用于薄膜结晶的系统和方法技术方案

本发明专利技术描述了采用在基板表面上连续前进的长窄束形的脉冲辐射来使薄膜结晶的系统和方法。该方法提供结晶薄膜，其中结晶区域的质量和性能变化减少。一方面，该方法包括在第一扫描沿薄膜的ｘ方向采用多个线束激光脉冲连续辐射具有ｘ轴和ｙ轴的薄膜，以形成第一组辐射区域；将薄膜沿ｙ方向平移一定距离，其中该距离小于线束的长度；并且第二扫描中沿薄膜ｘ方向的反方向采用线束激光脉冲序列连续地对薄膜进行辐射来形成第二组辐射区域，其中每个第二组辐射区域与第一组辐射区域的一部分重叠，并且其中每个第一和第二组辐射区域在冷却时形成一个或者多个结晶区域。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
公开的主题总体上涉及到薄膜的结晶，特别是涉及使用线束脉冲的激光辐射的薄膜的结晶。
技术介绍
近年来，各种结晶或改善无定形或多晶半导体薄膜结晶技术都在进行研究。这类结晶薄膜可以应用于生产制造各种器件，例如图像传感器和有源矩阵液晶显示器 (“AMIXD”)器件。在后者中，薄膜晶体管(“TFT”)的规则阵列准备在合适的透明基板上， 各晶体管起到像素控制器的作用。提高半导体薄膜结晶性的现有技术方法通常涉及采用成形激光束辐射薄膜。成形激光束最佳应为具有均勻的宽度，顶帽短型(top-hat-short)轴外形，并且沿其长度具有均勻能量的长线束。但是产生这样波束是具有挑战性的，其多数线束沿束的长度具有非均勻性，同时波束的横截面更圆，在某种情况下成高斯型。非均勻性可具有随机和周期性部分 (以下分别称为“随机非均勻性”和“周期性非均勻性”)。激光束中的这些非均勻性可转移至膜的非均勻性，这将导致实施该膜的器件的非均勻性，例如，在AMLCD应用中显示器亮度的非均勻性。专利技术概述本申请阐述了一种采用在膜表面上连续地前进的长窄束形的辐射脉冲来结晶薄膜的系统和方法。该方法结晶薄膜，其中结晶区域的质量和性能变化减少。一方面，本申请阐述了一种处理薄膜的方法。该方法包括在第一扫描沿所述膜的 X方向采用多个线束激光脉冲对具有X轴和y轴的膜进行连续地辐射，以形成第一组辐射区域；将所述膜沿所述膜的y方向平移一定距离，其中该距离小于所述线束的长度；以及在第二扫描中沿所述膜的χ方向的反方向使用线束激光脉冲序列对所述膜进行连续地辐射， 来形成第二组辐射区域，其中每个所述第二组辐射区域与所述第一组辐射区域的一部分重叠，并且其中每个所述第一和第二组辐射区域在冷却时形成一个或者多个结晶区域。在任何上述实施方案中，每个所述线束激光脉冲的注量足够熔融在所述第一和第二组辐射区域中的贯穿其厚度的膜，并且其中每个所述第一组辐射区域彼此隔离。在任何上述实施方案中，每个所述第一组辐射区域在冷却时形成一个或者多个横向生长的晶体，并且其中每个所述第二组辐射区域在冷却时形成一个或者多个横向生长的晶体，该晶体相对于所述第一组辐射区域的一个或者多个横向生长的晶体延伸。在任何上述实施方案中，采用的激光结晶法是顺次横向固化法。在任何上述实施方案中，每个所述第一组辐射区域彼此重叠。在任何上述实施方案中，在所述第一扫描中的激光束脉冲的数量比完成所述膜结晶需要的量少。在任何上述实施方案中，在所述第二扫描中的激光束脉冲的数量为完成所述膜结晶需要的量。在任何上述实施方案中，采用的激光结晶法是准分子激光退火法。在任何上述实施方案中，所述结晶法采用约10到约100或约10到约40个脉冲/ 单位面积。在任何上述实施方案中，各扫描内辐射区域之间的重叠小于80 %或者小于90 %。在任何上述实施方案中，该方法包括至少2次连续扫描或者包括2-8次连续扫描。在任何上述实施方案中，y方向平移距离大约是10微米到大约10毫米或者大约是100微米到大约2毫米。在任何上述实施方案中，该方法包括在扫描之间使薄膜旋转约180度。另一方面，该申请涉及一种处理膜的系统，包括至少一个用于产生多个激光束脉冲的激光器，该激光束脉冲用于所述膜的脉冲激光结晶，其中每个激光脉冲形成具有长度和宽度的线束；用于定位设置其上的膜的膜支撑体，其能够沿至少两个方向移动；以及用于联合所述激光束脉冲频率提供控制所述膜支撑体运动的指令的控制器，控制所述膜支撑体运动包括在第一扫描沿所述膜的X方向采用多个线束激光脉冲对具有X轴和y轴的膜进行连续地辐射，以形成第一组辐射区域；将所述膜沿所述膜的y方向平移一定距离，其中该距离小于所述线束的长度；以及在第二扫描中沿所述膜的χ方向的反方向使用线束激光脉冲序列对所述膜进行连续地辐射，来形成第二组辐射区域，其中每个所述第二组辐射区域与所述第一组辐射区域的一部分重叠，并且其中每个所述第一和第二组辐射区域在冷却时形成一个或者多个结晶区域。