一種多晶硅制作方法
【專利摘要】一種多晶硅制作方法，包括：S11.用固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行預(yù)熱；以及S12.用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射所述非晶硅層的上表面，以將所述非晶硅層晶化成多晶硅，其中所述步驟S11先于所述步驟S12一預(yù)定時間執(zhí)行或同時執(zhí)行。本申請不但能夠大大縮短非晶硅熔化而晶化成多晶硅的時間，從而有效提高多晶硅的產(chǎn)量，而且，由于降低了非晶硅的熔化和晶化時的溫度梯度，從而能夠有效增加多晶硅的結(jié)晶率并改善多晶硅的結(jié)晶質(zhì)量，另外，還可以減少昂貴的準(zhǔn)分子激光器的發(fā)射次數(shù)，從而延長準(zhǔn)分子激光器的使用壽命，進一步降低成本。
【專利說明】—種多晶硅制作方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種多晶硅制作方法，尤其涉及一種采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的廣泛應(yīng)用，多晶硅的需求量越來越大。目前已經(jīng)開始采用準(zhǔn)分子激光退火技術(shù)來生產(chǎn)多晶硅。
[0003]圖1示例性示出了一種現(xiàn)有技術(shù)中采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的示意圖。如圖1中所示，在現(xiàn)有技術(shù)中采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法中，準(zhǔn)分子激光器2發(fā)射激光3來照射非晶硅層I的上表面，使非晶硅層I的上表面熔化，從而晶化成多晶硅。例如美國專利申請US5529951就采用了這種方法，其采用波長為308nm脈沖寬度為150ns的準(zhǔn)分子(excimer)激光照射非晶硅層的上表面，使非晶硅層的上表面熔化，從而晶化成多晶硅。
[0004]然而，在現(xiàn)有技術(shù)中采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法中，激光能量不能很快使非晶硅層達到熔化溫度，而是需要使用多次脈沖的準(zhǔn)分子激光的能量，才能使非晶硅層熔化而晶化成多晶硅。而且，現(xiàn)有技術(shù)中采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法中還存在的多晶硅結(jié)晶率不穩(wěn)定的問題，而且需要很高的準(zhǔn)分子激光能量。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決上述技術(shù)問題之一，本申請?zhí)峁┮环N多晶硅制作方法，包括:S11.用固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行預(yù)熱；以及S12.用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射所述非晶硅層的上表面，以將所述非晶硅層晶化成多晶硅，其中所述步驟Sll先于所述步驟S12 —預(yù)定時間執(zhí)行。
[0006]其中，所述非晶硅層形成于由上到下依次由硅氧化層和透明基板重疊構(gòu)成的多層之上并與所述硅氧化層具有一臨界面，并且其中，在所述步驟Sll中，用所述固態(tài)激光器發(fā)射激光穿透所述透明基板和所述硅氧化層，最后到達所述非晶硅層與所述硅氧化層的所述臨界面來照射所述非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行預(yù)熱。
[0007]其中，所述非晶硅層形成于由上到下依次由硅氧化層、氮化硅層和透明基板重疊構(gòu)成的多層之上并與所述硅氧化層具有一臨界面，并且其中，在所述步驟Sll中，用所述固態(tài)激光器發(fā)射激光穿透所述透明基板、所述氮化硅層和所述硅氧化層，最后到達所述非晶硅層與所述硅氧化層的所述臨界面來照射所述非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行預(yù)熱。
[0008]其中，所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光的波長為532nm。
[0009]其中，所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光的光束尺寸為所述準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的激光的光束尺寸的1.5倍。
[0010]其中，所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光為激光脈沖或連續(xù)激光。
[0011]本申請還提供了一種多晶硅制作方法，包括:S11’.用固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行加熱；以及S12’.用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射所述非晶硅層的上表面，以將所述非晶硅層晶化成多晶硅，其中所述步驟Sir與所述步驟S12’同時執(zhí)行。
[0012]其中，所述非晶硅層形成于由上到下依次由硅氧化層和透明基板重疊構(gòu)成的多層之上并與所述硅氧化層具有一臨界面，并且其中，在所述步驟Si I’中，用所述固態(tài)激光器發(fā)射激光穿透所述透明基板和所述硅氧化層，最后到達所述非晶硅層與所述硅氧化層的所述臨界面來照射所述非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行加熱。
