專利名稱：低溫多晶硅薄膜制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及 一 種低溫多晶硅薄膜制造方法。
背景技術(shù)：
一般玻璃襯底的耐熱度往往只能到600°C ，如果直接在高溫 下制作多晶硅薄膜，將會造成玻璃扭曲變形，因此，產(chǎn)業(yè)界和 學術(shù)界都致力于發(fā)展制作低溫多晶硅薄膜(Low Temperature Polysilicon Thin Film)。
準分子激光退火(Excimer Laser Annealing, ELA)方法是目 前 一 種廣泛用于制作低溫多晶硅薄膜的方法，其是利用高能量 的準分子激光照射非晶硅薄膜，使非晶硅薄膜吸收激光能量， 而使該非晶硅薄膜呈融化狀態(tài)，待冷卻后再結(jié)晶成低溫多晶硅 薄膜。該方法是采用準分子激光發(fā)生器的柱狀脈沖激光，在非 晶硅薄膜上上下掃描形成 一 照射區(qū)域，該柱狀脈沖激光上下掃 描完后向前移動 一 距離，使形成的多個照射區(qū)域相互重疊，且 重疊部分的面積大于每 一 照射區(qū)域面積的 90%以上，由于重疊 部分溫度較未重疊部分溫度高，在重疊部分與未重疊部分的界 面發(fā)生非均勻成核，通過重疊部分與其它未重疊部分產(chǎn)生的橫 向溫度梯度，晶核將沿溫度較高的方向即從未重疊部分至重疊 部分的方向長大，并最終結(jié)晶成部分低溫多晶硅薄膜。
然而，上述方法形成的低溫多晶硅薄膜，由于準分子激光 發(fā)生器需上下來回移動，大大增加了照射的時間，造成生產(chǎn)效 率降低。而且該制作方法所形成的晶粒尺寸與區(qū)域性的橫向溫 度梯度和超橫向生長(Super Lateral Growth, SLG)點有關(guān)。當照 射在非晶硅薄膜能量未超過超橫向生長點時，區(qū)域性的橫向溫 度梯度越大，則所形成的低溫多晶硅薄膜的晶粒尺寸越大，反
之，則越小。上述低溫多晶硅薄膜的制造方法中，該多個照射 區(qū)域的重疊部分與未重疊部分所形成的橫向溫度梯度較小，不
利于形成大晶粒的低溫多晶硅薄膜；且激光照射過程中，照射
區(qū)域重疊部分的能量不易控制，能量容易超過超橫向生長點， 當能量超過超橫向生長點時，非晶硅薄膜產(chǎn)生的結(jié)晶核的瞬間 密度會降至很低，造成形成的低溫多晶硅薄膜晶粒尺寸變小， 從而降低了低溫多晶硅薄膜的電子遷移率。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)中低溫多晶硅薄膜制作方法的照射時間 長且形成的低溫多晶硅薄膜晶粒尺寸小的問題，有必要提供一 種能節(jié)省照射時間且能有效增加形成的低溫多晶硅薄膜晶粒尺 寸的低溫多晶硅薄膜制造方法。
一種低溫多晶硅薄膜制造方法，其包括下列步驟a.提供一 襯底，在該襯底上形成一非晶硅薄膜；b.提供一準分子激光發(fā)生 器，其射出 一 面光源脈沖激光束，該面光源脈沖激光束照射該 非晶硅薄膜形成 一 照射區(qū)域，該照射區(qū)域處于熔融狀態(tài)；c.該準 分子激光發(fā)生器移動 一 小距離，使該面光源脈沖激光束照射該 非晶硅薄膜上形成另 一 照射區(qū)域，該兩照射區(qū)域間形成 一 間隔 區(qū)域；d.重復步驟c,在該非晶硅薄膜上形成多個照射區(qū)域和多 個間隔區(qū)i或。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的制造方法中，該準分子激 光發(fā)生器發(fā)出 一 面光源脈沖激光束，由于該面光源脈沖激 光束較現(xiàn)有技術(shù)的柱狀激光束的照射面積大，當利用該面 光源激光束照射該非晶硅薄膜時，不必上下移動該準分子 激光發(fā)生器，便可形成 一 照射區(qū)域，從而節(jié)省了照射時間， 提高生產(chǎn)效率。而且該照射區(qū)域與該間隔區(qū)域的橫向溫度 差比現(xiàn)有技術(shù)的重疊部分與未重疊部分的橫向溫度差更 大，照射于該非晶硅薄膜的激光能量較易控制，避免能量 超過超橫向生長點，從而有效增大所制得的低溫多晶硅薄
膜的晶粒尺寸，提高了低溫多晶硅薄膜的載流子遷移率。


圖1是一種較佳實施方式的低溫多晶硅薄膜制造方法的示 意圖。
具體實施例方式
請參考圖1，是本發(fā)明一種較佳實施方式的低溫多晶硅薄膜 制造方法的示意圖。
