一种多晶硅的晶化方法、晶化设备及多晶硅与流程

本发明涉及液晶显示面板背板制备领域，尤指一种多晶硅的晶化方法、晶化设备及多晶硅。

背景技术：

对于移动产品来说，oled(organiclight-emittingdiode，有机电致发光二极管)器件由于高的对比度，出色的显示效果以及可以用于柔性显示正在受到越来越多的重视。而oled显示面板的背板一般需要ltps(lowtemperaturepoly-silicon，低温多晶硅技术)来驱动，作为ltps的核心的技术之一，ela(excimerlaserannealing，准分子镭射退火)设备的效果直接影响着最终的离子迁移率，进而影响着最后的显示效果，所以如何通过简单的方法得到较好的结晶效果的p-si(poly-si，多晶硅)将会对于ltps背板的优异性能的实现具有决定性的作用。

现有的ela设备是通过改变激光的能量来实现对于不同结晶效果的p-si的控制，这种方法固然可以满足现有的条件对于p-si的性能的要求，但是这种方法对于设备的要求较高，需要较复杂的激光能量的控制系统，因此成本较高。此外，这种方法由于ela设备对a-si(amorphoussilicon，非晶硅)的加热是在真空中进行，不可控的冷却速度会影响a-si加热后的结晶状态，使得最终得到的p-si表面的均匀性较差，这将会影响到最终的tft(thinfilmtransistor，薄膜晶体管)的特性。

技术实现要素：

本申请提供了一种多晶硅的晶化方法、晶化设备及多晶硅，能够提高多晶硅的结晶质量，使得晶化过程中的能量调节更加连续和便捷。

本发明实施例提供了一种多晶硅的晶化方法，包括：将沉积有非晶硅层的基板置于液体中；通过准分子镭射退火ela装置对液体中的非晶硅层进行激光照射晶化所述非晶硅。

本发明实施例还提供了一种多晶硅，所述多晶硅采用上述多晶硅的晶化方法制备。

本发明实施例还提供了一种多晶硅的晶化设备，包括：晶化池，用于装载液体；基板固定装置，设置在所述晶化池内，用于承载沉积有非晶硅层的基板；准分子镭射退火ela装置，用于对所述液体中的非晶硅层进行激光照射晶化所述非晶硅。

与相关技术相比，本发明实施例提供了一种多晶硅的晶化方法、晶化设备及多晶硅，将沉积有非晶硅(a-si)的基板放入液体中，通过准分子镭射退火ela装置对液体中的非晶硅层进行激光照射晶化所述非晶硅，非晶硅表面吸收激光的能量后产生的高温会将表面的液体气化，液体气化后产生的高压以及上部液体的重力作用于融化的硅的液体的表面可以抑制硅的纵向生长，减少生成多晶硅(p-si)的表面的粗糙度，使多晶硅表面更均匀，提升晶化的质量。另外，通过改变非晶硅层距离液面的距离来改变非晶硅层获得的激光能量，这种对于激光能量的调节方法是较为连续且易于控制的，更加有利于得到最佳的激光能量。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案，并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为本发明实施例一的一种多晶硅的晶化方法的流程图；

图2-1为本发明实施例三中一种多晶硅的晶化设备的示意图(一)；

图2-2为本发明实施例三中一种多晶硅的晶化设备的示意图(二)；

图3为本发明示例1中一种多晶硅的晶化方法的流程图；

图4-1为本发明示例1中在晶化过程中通过将非晶硅层距离液面的距离调大减少获得的激光能量的示意图；

图4-2为本发明示例1中在晶化过程中通过将非晶硅层距离液面的距离调小增加获得的激光能量的示意图。

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明白，下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组计算机可执行指令的计算机系统中执行。并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

实施例一

如图1所示，本发明实施例提供一种多晶硅的晶化方法，包括：

s110，将沉积有非晶硅层的基板置于液体中；

s120，通过准分子镭射退火ela装置对液体中的非晶硅层进行激光照射晶化所述非晶硅；

所述方法还可以包括下述特点：

在一种实施方式中，所述液体是水。水在晶化过程中不会和硅发生反应，也不容易腐蚀晶化的腔室。

在其他实施方式中，所述液体还可以是除水以外的其他液体，比如，盐溶液等。

在一种实施方式中，在将沉积有非晶硅层的基板置于液体中之前，所述方法还包括：

根据多晶硅晶化需要的晶粒尺寸确定所述非晶硅层与液面的距离；

其中，所述非晶硅层与液面的距离不同，所述非晶硅层获得的激光能量不同。

在一种实施方式中，所述根据多晶硅晶化需要的晶粒尺寸确定所述非晶硅层与液面的距离，包括：

针对所述非晶硅层的膜层结构，在激光能量的一定变化范围内，当需要获得大的晶粒时，将所述非晶硅层距离液面的距离变小以增加所述非晶硅层获得的激光能量；当需要获得小的晶粒时，将所述非晶硅层距离液面的距离变大以减少所述非晶硅层获得的激光能量。

