专利名称：低温多晶硅薄膜制造方法
技术领域：
本发明涉及 一 种低温多晶硅薄膜制造方法。
背景技术：
一般玻璃衬底的耐热度往往只能到600°C ，如果直接在高温 下制作多晶硅薄膜，将会造成玻璃扭曲变形，因此，产业界和 学术界都致力于发展制作低温多晶硅薄膜(Low Temperature Polysilicon Thin Film)。
准分子激光退火(Excimer Laser Annealing, ELA)方法是目 前 一 种广泛用于制作低温多晶硅薄膜的方法，其是利用高能量 的准分子激光照射非晶硅薄膜，使非晶硅薄膜吸收激光能量， 而使该非晶硅薄膜呈融化状态，待冷却后再结晶成低温多晶硅 薄膜。该方法是采用准分子激光发生器的柱状脉沖激光，在非 晶硅薄膜上上下扫描形成 一 照射区域，该柱状脉冲激光上下扫 描完后向前移动 一 距离，使形成的多个照射区域相互重叠，且 重叠部分的面积大于每 一 照射区域面积的 90%以上，由于重叠 部分温度较未重叠部分温度高，在重叠部分与未重叠部分的界 面发生非均匀成核，通过重叠部分与其它未重叠部分产生的横 向温度梯度，晶核将沿温度较高的方向即从未重叠部分至重叠 部分的方向长大，并最终结晶成部分低温多晶硅薄膜。
然而，上述方法形成的低温多晶硅薄膜，由于准分子激光 发生器需上下来回移动，大大增加了照射的时间，造成生产效 率降低。而且该制作方法所形成的晶粒尺寸与区域性的橫向温 度梯度和超横向生长(Super Lateral Growth, SLG)点有关。当照 射在非晶硅薄膜能量未超过超横向生长点时，区域性的橫向温 度梯度越大，则所形成的低温多晶硅薄膜的晶粒尺寸越大，反
之，则越小。上述低温多晶硅薄膜的制造方法中，该多个照射 区域的重叠部分与未重叠部分所形成的横向温度梯度较小，不
利于形成大晶粒的低温多晶硅薄膜；且激光照射过程中，照射
区域重叠部分的能量不易控制，能量容易超过超横向生长点， 当能量超过超横向生长点时，非晶硅薄膜产生的结晶核的瞬间 密度会降至很低，造成形成的低温多晶硅薄膜晶粒尺寸变小， 从而降低了低温多晶硅薄膜的电子迁移率。
发明内容
为了解决现有技术中低温多晶硅薄膜制作方法的照射时间 长且形成的低温多晶硅薄膜晶粒尺寸小的问题，有必要提供一 种能节省照射时间且能有效增加形成的低温多晶硅薄膜晶粒尺 寸的低温多晶硅薄膜制造方法。
一种低温多晶硅薄膜制造方法，其包括下列步骤a.提供一 衬底，在该衬底上形成一非晶硅薄膜；b.提供一准分子激光发生 器，其射出 一 面光源脉沖激光束，该面光源脉沖激光束照射该 非晶硅薄膜形成 一 照射区域，该照射区域处于熔融状态；c.该准 分子激光发生器移动 一 小距离，使该面光源脉冲激光束照射该 非晶硅薄膜上形成另 一 照射区域，该两照射区域间形成 一 间隔 区域；d.重复步骤c,在该非晶硅薄膜上形成多个照射区域和多 个间隔区i或。
与现有技术相比，本发明的制造方法中，该准分子激 光发生器发出 一 面光源脉冲激光束，由于该面光源脉冲激 光束较现有技术的柱状激光束的照射面积大，当利用该面 光源激光束照射该非晶硅薄膜时，不必上下移动该准分子 激光发生器，便可形成 一 照射区域，从而节省了照射时间， 提高生产效率。而且该照射区域与该间隔区域的橫向温度 差比现有技术的重叠部分与未重叠部分的横向温度差更 大，照射于该非晶硅薄膜的激光能量较易控制，避免能量 超过超横向生长点，从而有效增大所制得的低温多晶硅薄
膜的晶粒尺寸，提高了低温多晶硅薄膜的载流子迁移率。
图1是一种较佳实施方式的低温多晶硅薄膜制造方法的示 意图。
具体实施例方式
请参考图1，是本发明一种较佳实施方式的低温多晶硅薄膜 制造方法的示意图。
该低温多晶硅薄膜制造方法包括以下五个步骤
a. 提供一衬底10;采用真空蒸镀方法，在该衬底IO表面 依次形成一緩沖层11和一非晶硅薄膜12。