該低溫多晶硅薄膜制造方法包括以下五個步驟
a. 提供一襯底10;采用真空蒸鍍方法，在該襯底IO表面 依次形成一緩沖層11和一非晶硅薄膜12。
該襯底10是 一 玻璃基板，該緩沖層11是 一 硅氧層，也可 以由硅氧層和氮硅層共同組成的多層結(jié)構(gòu)，該緩沖層ll用于防 止該襯底IO內(nèi)的雜質(zhì)在后續(xù)工藝中向上擴散而影響所形成的低 溫多晶硅薄膜品質(zhì)。其中，該緩沖層11和該非晶硅薄膜12還 可采用濺射、低壓化學氣相沉積和等離子增強化學氣相沉積等 方法。
b. 提供一準分子激光發(fā)生器13,其包括一激光口 17和一 精密定時步進馬達18。
該激光口 1 7呈 一 矩形狀，由該激光口 1 7射出 一 面光源脈 沖激光束 14，該面光源脈沖激光束14長度為 370mm，寬為 0.4um。該面光源脈沖激光束14是通過氯化氱(XeCl)分子受 激發(fā)所形成，除此之外還可由氟化氬(ArF )、氟化氪(KrF)或 氟化氙(XeF )等分子受激發(fā)形成，不同的分子將產(chǎn)生不同的波 長，而準分子激光的輸出功率與照射時間可根據(jù)所要生成的非 晶硅薄膜厚度而適當調(diào)整。該精密定時步進馬達1 8設(shè)置在該準 分子激光發(fā)生器13上，該精密定時步進馬達18通過外界軟件 設(shè)定的參數(shù)控制，對步進時間和距離進行精密調(diào)控。通過該精 密定時步進馬達18帶動該準分子激光發(fā)生器13朝垂直于該激
光口 17長邊方向水平定時步進。
c. 該準分子激光發(fā)生器13對準該非晶硅薄膜12，使射出 的面光源脈沖激光束14垂直照射在該非晶硅薄膜12表面，形 成 一 照射區(qū)域15。
由于激光具有很高的聚集性，故該照射區(qū)域15形狀與該面 光源脈沖激光束14形狀一致，亦為矩形狀。該照射區(qū)域15可 接受該面光源脈沖激光束14多次照射，其照射次數(shù)可根據(jù)激光 的輸出功率與該非晶硅薄膜12的厚度調(diào)整，使該照射區(qū)域15 達到完全熔融狀態(tài)。
d. 該準分子激光發(fā)生器13步進一距離，該面光源脈沖激 光束14照射在該非晶硅薄膜12上形成另 一照射區(qū)域15，該兩 相鄰的照射區(qū)i或15間形成 一 間隔區(qū)^戈16。
其中，該準分子激光發(fā)生器13由該精密定時步進馬達18 控制，該準分子激光發(fā)生器13的步進方向垂直于該激光口 17 長邊且呈水平方向，該準分子激光發(fā)生器13的步進距離大于該 照射區(qū)域1 5的寬度。該兩照射區(qū)域15平行排布，該間隔區(qū)域 16未被該面光源脈沖激光束14照射，且該間隔區(qū)域16寬度最 好小于該照射區(qū)域1 5寬度的五分之一 。
e. 重復步驟d,在該非晶硅薄膜12上形成多個照射區(qū)域15 和位于該兩相鄰的照射區(qū)域15間的多個間隔區(qū)域16,完成該非 晶硅薄膜12的照射過程。
在本發(fā)明的制造方法中，由于該照射區(qū)域15的溫度大于該 間隔區(qū)域1 6的溫度，故在該照射區(qū)域1 5與該間隔區(qū)域16之間 產(chǎn)生 一 橫向溫度梯度。該照射區(qū)域15與該間隔區(qū)域16的界面 發(fā)生非均勻成核，晶核沿該非晶硅薄膜12的照射區(qū)域與間隔區(qū) 域的橫向溫度梯度方向長大，并最終形成低溫多晶硅薄膜。
在本實施方式中，還可對該襯底IO提供一溫度，可以起到 降低該非晶硅薄膜12熔體的固化速度、延長晶粒生長時間的作 用，從而更有利于獲得較大晶粒尺寸的低溫多晶硅薄膜材料。 在該襯底1 0可以承受溫度前提下，可對該村底10采用 一 加熱 爐(圖未示)和一 均熱板(圖未示)進行均勻加熱，本發(fā)明方法中該