通过改变非晶硅层距离液面的距离来改变非晶硅层获得的激光能量，这种对于激光能量的调节方法是较为连续且易于控制的，进而得到满足要求的最佳的晶粒尺寸。

在一种实施方式中，所述方法还包括：在对液体中的非晶硅层进行激光照射前和激光照射过程中，向所述液体中通入保护气体以排除液体中溶解的氧气。

其中，所述保护气体包括：氮气或者氩气；

在一种实施方式中，所述方法还包括：

对晶化处理后得到的多晶硅进行清洗以消除晶化过程中生成的二氧化硅sio2氧化膜。

其中，可以采用1％～3％的氢氟酸hf溶液对晶化处理后的多晶硅进行清洗。

实施例二

本发明实施例提供一种多晶硅，所述多晶硅采用上述多晶硅的晶化方法制备。

实施例三

如图2-1所示，本发明实施例提供一种多晶硅的晶化设备，包括：

晶化池201，用于装载液体；

基板固定装置202，设置在所述晶化池内，用于承载沉积有非晶硅层的基板；

准分子镭射退火ela装置203，用于对所述液体中的非晶硅层进行激光照射晶化所述非晶硅。

在一种实施方式中，所述液体是水。

在其他实施方式中，所述液体还可以是除水以外的其他液体，比如，盐溶液等。

在一种实施方式中，如图2-1所示，所述基板固定装置202可以是承载台；

在一种实施方式中，如图2-1所示，所述准分子镭射退火ela装置203可以通过在所述晶化池的上方移动，使得激光束能够照射到非晶硅基板的各处；

如图2-2所示，在一种实施方式中，所述晶化设备还包括一个透明保护罩204，所述透明保护罩204置于所述晶化池201的上方，用于保护准分子镭射退火ela装置203的激光照射镜头，防止晶化池201中的蒸汽、液体对激光照射镜头的污染。

在一种实施方式中，所述基板固定装置202，还用于调节所述非晶硅层与液面的距离，根据多晶硅晶化需要的晶粒尺寸确定所述非晶硅层与液面的距离；其中，所述非晶硅层与液面的距离不同，所述非晶硅层获得的激光能量不同。

在一种实施方式中，所述根据多晶硅晶化需要的晶粒尺寸确定所述非晶硅层与液面的距离，包括：针对所述非晶硅层的膜层结构，在激光能量的一定变化范围内，当需要获得大的晶粒时，将所述非晶硅层距离液面的距离变小以增加所述非晶硅层获得的激光能量；当需要获得小的晶粒时，将所述非晶硅层距离液面的距离变大以减少所述非晶硅层获得的激光能量。

在一种实施方式中，如图2-2所示，所述承载台202，还包括用于调节承载台支撑高度的调节机构，所述调节机构用于根据多晶硅晶化需要的晶粒尺寸调节所述非晶硅层与液面的距离；

通过改变非晶硅层距离液面的距离来改变非晶硅层获得的激光能量，这种对于激光能量的调节方法是较为连续且易于控制的，进而得到满足要求的最佳的晶粒尺寸。

在一种实施方式中，如图2-2所示，所述晶化设备还包括通气装置205，所述通气装置用于在对液体中的非晶硅层进行激光照射前和激光照射过程中，向所述液体中通入保护气体以排除液体中溶解的氧气。

其中，所述保护气体包括：氮气或者氩气；

示例1

下面通过一个示例说明一种多晶硅的晶化方法。

如图3所示，所述多晶硅的晶化方法可以包括以下步骤：

s301，向晶化池中的液体中通入保护气体以排除所述液体中溶解的氧气；

比如，在液体介质中通入氮气或者氩气等保护气体将液体中溶解的氧气排出，以降低液体中溶解的氧气对于晶化过程的影响。

s302，将沉积有非晶硅a-si层的基板放入液体中，根据多晶硅晶化需要的晶粒尺寸确定所述非晶硅层与液面的距离；

其中，所述液体可以是水或除水以外的其他液体；采用水的好处在于：水不会在晶化过程中和硅发生反应，此外，水的价格比较低，也不容易腐蚀晶化的腔室。

液体介质的存在对于多晶硅的形成起到了至关重要的作用。激光作用于非晶硅(a-si)上之后，硅吸收激光的能量后进而融化，瞬间的温度可以达到1400℃左右。液体被气化、电离产生各种基团，这些基团能够帮助行核、稳定纳米晶核、帮助纳米晶粒长大。激光照射产生的热量朝两个方向进行传输，热量朝下传输后，下部的非晶硅吸收热量后进入熔融状态；热量朝上传输后，向上传导的热量使得液态的水发生气化，产生较高的气压，产生的气压和液体本身的重力作用于熔融的硅上面会使得硅晶化后的表面更加的均匀。

其中，针对特定的非晶硅层的膜层结构，在激光能量的一定变化范围内，当需要获得大的晶粒时，将所述非晶硅层距离液面的距离变小以增加所述非晶硅层获得的激光能量；当需要获得小的晶粒时，将所述非晶硅层距离液面的距离变大以减少所述非晶硅层获得的激光能量。

因为液体可以吸收一部分的激光，所以随着激光入射的深度的增加，激光的能量逐渐减小，只需要改变非晶硅层在液体中的位置就可以得到不同能量的激光进行加热。所以，该方法可以简单地得到合适的激光能量对非晶硅层进行加热。

如图4-1所示，当需要运用较小的激光能量进行加热晶化时，只需要将基板置于距离液面较远的位置(h)即可。

如图4-2所示，当需要运用较大的激光能量进行加热晶化时，只需要将基板置于距离液面较近的位置(h)即可。

s303，利用准分子镭射退火ela装置对非晶硅层进行激光照射晶化非晶硅；。

s304，对晶化处理后得到的多晶硅进行清洗以消除晶化过程中生成的二氧化硅sio2氧化膜。

在晶化的过程中，由于高温的si会和水以及水中少量的氧气进行反应，所以会在得到的p-si的表面生成薄的sio2氧化膜，这层薄膜会影响后续的tft(thinfilmtransistor，薄膜晶体管)的特性。为了消除sio2薄膜对于tft特性的影响，需要在晶化完成后加入氢氟酸hf的清洗工艺，比如，可以采用1％～3％的氢氟酸hf溶液。

虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。