[發明專利]處理膜的系統和方法以及薄膜

有效

• 申請號: 200680052322.4
• 申請日: 2006-12-05
• 公開（公告）號: CN101617069A
• 公開（公告）日: 2009-12-30
• 發明（設計）人: J·S·艾姆
• 申請（專利權）人: 紐約市哥倫比亞大學理事會
• 主分類號: C30B13/00
• 分類號: C30B13/00;C30B21/04;C30B28/08;C30B19/00;C30B17/00;H01L21/00;H01L21/84;H01L21/20;H01L29/04;H01L31/036
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦 晨

相關申請的交叉引用

本申請根據35U.S.C.ξ119(e)要求下面申請的優先權，該申請 的全部內容通過引用的方式結合到本申請中：2005年12月5日提交 的標題為“Scheme?for?Crystallizing?Films?Using?a?Continuous-Wave Light?Source?Compatible?with?Glass?Substrates?and?Existing Precision?Stages”的美國臨時專利申請No.60/742,276。

技術領域

提供了處理膜的系統和方法以及薄膜。

背景技術

最近幾年中，已經研究了用于結晶化或者提高非晶或多晶半導體 膜的結晶度的各種技術。這樣的結晶化薄膜可以用來制造多種器件， 例如圖像傳感器和有源矩陣液晶顯示器(″AMLCD″)。在后者中， 在適當透明的基底上制造規則的薄膜晶體管(TFT)陣列，并且每個 晶體管作為一個像素控制器。

采用不同的激光工藝包括準分子激光退火(excimer?laser annealing(″ELA″))和順序性橫向凝固(sequential?lateral solidification(″SLS″))工藝對結晶半導體膜例如硅膜進行處理，以 提供用于液晶顯示器的像素。SLS更適于處理用于AMLCD以及有 機發光二極管(″OLED″)器件的薄膜。

在ELA中，通過準分子激光照射膜的一個區域以部分熔化該 膜，該部分隨后會結晶化。該工藝典型地采用一個長而窄的光束形 狀，該光束形狀在整個基底表面上連續行進，以致于該光束可能穿過 表面以單次掃描照射整個半導體膜。該硅膜被照射多次以產生具有均 勻晶粒尺寸的隨機多晶膜。ELA形成小顆粒的多晶膜；然而，該方 法經常受困于微結構的不均勻性，這是由脈沖到脈沖能量密度變化和 /或不均勻的光束強度分布導致的。圖6A示出可以采用ELA獲得的 隨機微結構，該附圖和后面的附圖都不是按照比例繪制的，實質上應 當是示例性的。

SLS是一種脈沖激光結晶化工藝，其能在基底上形成具有大且均 勻晶粒的高質量的多晶膜，并且基底是不耐熱的基底，例如玻璃和塑 料。順序性橫向結晶(SLS)采用控制激光脈沖來完全熔化基底上的 非晶或多晶膜的一個區域。該被熔化的膜區域然后橫向結晶化為固化 的橫向列微結構或多個位置可控的大面積單晶區域。通常情況下，該 熔化/結晶化工藝通過大量的激光脈沖在整個大薄膜的表面上被連續 重復?；咨霞庸さ哪るS后用來生產一個大顯示器，或者甚至分割來 生產多個顯示器，每個顯示器用來在給定器件中提供視覺輸出。圖 6B-6D示出可以通過SLS得到的在具有不同微結構的膜內制造的 TFT的示意圖。下面對SLS工藝進行更詳細的描述。

SLS系統和方法在商業應用上的潛在成功與其生產量有關系，能 夠以該生產量生產期望的微結構和織構。生產具有該微結構的膜所花 費的能量和時間也與生產薄膜的成本有關；通常情況下，越快速、有 效地生產膜，那么在給定的時間段內就可以生產越多的膜，從而能夠 得到更高的產量和由此更高的潛在效益。

發明內容

本申請描述處理薄膜的系統和方法以及薄膜。

在一些實施例中，提供了處理薄膜的一種方法，該方法包括：在 膜中限定要被預結晶化的多個間隔開的區域，該膜位于基底上并能夠 通過激光誘導熔化；產生具有一定通量(fluence)的激光束，選擇 該通量以在膜中形成固體和液體的混合物，并且在被照射的區域中， 在整個膜厚度上，使該膜的一部分被熔化；相對于激光束定位該膜， 以準備至少部分地預結晶化所述多個間隔開的區域中的第一區域；將 該激光束沿著激光束光路引導到移動的至少部分反射的光學元件上， 該移動的光學元件使該光束改變方向，以便用該光束沿著第一方向以 第一速度掃描該第一區域中的第一部分，其中選擇該第一速度以便該 光束照射并在第一區域的第一部分形成固體和液體的混合物，其中所 述第一區域的第一部分在冷卻時形成晶粒，該晶粒在至少單獨一個方 向上具有占主導地位的相同的結晶取向；以及采用激光誘導熔化來結 晶化該第一區域的至少第一部分。