该衬底10是 一 玻璃基板，该緩冲层11是 一 硅氧层，也可 以由硅氧层和氮硅层共同组成的多层结构，该緩冲层ll用于防 止该衬底IO内的杂质在后续工艺中向上扩散而影响所形成的低 温多晶硅薄膜品质。其中，该緩冲层11和该非晶硅薄膜12还 可采用溅射、低压化学气相沉积和等离子增强化学气相沉积等 方法。
b. 提供一准分子激光发生器13,其包括一激光口 17和一 精密定时步进马达18。
该激光口 1 7呈 一 矩形状，由该激光口 1 7射出 一 面光源脉 沖激光束 14，该面光源脉冲激光束14长度为 370mm，宽为 0.4um。该面光源脉冲激光束14是通过氯化氱(XeCl)分子受 激发所形成，除此之外还可由氟化氩(ArF )、氟化氪(KrF)或 氟化氙(XeF )等分子受激发形成，不同的分子将产生不同的波 长，而准分子激光的输出功率与照射时间可根据所要生成的非 晶硅薄膜厚度而适当调整。该精密定时步进马达1 8设置在该准 分子激光发生器13上，该精密定时步进马达18通过外界软件 设定的参数控制，对步进时间和距离进行精密调控。通过该精 密定时步进马达18带动该准分子激光发生器13朝垂直于该激
光口 17长边方向水平定时步进。
c. 该准分子激光发生器13对准该非晶硅薄膜12，使射出 的面光源脉冲激光束14垂直照射在该非晶硅薄膜12表面，形 成 一 照射区域15。
由于激光具有很高的聚集性，故该照射区域15形状与该面 光源脉沖激光束14形状一致，亦为矩形状。该照射区域15可 接受该面光源脉冲激光束14多次照射，其照射次数可根据激光 的输出功率与该非晶硅薄膜12的厚度调整，使该照射区域15 达到完全熔融状态。
d. 该准分子激光发生器13步进一距离，该面光源脉冲激 光束14照射在该非晶硅薄膜12上形成另 一照射区域15，该两 相邻的照射区i或15间形成 一 间隔区^戈16。
其中，该准分子激光发生器13由该精密定时步进马达18 控制，该准分子激光发生器13的步进方向垂直于该激光口 17 长边且呈水平方向，该准分子激光发生器13的步进距离大于该 照射区域1 5的宽度。该两照射区域15平行排布，该间隔区域 16未被该面光源脉冲激光束14照射，且该间隔区域16宽度最 好小于该照射区域1 5宽度的五分之一 。
e. 重复步骤d,在该非晶硅薄膜12上形成多个照射区域15 和位于该两相邻的照射区域15间的多个间隔区域16,完成该非 晶硅薄膜12的照射过程。
在本发明的制造方法中，由于该照射区域15的温度大于该 间隔区域1 6的温度，故在该照射区域1 5与该间隔区域16之间 产生 一 横向温度梯度。该照射区域15与该间隔区域16的界面 发生非均匀成核，晶核沿该非晶硅薄膜12的照射区域与间隔区 域的横向温度梯度方向长大，并最终形成低温多晶硅薄膜。
在本实施方式中，还可对该衬底IO提供一温度，可以起到 降低该非晶硅薄膜12熔体的固化速度、延长晶粒生长时间的作 用，从而更有利于获得较大晶粒尺寸的低温多晶硅薄膜材料。 在该衬底1 0可以承受温度前提下，可对该村底10采用 一 加热 炉(图未示)和一 均热板(图未示)进行均匀加热，本发明方法中该
衬底10温度可维持在3 00°C 40(TC之间。