[0013]其中，所述非晶硅層形成于由上到下依次由硅氧化層、氮化硅層和透明基板重疊構(gòu)成的多層之上并與所述硅氧化層具有一臨界面，并且其中，在所述步驟Sir中，用所述固態(tài)激光器發(fā)射激光穿透所述透明基板、所述氮化硅層和所述硅氧化層，最后到達所述非晶硅層與所述硅氧化層的所述臨界面來照射所述非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行加熱。
[0014]其中，所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光的波長為532nm。
[0015]其中，所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光的光束尺寸為所述準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的激光的光束尺寸的1.5倍。
[0016]其中，所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光為激光脈沖或連續(xù)激光。
[0017]本申請借助于固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，并用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的上表面，不但能夠大大縮短非晶硅熔化而晶化成多晶硅的時間，從而有效提高多晶硅的產(chǎn)量，而且，由于降低了非晶硅的熔化和晶化時的溫度梯度，從而能夠有效增加多晶硅的結(jié)晶率并改善多晶硅的結(jié)晶質(zhì)量，另外，還可以減少昂貴的準(zhǔn)分子激光器的發(fā)射次數(shù)，從而延長準(zhǔn)分子激光器的使用壽命，進一步降低成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0018]下面將參照所附附圖來描述本申請的實施例，其中:
[0019]圖1示例性示出了一種現(xiàn)有技術(shù)中采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的示意圖；
[0020]圖2示例性示出了根據(jù)本申請的第一實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的示意圖；
[0021]圖3示例性示出了根據(jù)本申請的第二實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的示意圖；
[0022]圖4示例性示出了根據(jù)本申請的第三實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的示意圖；
[0023]圖5示例性示出了根據(jù)本申請的一個實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的流程圖；以及
[0024]圖6示例性示出了根據(jù)本申請的另一個實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0025]下面將結(jié)合圖2至圖6詳細(xì)描述本申請，其中相同的附圖標(biāo)記表示相同或相似的設(shè)備、物質(zhì)或步驟。
[0026]圖2示例性示出了根據(jù)本申請的第一實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的示意圖。如圖2中所示，與圖1中所示的現(xiàn)有技術(shù)中的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法不同，本申請除了用準(zhǔn)分子激光器2發(fā)射激光3來照射非晶硅層I的上表面之外，還用固態(tài)激光器4發(fā)射激光5來照射非晶硅層I的下表面，以對非晶硅層I進行預(yù)熱或輔助加熱，從而有利于將非晶硅層I的熔化而晶化成多晶硅。
[0027]其中，用固態(tài)激光器4發(fā)射激光5的發(fā)射功率和用準(zhǔn)分子激光器2發(fā)射激光3的發(fā)射功率的選取可以根據(jù)非晶硅層I具體的如加工面積、厚度、材質(zhì)等材料參數(shù)、以及所使用的準(zhǔn)分子激光器2和固態(tài)激光器4具體的如功率、波長、脈沖參數(shù)等而定。
[0028]其中，用固態(tài)激光器4發(fā)射激光5來照射非晶硅層I的下表面可以先于用準(zhǔn)分子激光器2發(fā)射激光3來照射非晶硅層I的上表面一預(yù)定時間。該預(yù)定時間的選取可以根據(jù)非晶硅層I具體的如加工面積、厚度、材質(zhì)等材料參數(shù)、以及所使用的準(zhǔn)分子激光器2和固態(tài)激光器4具體的如功率、波長、脈沖參數(shù)等而定。
[0029]其中，用固態(tài)激光器4發(fā)射激光5來照射非晶硅I層的下表面可以與用準(zhǔn)分子激光器2發(fā)射激光3來照射非晶娃層I的上表面同時進行。
[0030]其中，固態(tài)激光器4是比較廉價的固態(tài)激光器，例如能夠發(fā)射的激光5的波長為532nm。
[0031]其中，為了進一步改善非晶硅層I的受熱效果，例如，固態(tài)激光器4發(fā)射的激光5的光束尺寸可以為準(zhǔn)分子激光器2發(fā)射的激光3的光束尺寸的1.5倍。例如，如果光束截面是圓形或橢圓形，則光束尺寸是半徑或半軸的尺寸，如果光束截面是矩形，則光束尺寸是長度和覽度。
[0032]其中，固態(tài)激光器4發(fā)射的激光5可以為激光脈沖或連續(xù)激光。
[0033]本申請借助于固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，并用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的上表面，不但能夠大大縮短非晶硅熔化而晶化成多晶硅的時間，從而有效提高多晶硅的產(chǎn)量，而且，由于降低了非晶硅的熔化和晶化時的溫度梯度，從而能夠有效增加多晶硅的結(jié)晶率并改善多晶硅的結(jié)晶質(zhì)量，另外，還可以減少昂貴的準(zhǔn)分子激光器的發(fā)射次數(shù)，從而延長準(zhǔn)分子激光器的使用壽命，進一步降低成本。
