄膜(a-Si)20轉化成多晶硅(p-Si)薄膜21。在非晶硅向多晶硅轉變的過程中，晶粒由晶核開始作橫向生長，由于固態硅密度較小(約2.32g/cm3)，因此a-Si熔化后的多余體積會被擠至尚未固化的區域，形成了第一突起22。S106：使用第二光束照射多晶硅薄膜的表面以減少其表面非均勻性。當移動激光退火設備中的承載臺，帶動襯底基板向第二光束的方向移動時，例如，圖7b為第二光束213輻射到晶化后的Poly-Si薄膜上的第一突起物22后的過程圖，第一突起物22熔化后使得晶化后的多晶硅表面的非均勻性降低，從而減小了第一突起物22的高度甚至消除了部分的第一突起物22。在另一個示例中，也可以將多晶硅薄膜固定，而移動第一光束和第二光束。例如，以非晶硅薄膜的厚度為50nm為例加以說明，通過原子力顯微鏡(AFM)對形成的多晶硅薄膜進行拍攝可以得到第二突起物22’的高度，例如，第二突起物22’的平均高度小于6nm，第二突起物22’的平均高度相對于第一突起物的高度減小了一半。第一突起物高度的減小可以提高電子和空穴的遷移率，減少后續柵絕緣層被擊穿、柵極層和半導體層發生短路的風險。需要說明的是，激光束為矩形且其長度大于寬度，激光束的寬度方向平行于第一方向，從第一光束指向第二光束的方向為第一方向。實施例三本實施例提供一種薄膜晶體管的制備方法，包括：采用實施例二中任一制備方法制備的多晶硅薄膜；對多晶硅薄膜進行圖案化處理，以形成多晶硅圖案以作為薄膜晶體管的有源層。例如，圖9為本實施例提供的一種薄膜晶體管的制備方法的流程圖，制備薄膜晶體管包括如下步驟：S201：制備多晶硅薄膜。例如，采用實施例二中任一制備方法制備多晶硅薄膜，例如，該多晶硅薄膜表面突起物的高度小于多晶硅薄膜厚度的25％。S202：對多晶硅薄膜進行圖案化處理，以形成多晶硅圖案以作為薄膜晶體管的有源層。例如，該圖案化處理過程包括在所形成的多晶硅薄膜上涂覆光刻膠，并進行曝光、顯影、刻蝕和剝離光刻膠等過程以形成多晶硅(有源層)的圖案。例如，光刻膠的涂覆可以采用旋涂、刮涂或者輥涂的方式。S203：在多晶硅圖案上形成第一絕緣層、柵極和第二絕緣層，部分刻蝕第一絕緣層和第二絕緣層以形成第一接觸孔和第二接觸孔。例如，第一絕緣層為柵絕緣層，在多晶硅圖案的上方沉積柵絕緣層薄膜，在該柵絕緣層薄膜上涂覆一層光刻膠(未示出)，并進行曝光、顯影、刻蝕和剝離光刻膠等過程形成柵絕緣層的圖案。例如，被用作柵絕緣層薄膜的材料包括氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)或其他適合的材料。例如，在第一絕緣層上沉積柵金屬層薄膜，在該柵金屬層薄膜上涂覆一層光刻膠，并進行曝光、顯影、刻蝕和剝離光刻膠等過程形成柵的圖案。例如，形成柵極的材料可以為銅與其他金屬的組合，例如，銅/鉬(Cu/Mo)、銅/鈦(Cu/Ti)、銅/鉬鈦合金(Cu/MoTi)、銅/鉬鎢合金(Cu/MoW)、銅/鉬鈮合金(Cu/MoNb)等；該柵金屬層的材料也可以為鉻基金屬或鉻與其他金屬的組合，例如，鉻/鉬(Cr/Mo)、鉻/鈦(Cr/Ti)、鉻/鉬鈦合金(Cr/MoTi)等。例如，在柵極上沉積第二絕緣層薄膜，在該第二絕緣層薄膜上涂覆一層光刻膠(未示出)，并進行曝光、顯影、刻蝕和剝離光刻膠等過程形成第二絕緣層的圖案。