能量传输退火装置制造方法及图纸

一种快速能量传输回火装置及方法，于一钨丝卤素或氙气弧光灯源与一沉积于一玻璃基板上的一非晶薄膜的两单元间设置一能量板，能量板面对非晶薄膜所释出的热能经由气体或固体介质传输以加热非晶薄膜并将它转换为一多晶薄膜。还可于玻璃基板的另一侧设置一散热板及一承载板，散热板吸收玻璃基板的热量以保护它免于过热而受损，散热板及承载板可移动任意调整非晶薄膜与能量板及玻璃基板与散热板的距离，以控制传输入非晶薄膜及玻璃基板传输出的能量大小。玻璃基板与多晶薄膜间可设置一导热层及一隔热层，玻璃基板另一面可设置一散热层，非晶薄膜上可设置一受热层，以控制并获得选择性结晶或控制导热方向和引导结晶朝特定方向成长。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术有关一种。(2)
技术介绍
将薄膜晶体管(TFT)驱动元件及薄膜太阳电池整合于一玻璃或一塑胶基板是新一代薄膜晶体管(TFT)平面显示器及薄膜太阳电池的一项基本需求，由于低温多晶硅(low temperature polysilicon，简称LTPS)可整合于一玻璃或一塑胶基板，且因具有较非晶硅(amorphous silicon)高出一至二个数量级的电子迁移率，可有效改善薄膜晶体管驱动元件特性，低温多晶硅成为目前新一代平面显示器薄膜晶体管(TFT)驱动元件及薄膜太阳电池的重要材料。薄膜液晶显示器的多晶硅(polysilicon)薄膜晶体管(TFT)面板的多晶硅薄膜部分，目前业界通常使用以下两种方法制作。第一种方法使用激光回火技术，一般是于一玻璃(或塑胶)基板上，先沉积一二氧化硅缓冲层，续于二氧化硅缓冲层上沉积一非晶硅薄膜层；由于近紫外光能量可被非晶硅有效吸收，激光回火技术是以一近紫外光准分子激光所发射出的光子自上方以间隔短脉冲方式依序加热沉积于一玻璃(或塑胶)基板上的一非晶硅薄膜表面及浅层区域，藉具有ArF193nm、KrF248nm及XeCl308nm等近紫外光成份的一稀有气体卤素准分子激光(rare-gas halogen excimer laser)所发射出的近紫外光高能量光子以间隔短脉冲照射，瞬间将非晶硅薄膜加热至1400℃左右高温，非晶硅薄膜层可快速熔解，因脉冲时间很短热量下移扩散不会太深，藉二氧化硅缓冲层的隔热保护，残余热量扩散不会造成玻璃基板软化，但激光回火技术存在下列缺点1.准分子激光回火装置设备十分昂贵。2.一束激光与另一束激光间的能量密度常有不稳定的现象。3.扫瞄式回火处理大面积基板，费时费工。4.结晶区(grain)之间由于成长推挤效应，形成部分区域隆起、部分区域下陷的状况，导致多晶硅薄膜层表面粗糙度高及均匀度欠佳的缺失。第二种方法是以炉管回火(furnace annealing)固相结晶(solid phasecrystallization)技术，其是将一沉积于一玻璃(或塑胶)基板上的一非晶硅薄膜层于一400℃-600℃的炉管内进行一两小时至数十小时的回火过程，于回火过程中，非晶硅薄膜层吸收炉管温度提供的能量，缓慢地转换为一多晶硅薄膜层，但炉管回火固相结晶技术存在下列缺点1.由于温度较低(400℃-600℃)，炉管回火方式制作多晶硅薄膜层的各别结晶区成长速率(growth rate)慢，产能受限。2.由于温度较低(400℃-600℃)，提供的能量较低，炉管回火方式制作多晶硅薄膜层的各别结晶区较小，导电性低于以激光回火方式制作的多晶硅薄膜层。炉管回火的另一态样为一种炉管回火金属诱发结晶(metal inducedcrystallization)技术或金属诱发横向结晶(metal induced lateralcrystallization)技术，与炉管回火固相结晶技术不同的是于非晶硅薄膜层上或下沉积或蒸镀一金属催化层，在金属催化作用下可降低非晶硅薄膜层转换成多晶硅所需的炉管温度及回火时间，但此炉管回火金属诱发结晶或金属诱发横向结晶技术制作的多晶硅薄膜层，除具有炉管回火固相结晶技术两项缺点外，金属原子扩散(diffusion)现象会导致金属残留于多晶硅薄膜层的污染问题。(3)
技术实现思路
因此，本专利技术的一目的在于提出一种，容易且可大面积制造，并能有效使非晶硅薄膜层快速回火结晶，并能避免玻璃(或塑胶)基板受到高温伤害。本专利技术的另一目的在于提供一种可快速有效吸收一光源能量、快速升温，并快速释出、传输热能的能量板，经由气体或固体介质传输能量，可提供非晶硅薄膜藉以回火转换为一多晶硅薄膜的热能的。本专利技术的又一目的在于提供一种通过散热板可保护玻璃基板免于过热受损的。本专利技术的又一目的在于提供一种可固定或随时间机动调整能量板与非晶硅薄膜间距以控制传输入非晶硅薄膜的能量的。本专利技术的再一目的在于提供一种可固定或随时间机动调整玻璃基板与散热板间距以控制玻璃基板传输出的能量的。本专利技术的另一目的在于可藉助一线性移动装置将非晶硅薄膜及玻璃基板与散热板依序通过能量板的上或下方，以扫描方式控制非晶硅薄膜层自能量板吸收热能的回火的。本专利技术的又一目的在于提供一种藉助导热层、隔热层、受热层、散热层或隔热层达成选择性结晶，或引导结晶朝特定方向成长的。根据本专利技术一方面提供一种快速能量传输回火装置，其特点是，包括一光源单元，可快速提供主要光波能量；一能量单元，为可快速吸收光源主要波长能量并快速升温的一受热件；以及一回火单元，包含一基板及沉积于基板上的一非晶薄膜，回火单元的非晶薄膜是面对能量单元且相隔一适当距离；其中，当能量单元快速升温并释出热能，可加热非晶薄膜并将非晶薄膜转换为一多晶薄膜。根据本专利技术另一方面提供一种快速能量传输回火方法，其特点是，包括以下步骤a.提供一光源，可快速释出主要光波能量；b.提供一能量单元，为可快速吸收光源主要波长能量并快速升温的一受热件；以及c.提供一回火单元，包含一基板及沉积于基板上的一非晶薄膜，回火单元的非晶薄膜是面对能量单元且相隔一适当距离，可藉快速升温的能量单元释出的热能加热，转换为一多晶薄膜；以及d.提供一散热单元，它为一恒温或可控温的一散热件，散热单元与回火单元相隔一适当距离，以吸收基板所释出的能量。为进一步说明本专利技术的目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本专利技术进行详细的描述。(4) 附图说明图1是本专利技术第一较佳实施例快速能量传输回火装置示意图。图2是本专利技术第二较佳实施例快速能量传输回火装置示意图。图3是本专利技术第三较佳实施例快速能量传输回火装置示意图。图四是本专利技术第四较佳实施例快速能量传输回火装置的试片示意图。图5A是本专利技术以第一较佳实施例实验的N型杂质活化试片回火前的剖面穿透式电子显微镜图像。图5B是本专利技术以第一较佳实施例实验的N型杂质活化试片回火后的剖面穿透式电子显微镜图像。图6A是本专利技术以第一较佳实施例实验的氢化非晶硅试片回火后的剖面穿透式电子显微镜图像。图6B是本专利技术以第一较佳实施例实验的氢化非晶硅试片回火后的剖面穿透式电子绕射图像。(5)具体实施方式下面将结合附图说明本专利技术，熟悉本技术的人员须了解下文中的说明仅是作为例证用，而不用于限制本专利技术。第一较佳实施例图1为本专利技术第一较佳实施例快速能量传输回火装置30示意图，包括固定于一承载板31上的多个石英柱32、由多个石英柱32支撑和厚度为dS的一试片33，试片包含一玻璃基板331、于玻璃基板331上依次沉积的一二氧化硅层332及一非晶硅薄膜层333；一能量板34，设于试片33上方一第一距离d1处；一散热板35，设于试片33下方一第二距离d2处，可让多个石英柱32穿过，故承载板31可上下移动、一钨丝卤素灯源36，设于能量板34上方，可提供能量板34所需的热能，能量板则由石墨、钼、单晶硅或其他可快速吸收钨丝卤素灯源36能量并快速升温的材料所构成。第一较佳实施例快速能量传输回火装置30是藉助钨丝卤素灯源36自上方朝能量板34进行脉冲式或非脉冲式快速照射，承载板31及散热板35的位置皆可移动，故第一距离d1及第二距离d2可在回火过程中固定不变或随时间任意调整，以此随时间机动控制非晶硅薄膜的吸热与玻璃基板的散热。以传导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速能量传输回火装置，其特征在于，包括：一光源单元，可快速提供主要光波能量；一能量单元，为可快速吸收光源主要波长能量并快速升温的一受热件；以及一回火单元，包含一基板及沉积于基板上的一非晶薄膜，回火单元的非晶薄膜是面对能量单元 且相隔一适当距离；其中，当能量单元快速升温并释出热能，可加热非晶薄膜并将非晶薄膜转换为一多晶薄膜。

