本發明專利技術提供一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置及多晶硅晶粒的尺寸測量方法，所述多晶硅晶粒尺寸測量裝置的結構簡單，所述多晶硅晶粒的尺寸測量方法易于操作，利用光學原理測量多晶硅晶粒尺寸，可快速有效的分析出多晶硅薄膜的晶粒尺寸和結晶均勻性，減少了切片、泡酸和掃描電子顯微鏡測試環節，提高多晶硅晶粒尺寸測量效率和降低生產成本，并可對生產過程中多晶硅薄膜的結晶質量進行量化性實時監控。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及半導體
，尤其涉及一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置及多晶硅晶粒的尺寸測量方法。
技術介紹
現代生活的快速發展，視頻產品，特別是數字化的視頻或者影像裝置，這些高科技產品愈易常見的走進人們的生活。在這些數字化的視頻或者影像裝置中，顯示器是必不可少的部件，用以顯示相關信息。使用者可由顯示器讀取信息，或進而控制裝置的運作。而薄膜晶體管可應用于液晶顯示器的驅動組件，使得液晶顯示器成為桌上直式型平面顯示器的主流，于個人筆記本、游戲機、監視器等市場成為未來的主導性產品。目前，因非晶硅(a-Si)薄膜可于200～300℃的低溫環境下生長，因此非晶硅薄膜晶體管被廣泛使用。但是非晶硅的電子遷移率低，使得非晶硅薄膜晶體管已跟不上目前高速組件的應用需求，而多晶硅(p-Si)薄膜晶體管相較于非晶硅薄膜晶體管具有較高的遷移率和低溫敏感性，使其更適用于高速組件。目前，獲得多晶硅材料的方法主要有固相晶化(SPC)、準分子激光退火(ELA)、金屬誘導晶化(MIC)和金屬誘導橫向晶化(MILC)等技術，其中，準分子激光退火技術由于獲得的多晶硅薄膜的質量較高而得到廣泛應用，其利用瞬間激光脈沖產生的高能量入射到非晶硅(a-Si)薄膜表面，僅在薄膜表層100nm厚的深度產生熱能效應，使a-Si薄膜在瞬間達到1000℃左右，從而實現a-Si向p-Si的轉變。準分子激光退火晶化的機理為：激光輻射到a-Si的表面，使其表面在溫度到達熔點時即達到了晶化域值能量密度Ec。a-Si在激光輻射下吸收能量，激發了不平衡的電子-空穴對，增加了自由電子的導電能量，熱電子-空穴對在熱化時間內用無輻射復合的途徑將自己的能量傳給晶格，導致近表層極其迅速的升溫，由于非晶硅材料具有大量的隙態和深能級，無輻射躍遷是主要的復合過程，因而具有較高的光熱轉換效率，若激光的能量密度達到域值能量密度Ec時，即半導體加熱至熔點溫度，薄膜的表面會熔化，熔化的前沿會以約10m/s的速度深入材料內部，經過激光照射，薄膜形成一定深度的融層，停止照射后，融層開始以108～1010K/s的速度冷卻，而固相和液相之間的界面將以1～2m/s的速度回到表面，冷卻之后薄膜晶化為多晶，隨著激光能量密度的增大，晶粒的尺寸增大，當非晶薄膜完全熔化時，薄膜晶化為微晶或多晶，若激光能量密度小于域值能量密度Ec，即所吸收的能量不足以使表面溫度升至熔點，則薄膜不發生晶化。目前準分子激光退火結晶后，多晶硅薄膜的晶粒尺寸和均勻性的測量是通過取樣切片泡酸后送掃描電子顯微鏡(Scanning Electronic Microscopy,SEM)進行分析，雖然可以精確的獲得結晶的尺寸和均勻性，但分析周期長、成本高、且測量效率受掃描電子顯微鏡產能的影響。