激光退火設(shè)備、多晶硅薄膜及其制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及激光退火【技術(shù)領(lǐng)域】，公開了一種激光退火設(shè)備、一種多晶硅薄膜及其制作方法。所述激光退火設(shè)備，包括退火室，所述退火室內(nèi)設(shè)置有激光發(fā)生器，所述退火室內(nèi)還設(shè)置有：透過激光的退火窗體，以及位于所述退火窗體之上相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)切光板，其中，每個(gè)所述切光板的切光端面為楔形端面。在本發(fā)明技術(shù)方案中，由于切光端面采用楔形端面，因此，射到切光端面的入射光束發(fā)生反射形成的反射光束與透過退火窗體的射入光束的夾角較大，振動(dòng)方向相差較大，因此不易發(fā)生干涉現(xiàn)象，減少了多晶硅薄膜上因干涉而產(chǎn)生的干涉性斑點(diǎn)，提高了多晶硅薄膜的品質(zhì)，并且也提高了產(chǎn)品的良率。
【專利說明】激光退火設(shè)備、多晶硅薄膜及其制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光退火【技術(shù)領(lǐng)域】，特別是涉及一種激光退火設(shè)備、一種多晶硅薄膜及其制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在平板顯示裝置中，有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(Active Matrix Organic LightEmitting Diode，簡(jiǎn)稱AMOLED)憑據(jù)高畫質(zhì)、移動(dòng)圖像響應(yīng)時(shí)間短、低功耗、寬視角及超輕超薄等優(yōu)點(diǎn)，成為了未來顯示技術(shù)的最好選擇。目前AMOLED的背板技術(shù)中，多晶硅層的制作主要采用準(zhǔn)分子激光退火(Excimer Laser Annealing,簡(jiǎn)稱ELA)、固相晶化或金屬誘導(dǎo)晶化等多種制作方法。而采用準(zhǔn)分子激光退火工藝，來得到的背板中晶體管有源層的多晶硅薄膜是唯一已經(jīng)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的方法。
[0003]準(zhǔn)分子激光退火工藝，是一種相對(duì)比較復(fù)雜的退火過程。ELA設(shè)備是用準(zhǔn)分子激光束對(duì)基板上的非晶硅膜進(jìn)行短時(shí)間照射，使其再結(jié)晶變成多晶硅膜的設(shè)備。如圖1所示，圖1為現(xiàn)有的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，所述退火設(shè)備包括激光發(fā)生器(圖1中未示出)、退火窗體2(Annealing Window,也稱為退火窗口)，位于退火窗體2之上相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)切光板I。激光發(fā)生器發(fā)出的激光束，一部分透過退火窗體2射到非晶硅薄膜3上，一部分被切光板I阻擋反射回去，圖1中所示射入光束40透過退火窗體2射到非晶硅薄膜3上，入射到切光板I的入射光束41被切光板I反射形成反射光束42，射入光束40與入射光束41的光傳播方向基本相同，由于切光板I的反射面與入射光束41的夾角接近直角，因此反射光束42與射入光束40的夾角α很小，反射光束42與射入光束40的振動(dòng)方向相近，因此會(huì)發(fā)生干涉現(xiàn)象，導(dǎo)致形成的多晶硅薄膜上具有干涉性斑點(diǎn)(Mura)，這種干涉性斑點(diǎn)會(huì)影響多晶硅的品質(zhì)，同時(shí)在生產(chǎn)過程中，如果陸續(xù)在多晶硅薄膜上出現(xiàn)干涉性斑點(diǎn)，最終還會(huì)造成生產(chǎn)過程中良率的下降。
[0004]因此，現(xiàn)有的ELA設(shè)備生產(chǎn)的多晶硅薄膜的會(huì)有干涉性斑點(diǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的良率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種激光退火設(shè)備、一種多晶硅薄膜及其制作方法，用以減少多晶娃薄I旲上的干涉性斑點(diǎn)，進(jìn)而提聞廣品的良率。