[0034]圖3示例性示出了根據(jù)本申請的第二實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的示意圖。如圖3中所示，與圖2的不同之處在于，圖3中的非晶硅層I可以是形成于由上到下依次由硅氧化層(S1x) 6和透明基板7重疊構(gòu)成的多層之上，并與硅氧化層6具有一臨界面。其中，用固態(tài)激光器4發(fā)射激光5穿透透明基板7和硅氧化層6，最后到達非晶硅層I與硅氧化層6的臨界面來照射非晶硅層I的下表面，以對非晶硅層I進行預(yù)熱或輔助加熱。由于用固態(tài)激光器4發(fā)射的激光5可以透過透明基板7和硅氧化層6，因此，不影響本申請的實施效果。
[0035]圖4示例性示出了根據(jù)本申請的第三實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的示意圖。如圖4中所示，與圖2的不同之處在于，圖4中的非晶硅層I可以是形成于由上到下依次由硅氧化層(Si0x)6、氮化硅層(SiN)S和透明基板7重疊構(gòu)成的多層之上，并與硅氧化層6具有一臨界面。其中，用固態(tài)激光器4發(fā)射激光5穿透透明基板7、氮化硅層8和硅氧化層6，最后到達非晶硅層I與硅氧化層6的臨界面來照射非晶硅層I的下表面，以對非晶硅層進行I預(yù)熱。由于用固態(tài)激光器4發(fā)射的激光5可以透過透明基板7、氮化硅層8和硅氧化層6，因此，不影響本申請的實施效果。
[0036]結(jié)合圖2-4，圖5示例性示出了根據(jù)本申請的一個實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的流程圖。如圖5中所示，本實施例的多晶硅制作方法包括:
[0037]首先，執(zhí)行步驟S11，用固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，以對非晶硅層進行預(yù)熱。
[0038]在一預(yù)定時間之后，執(zhí)行步驟S12，用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的上表面，以將非晶硅層晶化成多晶硅。
[0039]其中，用固態(tài)激光器發(fā)射激光的發(fā)射功率和用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光的發(fā)射功率的選取可以根據(jù)非晶硅層具體的如加工面積、厚度、材質(zhì)等材料參數(shù)、以及所使用的準(zhǔn)分子激光器和固態(tài)激光器具體的如功率、波長、脈沖參數(shù)等而定。
[0040]其中，預(yù)定時間的選取可以根據(jù)非晶硅層具體的如加工面積、厚度、材質(zhì)等材料參數(shù)、以及所使用的準(zhǔn)分子激光器和固態(tài)激光器具體的如功率、波長、脈沖參數(shù)等而定。
[0041]其中，固態(tài)激光器是比較廉價的固態(tài)激光器，例如能夠發(fā)射的激光的波長為532nm。
[0042]其中，為了進一步改善非晶硅層的受熱效果，例如，固態(tài)激光器發(fā)射的激光的光束尺寸可以為準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的激光的光束尺寸的1.5倍。例如，如果光束截面是圓形或橢圓形，則光束尺寸是半徑或半軸的尺寸，如果光束截面是矩形，則光束尺寸是長度和寬度。
[0043]其中，固態(tài)激光器發(fā)射的激光可以為激光脈沖或連續(xù)激光。
[0044]圖6示例性示出了根據(jù)本申請的另一個實施例的采用準(zhǔn)分子激光退火的多晶硅制作方法的流程圖。如圖6中所示，本實施例的多晶硅制作方法包括:
[0045]執(zhí)行步驟S11’，用固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，以對非晶硅層進行加熱，同時，執(zhí)行步驟S12’，用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的上表面，以將非晶娃層晶化成多晶娃。
[0046]其中，用固態(tài)激光器發(fā)射激光的發(fā)射功率和用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光的發(fā)射功率的選取可以根據(jù)非晶硅層具體的如加工面積、厚度、材質(zhì)等材料參數(shù)、以及所使用的準(zhǔn)分子激光器和固態(tài)激光器具體的如功率、波長、脈沖參數(shù)等而定。
[0047]其中，固態(tài)激光器是比較廉價的固態(tài)激光器，例如能夠發(fā)射的激光的波長為532nm。
[0048]其中，為了進一步改善非晶硅層的受熱效果，例如，固態(tài)激光器發(fā)射的激光的光束尺寸可以為準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的激光的光束尺寸的1.5倍。例如，如果光束截面是圓形或橢圓形，則光束尺寸是半徑或半軸的尺寸，如果光束截面是矩形，則光束尺寸是長度和寬度。
[0049]其中，固態(tài)激光器發(fā)射的激光為激光脈沖或連續(xù)激光。
[0050]本申請借助于固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，并用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的上表面，不但能夠大大縮短非晶硅熔化而晶化成多晶硅的時間，從而有效提高多晶硅的產(chǎn)量，而且，由于降低了非晶硅的熔化和晶化時的溫度梯度，從而能夠有效增加多晶硅的結(jié)晶率并改善多晶硅的結(jié)晶質(zhì)量，另外，還可以減少昂貴的準(zhǔn)分子激光器的發(fā)射次數(shù)，從而延長準(zhǔn)分子激光器的使用壽命，進一步降低成本。
