[发明专利]用于使低温多晶硅薄膜面板平面化的多晶硅平面化溶液

说明书

发明领域

本发明涉及一种用于使多晶硅层平面化的高含水、强碱性平面化溶液，所述多晶硅层用于制备液晶显示器(LCDs)、微电子机械系统(MEMS)和太阳能电池基体，和涉及所述溶液用于使在制备LCDs和其它多晶硅基体装置中制得的多晶硅层平面化的用途。所述高含水、强碱性平面化溶液在总体平面多晶硅膜没有任何明显蚀刻的情况下有选择地蚀刻从总体平面多晶硅膜表面向上伸展的山形突出或凸起，所述总体平面多晶硅膜经低温多晶硅工艺通过非晶硅退火制得。

发明背景

近来，与无定形硅装置相比，由于多晶硅装置较高的电气性能，更快的信号传输和较低的电力消耗，对它的需求与日俱增。这些使用多晶硅的装置中的大部分是LCDs(用于移动设备以及电视)，MEMS(用于IT，BT传感器，度量，模块)以及太阳能电池基体。过去，非晶硅薄膜晶体管液晶显示器(a-SiTFT-LCD)成为市场中使用的作为以前所用阴极射线管显示器(CRT显示器)的主要替换物。a-Si TFT-LCD发展的原因是由于它的轻和薄。然而，由于信息和数据技术领域的持续迅速发展，对于更高分辨率和透光度要求的需求变得如此重要，以致于许多Si TFT-LCDs不能满足那些更加迫切的要求。鉴于此，发展出一种新的制备这种装置的工业技术，以满足分辨率和透光率提高的需求。这种新技术被称为低温多晶硅薄膜晶体管(LTPS TFT)技术。

所述LTPS TFT工艺通常包括以下步骤。第一，提供一种绝缘基体，其通常是透明玻璃或石英。第二，将非晶硅膜涂层沉积在所述绝缘基体的主要表面上，例如通过等离子体增强化学气相淀积(PECVD)法。第三，进行退火过程以使非晶硅膜再结晶并转变为多晶硅膜。该退火过程通常在带有受激准分子激光退火(Eximer Laser Annealer)(ELA)或顺序横向固化(Sequetial LateralSolidification)(SLS)的室内进行。该多晶硅膜形成LTPS TFT的一个源区(source area)，一个漏区(drain area)和一个沟道区(channel area)。之后，在沟道区进行第二次沉积过程，如PECVD，以在多晶硅膜上形成二氧化硅层。然后，在玻璃基板上制造扫描线和数据线激励电路区域(多元激励电路)和显示区域(多元象素单位)。例如，制备LTPS-TFT产品的典型工艺过程已在下述美国未授权(Pre-Grant)专利申请2004/0018649、2005/0090045、2005/0162373、2005/0230753、2006/0238470、和美国专利6,846,707中公开，其公开内容在此全部引入作为参考。

已经发现，在通过退火由非晶硅形成多晶硅膜涂层的过程中面临着结构障碍和问题。其中主要是从总体平面多晶硅膜层形成向上突出或凸起的尖锐的山形结构。据报道，由于漏电流和结构变形，在多晶硅表面沉积氧化物或氮化物层时，高度差和向上突出或凸起的尖锐的山形结构导致可靠性不足。因此，需要在不损害或蚀刻多晶硅膜表面或其它被天然硅氧化物(SiOx)覆盖区域的情况下减低或消除这些多晶硅膜层的高度差。

发明概述

根据本发明，提供了一种包含水、至少一种强碱和至少一种蚀刻速率控制剂的高含水、强碱性多晶硅平面化水溶液。所述溶液可以，而且通常会，包含其它任选组分，例如，至少一种氧化剂和至少一种表面活性剂。多晶硅膜层是通过使沉积在基体上的非晶硅膜层退火形成的，其具有从多晶硅膜层的总体平面向上伸展的山形结构、突出或凸起，多晶硅膜层与这种高含水、强碱性多晶硅平面化溶液接触，从而在总体平面多晶硅平面层或在总体平面多晶硅膜上的任何硅氧化物层没有任何明显蚀刻的情况下基本降低或消除了那些向上伸展的山形结构、突出或凸起。该高含水、强碱性多晶硅平面化溶液包括水、至少一种强碱和至少一种蚀刻控制溶剂，任选地，包括至少一种氧化剂和/或至少一种表面活性剂。本发明的高含水、强碱性多晶硅平面化组合物一般具有12或更高的pH值，一般具有约13.2-约14.5的pH值。

发明详述

本发明的高含水、强碱性多晶硅平面化溶液包含水、强碱和蚀刻速率控制剂，任选含有表面活性剂和氧化剂。所述高含水、强碱性多晶硅平面化溶液一般具有12或更高、优选约13.2-约14.5的pH值。本发明还涉及一种方法，其中，多晶硅膜层是通过使基体上的非晶硅膜层退火形成，且具有从多晶硅膜层的总体平面向上伸展的山形结构或突出或凸起；多晶硅膜层与这种高含水、强碱性多晶硅平面化溶液相接触，从而在所述总体平面多晶硅膜没有任何明显蚀刻的条件下充分降低或消除了那些向上伸展的山形结构、突出或凸起。