例如，被用作第二絕緣層的材料包括氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、氧化鋁(Al2O3)、氮化鋁(AlN)或其他適合的材料。在對第一絕緣層薄膜和第二絕緣層薄膜進行構圖的過程中，部分刻蝕了第一絕緣層和第二絕緣層，形成第一接觸孔和第二接觸孔。S204：在第二絕緣層上形成源極和漏極，源極和所述漏極分別通過第一接觸孔和第二接觸孔電連接到多晶硅圖案。例如，用于源極和漏極的材料可以為銅、銅合金、鋁、鋁合金、鉬、鉬合金或其他適合的材料。通過該方法制備的薄膜晶體管為頂柵型結構的薄膜晶體管，該薄膜晶體管中的半導體層為低溫多晶硅薄膜，該多晶硅薄膜的晶粒尺寸較大、顆粒尺寸分布均勻，并且該多晶硅薄膜具有非常低的表面粗糙度，能夠解決薄膜晶體管的漏電流較大、遷移率及閾值電壓不均勻性的問題。例如，圖10為本發明一實施例提供的另一種薄膜晶體管的制備方法的流程圖制備方法，該制備方法包括如下步驟：S301：在襯底基板上形成柵極和第一絕緣層；S302：制備多晶硅薄膜；S303：對多晶硅薄膜進行圖案化處理，以形成多晶硅圖案以作為薄膜晶體管的有源層；S304：在多晶硅圖案上形成源極和漏極。例如，柵極、第一絕緣層、多晶硅薄膜、源極和漏極的形成過程以及形成材料可以參見圖9所示的制備方法的相關描述，在此不再贅述。通過該方法制備的薄膜晶體管為底柵型結構的薄膜晶體管，該薄膜晶體管中的半導體層為低溫多晶硅薄膜，該多晶硅薄膜的晶粒尺寸較大、顆粒尺寸分布均勻，并且該多晶硅薄膜具有非常低的表面粗糙度，能夠解決薄膜晶體管的漏電流較大、遷移率及閾值電壓不均勻性的問題。本發明的實施例提供一種激光退火設備、多晶硅薄膜的制備方法以及薄膜晶體管的制備方法。激光退火設備包括激光發生器、光路元件和退火室，激光發生器配置為發射激光束，激光束經光路元件被引導至退火室，光路元件包括分束鏡，分束鏡將所述激光束分解成第一光束和第二光束且使得第一光束的能量密度大于第二光束的能量密度，第一光束和第二光束被引導至所述退火室中以用于激光退火，采用激光退火設備對非晶硅薄膜進行退火處理至少具有以下有益效果：第一光束首先照射非晶硅薄膜以將其退火為多晶硅薄膜，將多晶硅薄膜沿第一方向移動以使第二光束照射多晶硅薄膜的表面以減少其表面非均勻性，從而可以提高電子和空穴的遷移率，解決薄膜晶體管的漏電流較大、遷移率及閾值電壓不均勻性的問題，還可以降低后續柵絕緣層被擊穿、柵極層和半導體層發生短路的風險。有以下幾點需要說明：(1)本發明實施例附圖只涉及到與本發明實施例涉及到的結構，其他結構可參考通常設計。(2)為了清晰起見，在用于描述本發明的實施例的附圖中，層或區域的厚度被放大或縮小，即這些附圖并非按照實際的比例繪制。可以理解，當諸如層、膜、區域或基板之類的元件被稱作位于另一元件“上”或“下”時，該元件可以“直接”位于另一元件“上”或“下”，或者可以存在中間元件。(3)在不沖突的情況下，本發明的實施例及實施例中的特征可以相互組合以得到新的實施例。以上所述，僅為本發明的具體實施方式，但本發明的保護范圍并不局限于此，本發明的保護范圍應以所述權利要求的保護范圍為準。當前第1頁1 2 3