【技术特征摘要】
1.一种快速能量传输回火装置，其特征在于，包括一光源单元，可快速提供主要光波能量；一能量单元，为可快速吸收光源主要波长能量并快速升温的一受热件；以及一回火单元，包含一基板及沉积于基板上的一非晶薄膜，回火单元的非晶薄膜是面对能量单元且相隔一适当距离；其中，当能量单元快速升温并释出热能，可加热非晶薄膜并将非晶薄膜转换为一多晶薄膜。2.如权利要求1所述的快速能量传输回火装置，其特征在于，还可包含一散热单元，它设于面对基板一适当距离处。3.如权利要求1及第2所述的快速能量传输回火装置，其特征在于，回火单元与能量单元及回火单元与散热单元相隔的适当距离可固定或随时间任意调整且是可为零。4.如权利要求1所述的快速能量传输回火装置，其特征在于，一光源单元可为单一或多个钨丝卤素灯源及氙气弧光灯源中至少之一，或任何可提供能量单元所需热能的灯源或光源；一能量单元可为单一或多个能量板组合而成，能量板可为石墨、钼、单晶硅、或任何其他适当可快速吸收灯源能量的材料；以及一基板可为一玻璃基板、一塑胶基板、一石英基板、或任何其他适当的基板。5.如权利要求2所述的快速能量传输回火装置，其特征在于，散热单元可为单一或多个恒温及可控温散热板中至少之一组合而成，散热板可为金属、半导体、或绝缘体、或任何其他适当的散热材料。6.如权利要求2所述的快速能量传输回火装置，其特征在于，还可包含一承载单元及一支撑单元，支撑单元第...

【专利技术属性】
技术研发人员：江雨龙，
申请(专利权)人：江雨龙，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]