[0006]本發(fā)明實(shí)施例首先提供一種激光退火設(shè)備，包括退火室，所述退火室內(nèi)設(shè)置有激光發(fā)生器，所述退火室內(nèi)還設(shè)置有:透過激光的退火窗體，以及位于所述退火窗體之上相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)切光板，其中，每個(gè)所述切光板的切光端面為楔形端面。
[0007]在本發(fā)明技術(shù)方案中，由于切光端面采用楔形端面，其剖面結(jié)構(gòu)類似筆尖形，因此，射到切光端面的入射光束發(fā)生反射形成的反射光束與透過退火窗體的射入光束的夾角較大，振動(dòng)方向相差較大，因此不易發(fā)生干涉現(xiàn)象，減少了多晶硅薄膜上因干涉而產(chǎn)生的干涉性斑點(diǎn)，提高了多晶硅薄膜的品質(zhì)，并且也提高了產(chǎn)品的良率。此外，切光板采用楔形端面，使得其與下方退火窗體的接觸點(diǎn)后移，減少切光板與退火窗體之間的接觸面，降低了對(duì)退火窗體的磨損性，提高了退火窗體的使用壽命。
[0008]楔形端面的結(jié)構(gòu)有多種，如棱臺(tái)的側(cè)面形成、兩個(gè)相交的平面形成或采用其他曲面形成，優(yōu)選的，所述楔形端面為互成夾角的兩個(gè)平面。
[0009]優(yōu)選的，所述互成夾角的兩個(gè)平面中的任一平面與退火窗體所在平面的夾角為40?50度。當(dāng)每個(gè)平面與退火窗體所在平面的夾角為40?50度時(shí)，入射光與反射光的夾角為80到100度之間，透過退火窗體的射入光束與反射光束的振動(dòng)方向接近垂直，有效地減少了射入光束與反射光束的干涉現(xiàn)象，減少了多晶硅薄膜上因干涉而產(chǎn)生的干涉性斑點(diǎn)，提聞了多晶娃薄I旲的品質(zhì)，并且也提聞了廣品的良率。
[0010]其它的楔形切光端面，優(yōu)選的，所述楔形端面為半橢圓柱面或拋物柱面。當(dāng)然，楔形端面還可以為其它形式的，只要從遠(yuǎn)離切光板主體的一側(cè)到靠近切光板主體的一側(cè)呈現(xiàn)高度增大的趨勢(shì)即可。
[0011]對(duì)于上述任一種所述的激光退火設(shè)備，所述激光發(fā)生器為準(zhǔn)分子激光器。
[0012]優(yōu)選的，所述準(zhǔn)分子激光器為氯化氙準(zhǔn)分子激光器，氟化氪準(zhǔn)分子激光器或氟化氬準(zhǔn)分子激光器。
[0013]對(duì)于上述任一種激光退火設(shè)備，還包括位于所述退火室底部用于承載基板的承載臺(tái)。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多晶硅薄膜的制作方法，包括:
[0015]形成位于基板之上的非晶硅薄膜；
[0016]采用上述任一種激光退火設(shè)備對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行激光退火，形成多晶硅薄膜。
[0017]在激光退火設(shè)備中，通過改變切光板端面的形狀，減少了多晶硅薄膜上的干涉性斑點(diǎn)，切光板端面的改進(jìn)簡(jiǎn)單，花費(fèi)成本很低，采用該方法制作的多晶硅特別適合低溫多晶娃(Low Temperature Poly-Silicon,簡(jiǎn)稱LTPS) AMOLED的制作及生產(chǎn)。該方法有效地減少了目前LTPS-AM0LED中易出現(xiàn)多晶硅薄膜干涉性斑點(diǎn)的現(xiàn)象。
[0018]優(yōu)選的，在所述激光退火過程中，激光脈沖頻率為500Hz，重疊率為92%?98%，激光掃描速率為4mm/s?16mm/s，激光能量密度為300?500mJ/cm2。
[0019]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜采用上述任一種制作方法得到。
[0020]采用上述制作方法得到的多晶硅薄膜可以作為多晶硅薄膜晶體管的有源層，適用于低溫多晶娃薄膜晶體管液晶顯示器(Low Temperature Poly-Silicon Thin FilmTransistor Liquid Crystal Display,簡(jiǎn)稱 LTPS TFT-1XD)及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器等領(lǐng)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]圖1為現(xiàn)有的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4為本發(fā)明一實(shí)施例多晶硅薄膜的制作方法的流程示意圖。
