[發明專利]激光退火裝置

有效

• 申請號: 201680081336.2
• 申請日: 2016-03-24
• 公開（公告）號: CN108780744B
• 公開（公告）日: 2023-07-14
• 發明（設計）人: 池上浩;大久保智幸;若林理
• 申請（專利權）人: 國立大學法人九州大學;極光先進雷射株式會社
• 主分類號: H01L21/268
• 分類號: H01L21/268;H01L21/20
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 李輝;黃綸偉

激光退火裝置具備：CW激光裝置，其輸出對非晶硅進行預熱的CW激光，該CW激光是基于連續振蕩的激光；脈沖激光裝置，其對已被進行了預熱的非晶硅輸出脈沖激光；光學系統，其將CW激光和脈沖激光引導至非晶硅；以及控制部，其控制CW激光的照射能量密度，以便將非晶硅預熱至低于熔點的規定的目標溫度，并且控制脈沖激光的注量和脈沖數中的至少一方，以使被進行了預熱的非晶硅結晶。

技術領域

本發明涉及一種激光退火裝置。

背景技術

在液晶顯示器(LCD：Liquid?Crystal?Display)中使用了在基板上形成有薄膜晶體管(TFT：Thin?Film?Transistor)的TFT基板。在液晶顯示器中，TFT作為對由液晶單元構成的像素進行驅動的開關元件發揮功能。

通常情況下是使用玻璃基板來作為TFT基板的，但也在開發使用樹脂制的柔性基板的TFT基板。作為TFT材料而使用非晶硅(a-Si)或多晶硅(poly-Si)。已知由于多晶硅與非晶硅相比，載流子遷移率高2個數量級左右，因此使用多晶硅會大幅度提高TFT的開關特性。

由于TFT基板所使用的玻璃基板或柔性基板耐熱性較低，因此一直以來使用的是能夠利用成膜溫度較低的等離子體CVD(Chemical?Vapor?Deposition：化學氣相沉積)法來進行成膜的非晶硅。與此相對，在多晶硅的成膜中，通常需要成膜溫度較高的熱CVD法，從而無法在耐熱性較低的基板上直接成膜出多晶硅。因此，使用如下的方法作為在耐熱性低的基板上成膜出多晶硅的方法：在基板上通過等離子體CVD法在基板上形成非晶硅后，利用激光退火裝置將非晶硅改性為多晶硅(例如參照專利文獻1至4)。

激光退火裝置是如下的裝置：通過對形成在基板上的非晶硅照射準分子脈沖激光等具有紫外線區的波長的脈沖激光來實施對非晶硅進行加熱的退火的裝置。非晶硅在通過退火而熔融后，通過結晶而成為多晶硅。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開平6-077155號公報

專利文獻2：WO2007/015388號公報

專利文獻3：日本特開2000-12484號公報

專利文獻4：日本特開2004-349643號公報

發明內容

本發明的一個觀點的激光退火裝置對基板上的非晶硅照射基于脈沖振蕩的脈沖激光而進行退火，在該激光退火裝置中具備：CW激光裝置、脈沖激光裝置、光學系統以及控制部。CW激光裝置輸出對非晶硅進行預熱的CW激光，該CW激光是基于連續振蕩的激光。脈沖激光裝置對預熱后的非晶硅輸出脈沖激光。光學系統將CW激光和脈沖激光引導至非晶硅?？刂撇靠刂艭W激光的照射能量密度，以便將非晶硅預熱至低于熔點的規定的目標溫度，并且控制脈沖激光的注量與脈沖數中的至少一方，以使已被進行了預熱的非晶硅結晶。

附圖說明

在以下，參照附圖將本發明的幾個實施方式僅作為示例來進行說明。

圖1示意性示出比較例的激光退火裝置的結構。

圖2A示出脈沖激光照射至非晶硅膜的狀態，圖2B示出非晶硅膜被改性成多晶硅膜的狀態。

圖3是示出比較例的退火處理步驟的流程圖。

圖4示意性示出第1實施方式的激光退火裝置的結構。

圖5是示出第1實施方式的退火處理的步驟的流程圖。

圖6是示出CW激光及脈沖激光的輸出狀態和僅基于CW激光的被照射物的表面溫度的時效變化的時序圖。