[發明專利]準分子激光退火裝置及低溫多晶硅薄膜的制備方法

有效

• 申請號: 201410533019.2
• 申請日: 2014-10-10
• 公開（公告）號: CN104392913B
• 公開（公告）日: 2017-12-22
• 發明（設計）人: 田雪雁
• 申請（專利權）人: 京東方科技集團股份有限公司
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268
• 代理公司: 北京天昊聯合知識產權代理有限公司11112
• 代理人: 柴亮,張天舒

技術領域

本發明涉及顯示技術領域，具體地，涉及一種準分子激光退火裝置及低溫多晶硅薄膜的制備方法。

背景技術

有機電致發光顯示器憑據高畫質、移動圖像響應時間短、低功耗、寬視角及超輕超薄等優點，成為了未來顯示技術的最好選擇。目前有機電致發光顯示器中，背板技術中多晶硅層的制作可以采用準分子激光退火，固相晶化，金屬誘導晶化等多種制作方法。而采用準分子激光退火工藝，制備背板中晶體管的有源層的多晶硅薄膜是唯一已經實現量產的方法。

如圖1所示，準分子激光退火裝置，包括位于上方的激光產生單元1和位于下方的工藝腔室2，激光產生單元1產生的激光在工藝腔室2中對待處理襯底21進行退火處理，其中，待處理襯底21上布置有非晶硅薄膜23，待處理襯底21位于能夠在三維空間中運動的工作臺22上，通過工作臺22的運動完成激光對待處理襯底21上液晶分子的退火；工藝腔室2中充滿循環工藝氣體24，例如，可以是氮氣；工作臺22設置與腔室基底25上，腔室基底25可以為大理石基底，另外工作臺22與外部控制單元(圖1中未示出)連接完成對工作臺22的控制。

在過去的準分子激光退火工藝研究中，研究者一直致力于開發大晶粒的低溫多晶硅，以便能夠得到遷移率較高的低溫多晶硅晶體管。現有技術表明準分子激光退火裝置的輸出波長、脈寬，能量分布及均勻性、能量密度、脈沖頻率，原始非晶硅膜的制備方法及其厚度、去氫方法，退火氣氛等因素，對結晶膜的質量都有一定的影響。

但退火時間對形成大晶粒的低溫多晶硅影響較大，例如，如圖1所示，激光的照射下非晶硅薄膜23具有較高溫度(1000℃以上)，但待處理襯底21的溫度較低(通常為室溫)，由于非晶硅薄膜23與待處理襯底21的直接接觸且兩者的溫度差較大，非晶硅薄膜23的熱量迅速傳導至待處理襯底21，并由待處理襯底21傳導至工作臺22，從而使非晶硅薄膜23的退火溫度快速降低，有效退火時間變短，難以形成較大晶粒的低分子多晶硅。

發明內容

解決上述問題所采用的技術方案是一種準分子激光退火裝置，包括：激光產生單元和工藝腔室，在所述工藝腔室中設有工作臺，在所述工作臺上設有加熱單元。

優選的是，所述加熱單元包括陶瓷加熱基板。

優選的是，所述陶瓷加熱基板包括高溫共燒多層陶瓷基板或低溫共燒多層陶瓷基板。

優選的是，所述陶瓷加熱基板包括：氧化鋁陶瓷基；布置于所述氧化鋁陶瓷基板中的鎢電阻；用于將所述鎢電阻與電源連接進行供電的鎳絲引線。

本發明的另一個目的是提供一種低溫多晶硅薄膜的制備方法，包括以下步驟：

采用沉積的方法在襯底形成非晶硅薄膜；

對所述非晶硅薄膜進行加熱；

采用準分子激光退火裝的加熱單元將所述襯底加熱至預定溫度并保溫；

利用準分子激光退火裝置對所述非晶硅薄膜進行退火。

優選的是，所述對所述非晶硅薄膜進行加熱的步驟包括在400-500℃下，加熱0.5-3h。

優選的是，所述預定溫度為500-600℃。

優選的是，所述的退火包括：激光束照射并掃描該非晶硅薄膜，將所述非晶硅薄膜熔化，并使非晶硅薄膜重新結晶形成多晶硅晶粒。

優選的是，所述退火條件為：采用氯化氙激光器，波長為308nm，激光脈沖頻率為500Hz，重疊率為92-98％，激光掃描速率為4-16mm/s,激光能量密度為300-500mJ/cm²。

本發明的準分子激光退火裝置，由于在工作臺上設有加熱單元，該加熱單元在對待處理襯底進行退火過程中將襯底加熱，減少待處理襯底與非晶硅薄膜之間的溫度差、激光照射在非晶硅薄膜產生的熱量不會快速的傳導至襯底，減緩非晶硅薄膜的溫度降低速度、延長了退火時間，有利于將熔化的非晶硅退火形成大晶粒的多晶硅薄膜；由于本發明的低溫多晶硅薄膜的制備方法采用該準分子激光退火裝置，能夠獲得大晶粒的多晶硅薄膜，從而能夠得到遷移率較高的多晶硅薄膜晶體管。

附圖說明

圖1為現有技術中準分子激光退火裝置結構示意圖；

圖2為本發明實施例1和實施例2中準分子激光退火裝置結構示意圖；

圖3為本發明實施例1或2中待處理玻璃襯底上各功能層的結構示意圖；

附圖標記說明：

1.激光產生單元；2.工藝腔室；21.待處理襯底(玻璃襯底)；22.工作臺；23.非晶硅薄膜；24.工藝氣體；25.腔室基底；26.加熱單元；27.氮化硅層；28.二氧化硅層。

具體實施方式