[0025]附圖標(biāo)記:[0026]1-切光板2-退火窗體3-非晶娃薄膜11-切光板
[0027]40-射入光束41-入射光束42-反射光束
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的多晶硅薄膜上的干涉性斑點(diǎn)導(dǎo)致多晶硅薄膜品質(zhì)較差的技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種激光退火設(shè)備、一種多晶硅薄膜及其制作方法。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，由于切光板的切光端面為楔形端面，因此，射到切光端面的入射光束發(fā)生反射形成的反射光束與透過退火窗體的射入光束的夾角較大，振動(dòng)方向接近垂直，因此不易發(fā)生干涉現(xiàn)象，減少了多晶硅薄膜上因干涉而產(chǎn)生的干涉性斑點(diǎn)，提高了多晶硅薄膜的品質(zhì),并且也提高了產(chǎn)品的良率。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下舉實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0029]本發(fā)明實(shí)施例首先提供一種激光退火設(shè)備，如圖2所示，圖2為本發(fā)明一實(shí)施例的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，所述激光退火設(shè)備包括退火室，所述退火室內(nèi)設(shè)置有激光發(fā)生器(圖2未示出)，所述退火室內(nèi)還設(shè)置有:透過激光的退火窗體2，以及位于退火窗體2之上相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)切光板11，其中，每個(gè)切光板11的切光端面為楔形端面。
[0030]在激光退火設(shè)備中，激光發(fā)生器可以通過光學(xué)系統(tǒng)對(duì)激光光束進(jìn)行調(diào)整后入射到退火窗體2和切光板11，由于激光光束接近平行光束，因此入射到退火窗體2的入射光束41與射到切光板11的射入光束40的傳播方向幾乎相同,在本發(fā)明技術(shù)方案中，由于切光端面采用楔形端面，其剖面結(jié)構(gòu)類似筆尖形，因此，射到切光端面的入射光束41發(fā)生反射形成的反射光束42與透過退火窗體2的射入光束40的夾角較大，因此，反射光束42與射入光束40的振動(dòng)方向相差較大，因此不易發(fā)生干涉現(xiàn)象，減少了多晶硅薄膜上因干涉而產(chǎn)生的干涉性斑點(diǎn)，提高了多晶硅薄膜的品質(zhì)，并且也提高了產(chǎn)品的良率。此外，切光板11采用楔形端面，使得其與下方退火窗體2的接觸點(diǎn)后移，減少切光板11與退火窗體2之間的接觸面，降低了對(duì)退火窗體2的磨損性，提高了退火窗體2的使用壽命。由于退火窗體2是一種昂貴的消耗品，因此，也降低了激光退火設(shè)備的維護(hù)成本。
[0031]楔形端面的結(jié)構(gòu)有多種，如棱臺(tái)的側(cè)面形成、兩個(gè)相交的平面形成或采用其他曲面形成。
[0032]如圖3所示，圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的激光退火設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖，優(yōu)選的，所述楔形端面為互成夾角的兩個(gè)平面。兩個(gè)平面可以沿切光板11的平行于上表面的對(duì)稱面對(duì)稱，兩個(gè)平面也可以不對(duì)稱，只要兩個(gè)平面互成夾角即可。
[0033]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D3所示，優(yōu)選的，所述互成夾角的兩個(gè)平面中的任一平面與退火窗體2所在平面的夾角β為40?50度。當(dāng)每個(gè)平面與退火窗體所在平面的夾角β為40?50度時(shí)，射到切光板的切光端面的入射光束41與反射光束42的夾角α為80到100度之間，透過退火窗體的射入光束40與反射光束42的振動(dòng)方向接近垂直，特別是當(dāng)每個(gè)平面與退火窗體所在平面的夾角β為45度時(shí)，入射光束41與反射光束42的夾角為90度，射入光束40與反射光束42的振動(dòng)方向幾乎垂直，有效地減少了射入光束40與反射光束42的干涉現(xiàn)象，減少了多晶硅薄膜上因干涉而產(chǎn)生的干涉性斑點(diǎn)，提高了多晶硅薄膜的品質(zhì)，并且也提聞了廣品的良率。