在任何上述实施方案中，每个所述线束激光脉冲的注量足够熔融在所述第一和第二组辐射区域中的贯穿其厚度的膜，并且其中每个所述第一组辐射区域彼此隔离。在任何上述实施方案中，每个所述第一组辐射区域在冷却时形成一个或者多个横向生长的晶体，并且其中每个所述第二组辐射区域在冷却时形成一个或者多个横向生长的晶体，该晶体相对于所述第一组辐射区域的一个或者多个横向生长的晶体延伸。在任何上述实施方案中，采用的激光结晶法是顺次横向固化法。在任何上述实施方案中，每个所述第一组辐射区域彼此重叠。在任何上述实施方案中，在所述第一扫描中的激光束脉冲的数量比完成所述膜结晶需要的量少。在任何上述实施方案中，在所述第二扫描中的激光束脉冲的数量为完成所述膜结晶需要的量。在任何上述实施方案中，采用的激光结晶法是准分子激光退火法。在任何上述实施方案中，所述结晶法采用约10到约100个脉冲/单位面积。在任何上述实施方案中，所述结晶法采用约10到约40个脉冲/单位面积。在任何上述实施方案中，各扫描内辐射区域之间的重叠小于80%。在任何上述实施方案中，各扫描内辐射区域之间的重叠小于90%。在任何上述实施方案中，该方法包括至少2次连续扫描。在任何上述实施方案中，该方法包括2-8次连续扫描。在任何上述实施方案中，y平移距离大约是100微米到大约10毫米。在任何上述实施方案中，y平移距离大约是100微米到大约2毫米。在任何上述实施方案中，所述膜在扫描之间转约180度。另一方面，本公开涉及一种包括通过本公开的方法处理的膜的产品。在任何上述实施方案中，该产品是液晶显示器屏幕。附图简述本专利技术的技术参考以下附图来阐述，这些附图仅仅用来说明该专利技术而不是限制该专利技术。图IA表示具有通过准分子激光退火技术形成的结晶微结构的薄膜内形成的TFT。附图说明图1B-1D表示具有通过顺次侧面结晶技术形成的结晶微结构的薄膜内形成的 TFT。图2A-2D表示根据某些实施方案产生一致晶体的线束顺次侧面固化法。图3示意性示出沿其长度宽度变化的线束脉冲。图4-6示意性示出根据线扫描SLS方法的一个或多个实施方案的过程，其中根据本公开的一个或多个实施方案寻址结晶质量的周期变化。图7A-7B示意性示出根据ELA方法的一个或多个实施方案的过程，其中根据本公开的一个或多个实施方案寻址结晶质量的周期变化。图8示意性示出根据本公开的一个或多个实施方案用于进行薄膜结晶方法的系统。专利技术详述一方面，穿过薄膜基本上同一区域采用激光束多次扫描通过线束辐射获得具有多个一致特性的薄膜。线束辐射是采用线束辐射薄膜表面来引起薄膜中的结晶。该方法可以用任何脉冲激光线束结晶方法来实施。例如，该方法可以采用准分子激光退火法(“ELA”) 或者顺次侧向固化(“SLS”)结晶法。此外，在随后的描述中说明该方法不仅限于硅薄膜结晶，也可以应用于在熔融时重结晶的任何薄膜。对后面的详述中，除非特别标注，该方法可以应用于任何类似材料。该方法同样可以应用于非连续薄膜中，像通过平版印刷技术使膜图案化或者只在选择区域沉积的薄膜，例如，通过喷墨印刷技术或者阴影掩模印刷。根据本公开的一方面，每次多次扫描结晶过程中，只有薄膜的一部分被辐射到或者每单位面积的辐射脉冲的数目仅是完成结晶过程所必需的一部分或一个比例。在每次扫本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种处理膜的方法，该方法包括：在第一扫描沿所述膜的ｘ方向采用多个线束激光脉冲对具有ｘ轴和ｙ轴的膜进行连续地辐射，以形成第一组辐射区域；将所述膜沿所述膜的ｙ方向平移一定距离，其中该距离小于所述线束的长度；以及在第二扫描中沿所述膜的ｘ方向的反方向使用线束激光脉冲序列对所述膜进行连续地辐射，来形成第二组辐射区域，其中每个所述第二组辐射区域与所述第一组辐射区域的一部分重叠，并且其中每个所述第一和第二组辐射区域在冷却时形成一个或者多个结晶区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·S·艾姆，
申请(专利权)人：纽约市哥伦比亚大学理事会，
类型：发明
国别省市：US