[发明专利]定义多晶硅生长方向的方法

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种定义多晶硅生长方向的方法。

背景技术

随着平板显示的发展，高分辨率，低能耗的面板需求不断被提出。低温多晶硅(Low Temperature Poly-Silicon，LTPS)由于具有较高的电子迁移率，而在液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)与有机发光二极管显示器Organic Light Emitting Diode，OLED)技术中得到了业界的重视，被视为实现低成本全彩平板显示的重要材料。对平板显示而言，采用低温多晶硅材料具有高分辨率、反应速度快、高亮度、高开口率、低能耗等优点，而且低温多晶硅可在低温下制作，并可用于制作C-MOS(Complementary Metal Oxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)电路，因而被广泛研究，用以达到面板高分辨率，低能耗的需求。

低温多晶硅是多晶硅技术的一个分支。多晶硅的分子结构在一颗晶粒中的排列状态是整齐而有方向性的，因此电子迁移率比排列杂乱的非晶硅(a-Si)快了200-300倍，极大的提高了平板显示的反应速度。在多晶硅技术发展的初期，为了将玻璃基板从非晶硅结构转变为多晶硅结构，就必须借助一道激光退火(Laser Anneal)的高温氧化工序，制得高温多晶硅(High Temperature Poly-Silicon，HTPS)，此时玻璃基板的温度将超过摄氏1000度。与传统的高温多晶硅相比，低温多晶硅虽然也需要激光照射，但它采用的是准分子激光作为热源，激光经过透射系统后，会产生能量均匀分布的激光束并被投射于非晶硅结构的玻璃基板上，当非晶硅结构的玻璃基板吸收准分子激光的能量后，就会转变成为多晶硅结构。由于整个处理过程基本是在摄氏600度以下完成，一般普通的玻璃基板均可承受，这就大大降低了制造成本。而除了制造成本降低外，低温多晶硅的优点还体现在：电子迁移速率更快、稳定性更高。

目前制作低温多晶硅的方法主要有：固相结晶(Solid Phase Crystallization，SPC)、金属诱导结晶(Metal-Induced Crystallization，MIC)、与准分子激光退火(Excimer Laser Annealing，ELA)等多种制作方法。，其中，ELA是目前使用最为广泛、相对成熟的制作低温多晶硅的方法。该方法的主要过程为：首先在玻璃基板上形成缓冲层，然后在缓冲层上形成非晶硅层，高温去氢，再利用ELA激光束扫描非晶硅进行准分子激光退火，非晶硅吸收激光的能量，在极短的时间内达到高温并变成熔融状态，最后经冷却重结晶形成多晶硅。

低温多晶硅的晶粒尺寸(Grain size)对其电学性能有重要影响。在ELA制程中，非晶硅受到高温后变成完全熔融状态，然后经重结晶形成多晶硅。在非晶硅重结晶的过程中，会按照低能量向高能量方向、低温向高温方向结晶。现有技术中，非晶硅层直接形成于缓冲层上，在准分子激光退火的过程中，非晶硅层各个区域的受热情况趋于一致，不存在温度梯度，所以重结晶的起点与晶粒的生长方向是凌乱的，导致重结晶后的低温多晶硅晶粒尺寸偏小，晶粒间晶界偏多，影响多晶硅的电子迁移率，进而影响平板显示的反应速度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种定义多晶硅生长方向的方法，能够定义、控制多晶硅形成时的生长方向，增大多晶硅的晶粒尺寸，从而进一步提高多晶硅的电子迁移率，提高平板显示的反应速度。

为实现上述目的，本发明供一种定义多晶硅生长方向的方法，包括以下步骤：

步骤1、提供一玻璃基板，并将该玻璃基板清洗干净；

步骤2、在玻璃基板上形成一缓冲层；

步骤3、在缓冲层上形成一金属膜层；

步骤4、使用酸性液体对金属膜层进行蚀刻，形成金属膜阵列；

步骤5、在缓冲层上除金属膜阵列以外的区域覆盖一层高纯度的石英掩膜，露出金属膜阵列；

步骤6、在高纯度石英掩膜与金属膜阵列上形成一石墨烯层；

步骤7、对石墨烯层进行蚀刻，形成与步骤4中金属膜阵列重合的石墨烯层阵列；

步骤8、在具有有金属膜阵列和石墨烯层阵列的缓冲层上生长非晶硅薄膜；

步骤9、对非晶硅薄膜进行高温去氢处理；

步骤10、对非晶硅薄膜进行ELA准分子激光退火处理，非晶硅薄膜吸收激光的能量后温度升高直至熔融状态；

步骤11、熔化后的非晶硅进行重结晶，以金属膜阵列与石墨烯层阵列构成的低温区为起点向四周高温区域生长变大形成多晶硅。