[0034]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2所示，其它的楔形切光端面，優(yōu)選的，所述楔形端面為半橢圓柱面或拋物柱面。所述楔形端面還可以為半圓柱面等。當(dāng)然，楔形端面還可以為其它形式的，只要從遠(yuǎn)離切光板11主體的一側(cè)到靠近切光板11主體的一側(cè)呈現(xiàn)高度增大的趨勢(shì)即可。
[0035]對(duì)于上述任一種所述的激光退火設(shè)備，所述激光發(fā)生器為準(zhǔn)分子激光器。
[0036]優(yōu)選的，所述準(zhǔn)分子激光器為氯化氙準(zhǔn)分子激光器，氟化氪準(zhǔn)分子激光器或氟化氬準(zhǔn)分子激光器。
[0037]請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2所示，對(duì)于上述任一種激光退火設(shè)備，還包括位于所述退火室底部用于承載基板的承載臺(tái)。
[0038]在上述激光退火設(shè)備中，還可以包括承載臺(tái)，用于承載基板，基板上表面具有非晶硅薄膜3，經(jīng)過激光退火后形成多晶硅薄膜。
[0039]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多晶硅薄膜的制作方法，如圖4所示，圖4為本發(fā)明一實(shí)施例多晶硅薄膜的制作方法的流程示意圖，所述制作方法包括:
[0040]步驟101、形成位于基板之上的非晶硅薄膜；
[0041]步驟102、采用上述任一種激光退火設(shè)備對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行激光退火，形成多晶硅薄膜。
[0042]在激光退火設(shè)備中，通過改變切光板端面的形狀，將切光板的端面設(shè)計(jì)為楔形端面，減少了多晶硅薄膜上的干涉性斑點(diǎn)，切光板端面的改進(jìn)簡(jiǎn)單，花費(fèi)成本很低，采用該方法制作的多晶硅特別適合LTPS-AM0LED的制作及生產(chǎn)。該方法有效地減少了目前LTPS-AM0LED中易出現(xiàn)多晶硅薄膜干涉性斑點(diǎn)的現(xiàn)象。
[0043]優(yōu)選的，在所述激光退火過程中，激光脈沖頻率為500Hz，重疊率為92%?98%，激光掃描速率為4mm/s?16mm/s，激光能量密度為300?500mJ/cm2。
[0044]在上述制作方法中，將激光參數(shù)進(jìn)行設(shè)計(jì)，使得非晶硅薄膜更好地轉(zhuǎn)化為多晶硅薄膜。上述激光參數(shù)可以針對(duì)準(zhǔn)分子激光器設(shè)計(jì)。
[0045]在上述任一種制作方法中，在形成位于基板之上的非晶硅薄膜之前，還包括:形成位于基板之上的氮化硅層以及形成位于氮化硅層之上的二氧化硅層。非晶硅薄膜位于二氧化硅層之上。
[0046]本發(fā)明實(shí)施例還提供一種多晶硅薄膜，所述多晶硅薄膜采用上述任一種制作方法得到。
[0047]采用上述制作方法得到的多晶硅薄膜可以作為多晶硅薄膜晶體管的有源層，適用于LTPS TFT-1XD及有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管顯示器等領(lǐng)域。所述顯示器可以為液晶顯示裝置、電視、電腦、手機(jī)等。
[0048]以下用一個(gè)較優(yōu)的實(shí)施例對(duì)多晶硅薄膜的制作方法進(jìn)行說明，本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例。本發(fā)明中采用準(zhǔn)分子激光器可以是氯化氙準(zhǔn)分子激光器，氟化氪準(zhǔn)分子激光器，氟化氬準(zhǔn)分子激光器等，在本實(shí)施例中采用氯化氙準(zhǔn)分子激光器，波長(zhǎng)308nm。
[0049]本發(fā)明制作低溫多晶硅薄膜的具體過程為:
[0050]步驟一、對(duì)襯底基板進(jìn)行預(yù)清洗，襯底基板可以為玻璃襯底基板；