襯底10溫度可維持在3 00°C 40(TC之間。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述低溫多晶硅薄膜制造方法中，該 準分子激光發(fā)生器13發(fā)出一面光源脈沖激光束14，由于該面光 源脈沖激光束14較柱狀激光束的照射面積大，當利用該面光源 激光束14照射該非晶硅薄膜12時，不必上下移動該準分子激光 發(fā)生器13,便可形成一照射區(qū)域15，從而節(jié)省了照射時間，提 高生產(chǎn)效率。而且該照射區(qū)域1 5與該間隔區(qū)域16的橫向溫度差 比現(xiàn)有技術(shù)的重疊部分與未重疊部分的橫向溫度差更大，而形 成的低溫多晶硅薄膜的晶粒尺寸與橫向溫度梯度和超橫向生長 點有關(guān)，當照射在該非晶硅薄膜12的能量未超過超橫向生長點 時，橫向溫度梯度越大，所形成的低溫多晶硅薄膜的晶粒尺寸 越大，故本發(fā)明的制造方法所形成的低溫多晶硅薄膜具有更大 的晶粒尺寸；照射該非晶硅薄膜12的激光能量由其照射次數(shù)決 定，較現(xiàn)有技術(shù)易控制，避免能量超過超橫向生長點；配合較 高的襯底10溫度能降低熔體的固化速度、延長晶粒生長時間， 從而形成具有更大尺寸的晶粒，提高所制得的低溫多晶硅薄膜 的載流子遷移率，有效增強了所制得的低溫多晶硅薄膜的電性 能。
權(quán)利要求
1.一種低溫多晶硅薄膜制造方法，其包括下列步驟a.提供一襯底，在該襯底上形成一非晶硅薄膜；b.提供一準分子激光發(fā)生器，其射出一面光源脈沖激光束，該面光源脈沖激光束照射該非晶硅薄膜形成一照射區(qū)域，該照射區(qū)域處于熔融狀態(tài)；c.該準分子激光發(fā)生器移動一小距離，使該面光源脈沖激光束照射該非晶硅薄膜上形成另一照射區(qū)域，該兩照射區(qū)域間形成一間隔區(qū)域；d.重復步驟c，在該非晶硅薄膜上形成多個照射區(qū)域和多個間隔區(qū)域。
2. 如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步驟b中該準分子激光發(fā)生器包括一步進馬達，該步進馬達 控制該準分子激光發(fā)生器移動。
3. 如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步驟b中該準分子激光發(fā)生器的激光口呈一矩形狀。
4. 如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步驟b中該面光源脈沖激光束長度為370mm。
5. 如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步驟b中該面光源脈沖激光束寬度為0.4um。
6. 如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步驟b中該照射區(qū)域呈一矩形狀。
7. 如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步驟b中該兩相鄰照射區(qū)域平行排布。
8. 如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于步驟c中該間隔區(qū)域?qū)挾刃∮谠撜丈鋮^(qū)域?qū)挾鹊奈宸种弧?br> 9. 如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于對該襯底施加一介于300°C 400°C間的溫度。
10.如權(quán)利要求1所述的低溫多晶硅薄膜制造方法，其特征在 于該非晶硅薄膜釆用真空蒸鍍、濺射、低壓化學氣相沉積或等 離子化學氣相沉積方法中的任意一種制成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種低溫多晶硅薄膜制造方法，其包括下列步驟a.提供一襯底，在該襯底上形成一非晶硅薄膜；b.提供一準分子激光發(fā)生器，其射出一面光源脈沖激光束，該面光源脈沖激光束照射該非晶硅薄膜形成一照射區(qū)域，該照射區(qū)域處于熔融狀態(tài)；c.該準分子激光發(fā)生器移動一小距離，使該面光源脈沖激光束照射該非晶硅薄膜上形成另一照射區(qū)域，該兩照射區(qū)域間形成一間隔區(qū)域；d.重復步驟c，在該非晶硅薄膜上形成多個照射區(qū)域和多個間隔區(qū)域。此方法能節(jié)省照射時間，可增大所形成的低溫多晶硅薄膜的晶粒尺寸，提高該低溫多晶硅薄膜的電子遷移率。
文檔編號C03C17/22GK101168474SQ20061006334
公開日2008年4月30日 申請日期2006年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月27日
發(fā)明者顏碩廷 申請人:群康科技(深圳)有限公司;群創(chuàng)光電股份有限公司