[发明专利]一种降低表面粗糙度的低温多晶硅的制备方法及一种低温多晶硅

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示面板技术领域，尤其涉及一种降低表面粗糙度的低温多晶硅的制备方法及一种低温多晶硅。

背景技术

在液晶显示面板制造行业中，低温多晶硅(LTPS,LowTemperaturePoly-silicon)技术由于拥有更好的电子迁移率，逐步成为液晶显示面板技术革新的方向，这使得具有轻、薄、低耗能、高亮度、高分辨率等优点的LPS显示器备受瞩目。

在LPS技术中，通常先采用化学气相沉积形成非晶硅(a-Si)层，再对该非晶硅层进行结晶化处理。目前一般是采用准分子激光退火(ELA)技术进行结晶化，ELA技术一般是通过激光产生的高温将非晶硅熔融形成非晶硅液体，非晶硅液体冷却时，非晶硅液体依附固相和液相Si间的界面附近产生的晶核逐渐结晶生长而形成多晶硅(p-Si)层。

ELA结晶化之前往往需要对a-Si进行结晶前预处理，ELA结晶预处理一般是在a-Si层之上形成表面氧化层，借由该氧化层进行能量缓冲，从而得到p-Si晶粒尺寸较大且均匀的p-Si层。因此，许多研究人员致力于优化ELA结晶前预处理工艺，以期望得到均匀的多晶硅层。

然而，由于固相硅与液相硅的密度存在差异，以及长晶体过程的应力作用不同，经上述ELA结晶预处理后，即使形成了均匀的表面氧化层，但最终形成的p-Si层表面处于晶界的凸起物仍较多(如附图1所示)，这使得p-Si层的表面粗糙较大，最终影响到后续的多晶硅制膜工序。因此，有必要提供一种降低表面粗糙度的低温多晶硅的新方法。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种降低表面粗糙度的低温多晶硅的制备方法，所述制备方法中包括两次准分子激光退火处理(ELA)及第一次ELA结晶处理前的非晶硅层清洗预处理、第二次ELA结晶处理前的多晶硅层清洗预处理，采用所述制备方法可以得到表面粗糙度低且表面均匀的低温多晶硅。

第一方面，本发明提供了一种降低表面粗糙度的低温多晶硅的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供一表面形成有非晶硅层的基板，对所述基板进行表面预处理，以在所述非晶硅层上形成一均匀氧化层；

(2)对所述表面预处理后的基板进行第一次准分子激光退火处理，使所述非晶硅层形成多晶硅层；

(3)采用HF溶液对所述多晶硅层进行酸清洗，以除去所述多晶硅层上的凸起物；

(4)对酸清洗后的所述多晶硅层进行第二次准分子激光退火处理，得到低温多晶硅。

优选地，步骤(1)中，所述基板包括玻璃基板、塑料基板、陶瓷和石墨中的一种。

优选地，所述基板与所述非晶硅层之间还包括一缓冲层。

优选地，所述缓冲层由氮化硅、氧化硅依次沉积而成。

非晶硅在自然环境中会被氧化，在其表面形成二氧化硅氧化层，该氧化层的均匀性及品质均不佳，而表面氧化层在后续的ELA结晶过程中起着能量缓冲的作用，表面氧化层的不均匀必然影响ELA的结晶效果，造成多晶硅均匀性不佳，因此，要制备出均匀性高的多晶硅必然需要在非晶硅的表面进行表面预处理，以形成一层均匀的氧化层。

优选地，步骤(1)中，所述对所述基板进行表面预处理，包括：采用HF溶液和臭氧水依次清洗所述基板。首先采用HF对基板进行刻蚀，将基板上的均匀性不佳的自然氧化层、毛刺等除去，再经过臭氧水处理在非晶硅表面形成品质优良的均匀氧化层。

为避免残留在基板表面的溶液对后续操作步骤造成影响，优选地，在采用HF溶液清洗基板后，采用水清洗所述基板，经干燥处理之后再采用臭氧水清洗基板。可使用纯净水、H₂Water(含1ppmH₂的纯净水)或高压水对基板进行清洗。

进一步优选地，所述HF溶液的浓度为0.5-2％，采用HF溶液的清洗时间为20-40s。

更优选地，所述HF溶液的浓度为1％，采用HF溶液的清洗时间为30s。

进一步优选地，所述臭氧水的浓度为15-25ppm，采用臭氧水的清洗时间为40-70s。

更优选地，所述臭氧水的浓度为15-25ppm，采用臭氧水的清洗时间为60s。

如本发明所述的，经表面预处理形成的氧化层为SiO₂，SiO₂氧化层可以在对基板激光退火处理的过程中，起到保温作用，防止热量散失。

优选地，步骤(1)中，所述氧化层的厚度为3-5nm。