[0051]雖然已參照典型實施例描述了本申請，但應(yīng)當(dāng)理解，所用的術(shù)語是說明和示例性、而非限制性的術(shù)語。由于本申請能夠以多種形式具體實施，所以應(yīng)當(dāng)理解，上述實施例不限于任何前述的細(xì)節(jié)，而應(yīng)在隨附權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)廣泛地解釋，因此落入權(quán)利要求或其等同范圍內(nèi)的全部變化和改型都應(yīng)為隨附權(quán)利要求所涵蓋。
【權(quán)利要求】
1.一種多晶娃制作方法,包括: 511.用固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行預(yù)熱；以及 512.用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射所述非晶硅層的上表面，以將所述非晶硅層晶化成多晶硅， 其中所述步驟Sll先于所述步驟S12 —預(yù)定時間執(zhí)行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 所述非晶硅層形成于由上到下依次由硅氧化層和透明基板重疊構(gòu)成的多層之上并與所述硅氧化層具有一臨界面，并且其中， 在所述步驟Sll中，用所述固態(tài)激光器發(fā)射激光穿透所述透明基板和所述硅氧化層，最后到達所述非晶硅層與所述硅氧化層的所述臨界面來照射所述非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行預(yù)熱。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中， 所述非晶硅層形成于由上到下依次由硅氧化層、氮化硅層和透明基板重疊構(gòu)成的多層之上并與所述硅氧化層具有一臨界面，并且其中， 在所述步驟Sll中，用所述固態(tài)激光器發(fā)射激光穿透所述透明基板、所述氮化硅層和所述硅氧化層，最后到達所述非晶硅層與所述硅氧化層的所述臨界面來照射所述非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行預(yù)熱。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3中任何一個所述的方法，其中， 所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光的波長為532nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4中任何一個所述的方法，其中， 所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光的光束尺寸為所述準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的激光的光束尺寸的1.5倍。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5中任何一個所述的方法，其中， 所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光為激光脈沖或連續(xù)激光。
7.—種多晶娃制作方法,包括: SIT.用固態(tài)激光器發(fā)射激光來照射非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行加熱；以及 S12’.用準(zhǔn)分子激光器發(fā)射激光來照射所述非晶硅層的上表面，以將所述非晶硅層晶化成多晶硅， 其中所述步驟SlT與所述步驟S12’同時執(zhí)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中， 所述非晶硅層形成于由上到下依次由硅氧化層和透明基板重疊構(gòu)成的多層之上并與所述硅氧化層具有一臨界面，并且其中， 在所述步驟SlT中，用所述固態(tài)激光器發(fā)射激光穿透所述透明基板和所述硅氧化層，最后到達所述非晶硅層與所述硅氧化層的所述臨界面來照射所述非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行加熱。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中， 所述非晶硅層形成于由上到下依次由硅氧化層、氮化硅層和透明基板重疊構(gòu)成的多層之上并與所述硅氧化層具有一臨界面，并且其中， 在所述步驟Sir中，用所述固態(tài)激光器發(fā)射激光穿透所述透明基板、所述氮化硅層和所述硅氧化層，最后到達所述非晶硅層與所述硅氧化層的所述臨界面來照射所述非晶硅層的下表面，以對所述非晶硅層進行加熱。
10.根據(jù)權(quán)利要求7-9中任何一個所述的方法，其中， 所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光的波長為532nm。
11.根據(jù)權(quán)利要求7-10中任何一個所述的方法，其中， 所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光的光束尺寸為所述準(zhǔn)分子激光器發(fā)射的激光的光束尺寸的1.5倍。
12.根據(jù)權(quán)利要求7-11中任何一個所述的方法，其中， 所述固態(tài)激光器發(fā)射的激光為激光脈沖或連續(xù)激光。
【文檔編號】B23K26/06GK104282539SQ201310280262
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年7月4日
【發(fā)明者】葉昱均, 黃德倫, 黃政仕 申請人:上海和輝光電有限公司