[0051]步驟二、在襯底基板之上制作薄膜層，所述薄膜層頂層為非晶硅層；下述為薄膜層的具體制作過程的一個(gè)示例:形成緩沖層，該緩沖層包括氮化硅(SiNx)層和位于氮化硅層之上的二氧化娃(SiO2)層，具體可以采用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(Plasma EnhancedChemical Vapor Deposition,簡(jiǎn)稱PECVD)方法沉積緩沖層,氮化娃層的沉積厚度范圍可以為50?150nm (納米)，二氧化娃層的沉積厚度范圍可以為100?350nm ;形成緩沖層之后再形成位于緩沖層之上的非晶硅層，同樣地，可以采用PECVD的方法進(jìn)行沉積，非晶硅層的沉積厚度為30?60nm ;在完成非晶娃層的沉積后，于400?500°C的溫度下,對(duì)非晶娃層進(jìn)行0.5?3小時(shí)的加熱處理；
[0052]步驟三、加熱處理之后，將制備完非晶硅層的基板，放置于上述任一種激光退火設(shè)備的退火室中，采用準(zhǔn)分子激光退火，準(zhǔn)分子激光束射到楔形端面的切光板，激光束切短到采用的長(zhǎng)度，透過退火窗體照射到非晶硅層上，進(jìn)行的準(zhǔn)分子激光退火的掃描。在激光退火過程中可以設(shè)計(jì)相關(guān)參數(shù):激光脈沖頻率為500Hz，重疊率為92%?98%，激光掃描速率為:4mm/s?16mm/s,激光能量密度為300?500mJ/cm2。
[0053]采用現(xiàn)有的平板狀的切光板制作的多晶硅薄膜，在激光束邊緣照射的多晶硅薄膜部分通過顯微鏡觀察發(fā)現(xiàn)具有呈條紋狀的干涉性斑點(diǎn)，而通過上述方法得到的多晶硅薄膜基板沒有出現(xiàn)干涉性斑點(diǎn)，該方法中準(zhǔn)分子激光束通過切光端面為楔形的切光端面的切光板，射入光束及射出光束的振動(dòng)方向垂直，有效地防止了射入光束及反射光束的干涉現(xiàn)象，從而防止了基板上的多晶硅薄膜因干涉而產(chǎn)生的干涉性斑點(diǎn)。并且該方法中楔形端面的切光板與下方退火窗體接觸點(diǎn)后移，降低了與退火窗體的磨損性，提高退火窗體的使用壽命。
[0054]顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種激光退火設(shè)備，包括退火室，所述退火室內(nèi)設(shè)置有激光發(fā)生器，其特征在于，所述退火室內(nèi)還設(shè)置有:透過激光的退火窗體，以及位于所述退火窗體之上相對(duì)設(shè)置的兩個(gè)切光板，其中，每個(gè)所述切光板的切光端面為楔形端面。
2.如權(quán)利要求1所述的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述楔形端面為互成夾角的兩個(gè)平面。
3.如權(quán)利要求2所述的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述互成夾角的兩個(gè)平面中的任一平面與退火窗體所在平面的夾角為40?50度。
4.如權(quán)利要求1所述的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述楔形端面為半橢圓柱面或拋物柱面。
5.如權(quán)利要求1?4任一所述的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述激光發(fā)生器為準(zhǔn)分子激光器。
6.如權(quán)利要求5所述的激光退火設(shè)備，其特征在于，所述準(zhǔn)分子激光器為氯化氙準(zhǔn)分子激光器，氟化氪準(zhǔn)分子激光器或氟化氬準(zhǔn)分子激光器。
7.如權(quán)利要求1所述的激光退火設(shè)備，其特征在于，還包括位于所述退火室底部用于承載基板的承載臺(tái)。
8.—種多晶娃薄膜的制作方法,其特征在于,包括: 形成位于基板之上的非晶硅薄膜； 采用如權(quán)利要求1?7任一項(xiàng)所述的激光退火設(shè)備對(duì)非晶硅薄膜進(jìn)行激光退火，形成多晶硅薄膜。
9.如權(quán)利要求8所述的制作方法，其特征在于，在所述激光退火過程中，激光脈沖頻率為500Hz，重疊率為92%?98%，激光掃描速率為4mm/s?16mm/s，激光能量密度為300?500mJ/cm2。
10.一種多晶硅薄膜，其特征在于，所述多晶硅薄膜采用如權(quán)利要求8或9所述的制作方法得到。
【文檔編號(hào)】H01L21/268GK103915318SQ201410099177
【公開日】2014年7月9日 申請(qǐng)日期:2014年3月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月17日
【發(fā)明者】田雪雁 申請(qǐng)人:京東方科技集團(tuán)股份有限公司