与现有技术相比，上述低温多晶硅薄膜制造方法中，该 准分子激光发生器13发出一面光源脉冲激光束14，由于该面光 源脉冲激光束14较柱状激光束的照射面积大，当利用该面光源 激光束14照射该非晶硅薄膜12时，不必上下移动该准分子激光 发生器13,便可形成一照射区域15，从而节省了照射时间，提 高生产效率。而且该照射区域1 5与该间隔区域16的横向温度差 比现有技术的重叠部分与未重叠部分的横向温度差更大，而形 成的低温多晶硅薄膜的晶粒尺寸与横向温度梯度和超横向生长 点有关，当照射在该非晶硅薄膜12的能量未超过超横向生长点 时，横向温度梯度越大，所形成的低温多晶硅薄膜的晶粒尺寸 越大，故本发明的制造方法所形成的低温多晶硅薄膜具有更大 的晶粒尺寸；照射该非晶硅薄膜12的激光能量由其照射次数决 定，较现有技术易控制，避免能量超过超橫向生长点；配合较 高的衬底10温度能降低熔体的固化速度、延长晶粒生长时间， 从而形成具有更大尺寸的晶粒，提高所制得的低温多晶硅薄膜 的载流子迁移率，有效增强了所制得的低温多晶硅薄膜的电性 能。
权利要求
1.一种低温多晶硅薄膜制造方法，其包括下列步骤a.提供一衬底，在该衬底上形成一非晶硅薄膜；b.提供一准分子激光发生器，其射出一面光源脉冲激光束，该面光源脉冲激光束照射该非晶硅薄膜形成一照射区域，该照射区域处于熔融状态；c.该准分子激光发生器移动一小距离，使该面光源脉冲激光束照射该非晶硅薄膜上形成另一照射区域，该两照射区域间形成一间隔区域；d.重复步骤c，在该非晶硅薄膜上形成多个照射区域和多个间隔区域。
2. 如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步骤b中该准分子激光发生器包括一步进马达，该步进马达 控制该准分子激光发生器移动。
3. 如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步骤b中该准分子激光发生器的激光口呈一矩形状。
4. 如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步骤b中该面光源脉冲激光束长度为370mm。
5. 如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步骤b中该面光源脉沖激光束宽度为0.4um。
6. 如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步骤b中该照射区域呈一矩形状。
7. 如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步骤b中该两相邻照射区域平行排布。
8. 如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步骤c中该间隔区域宽度小于该照射区域宽度的五分之一。
9. 如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于对该衬底施加一介于300°C 400°C间的温度。
10.如权利要求1所述的低温多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于该非晶硅薄膜釆用真空蒸镀、溅射、低压化学气相沉积或等 离子化学气相沉积方法中的任意一种制成。
全文摘要
本发明涉及一种低温多晶硅薄膜制造方法，其包括下列步骤a.提供一衬底，在该衬底上形成一非晶硅薄膜；b.提供一准分子激光发生器，其射出一面光源脉冲激光束，该面光源脉冲激光束照射该非晶硅薄膜形成一照射区域，该照射区域处于熔融状态；c.该准分子激光发生器移动一小距离，使该面光源脉冲激光束照射该非晶硅薄膜上形成另一照射区域，该两照射区域间形成一间隔区域；d.重复步骤c，在该非晶硅薄膜上形成多个照射区域和多个间隔区域。此方法能节省照射时间，可增大所形成的低温多晶硅薄膜的晶粒尺寸，提高该低温多晶硅薄膜的电子迁移率。
文档编号C03C17/22GK101168474SQ20061006334
公开日2008年4月30日 申请日期2006年10月27日 优先权日2006年10月27日
发明者颜硕廷 申请人:群康科技(深圳)有限公司;群创光电股份有限公司