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置，結構簡單，可快速有效的分析出多晶硅薄膜的晶粒尺寸和結晶均勻性。本專利技術的目的還在于提供一種多晶硅晶粒的尺寸測量方法，易于操作，可快速有效的分析出多晶硅薄膜的晶粒尺寸和結晶均勻性。為實現上述目的，本專利技術提供一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置，包括載臺、設于所述載臺上方的光源、及一光譜儀；所述光譜儀包括本體及位于所述載臺上方且與本體相連的光線采集元件；所述載臺用于放置多晶硅薄膜基板，所述多晶硅薄膜基板包括襯底基板及設于所述襯底基板上的多晶硅薄膜；所述光源用于向所述多晶硅薄膜射出與所述多晶硅薄膜的夾角為α的入射光線；所述光譜儀通過光線采集元件采集從所述多晶硅薄膜上反射回來的與所述多晶硅薄膜的夾角為β的衍射光線，并通過本體分析出采集到的光線的光譜圖，所述光譜圖中的峰值波長即為所述衍射光線的波長λi；從而可按照反射光柵公式d(cosα+cosβ)＝nλi計算出多晶硅晶粒的粒徑d＝nλi/(cosα+cosβ)，n＝1。所述α的范圍為大于0度小于90度，所述β的范圍為大于0度小于90度。所述多晶硅晶粒尺寸測量裝置適用于測量的多晶硅晶粒的粒徑范圍是大于或等于200nm。所述光源向所述多晶硅薄膜射出的入射光線為白光。本專利技術還提供一種多晶硅晶粒的尺寸測量方法包括如下步驟：步驟1、提供一多晶硅晶粒尺寸測量裝置，包括載臺、設于所述載臺上方的光源、及一光譜儀；所述光譜儀包括本體及位于所述載臺上方且與本體相連的光線采集元件；步驟2、提供一多晶硅薄膜基板，所述多晶硅薄膜基板包括襯底基板及設于所述襯底基板上的多晶硅薄膜，將所述多晶硅薄膜基板放置于所述載臺上；所述光源向所述多晶硅薄膜射出與所述多晶硅薄膜的夾角為α的入射光線；所述光譜儀通過光線采集元件采集從所述多晶硅薄膜上反射回來的與所述多晶硅薄膜的夾角為β的衍射光線，并通過本體分析出采集到的光線的光譜圖，所述光譜圖中的峰值波長即為所述衍射光線的波長λi；步驟3、按照反射光柵公式d(cosα+cosβ)＝nλi計算出多晶硅晶粒的粒徑d＝nλi/(cosα+cosβ)，n＝1。所述多晶硅晶粒的尺寸測量方法還包括：步驟4、按照所述步驟1至步驟3的操作，在所述多晶硅薄膜上選取n個區域進行測量，得到n個區域的多晶硅晶粒的粒徑dx，x為1～n的整數；按照公式U％＝n[Max(dx)-Min(dx)]/(2Σdx)×100％，計算出多晶硅薄膜的結晶均勻性U％，其中，Max(dx)為n個區域中最大的多晶硅晶粒的粒徑，Min(dx)為n個區域中最小的多晶硅晶粒的粒徑。所述α的范圍為大于0度小于90度，所述β的范圍為大于0度小于90度。所述多晶硅晶粒的尺寸測量方法適用于測量的多晶硅晶粒的粒徑范圍是大于或等于200nm。所述光源向所述多晶硅薄膜射出的入射光線為白光。本專利技術的有益效果：本專利技術提供的一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置及多晶硅晶粒的尺寸測量方法，所述多晶硅晶粒尺寸測量裝置的結構簡單，所述多晶硅晶粒的尺寸測量方法易于操作，利用光學原理測量多晶硅晶粒尺寸，可快速有效的分析出多晶硅薄膜的晶粒尺寸和結晶均勻性，減少了切片、泡酸和掃描電子顯微鏡測試環節，提高多晶硅晶粒尺寸測量效率和降低生產成本，并可對生產過程中多晶硅薄膜的結晶質量進行量化性實時監控。為了能更進一步了解本專利技術的特征以及
技術實現思路
，請參閱以下有關本專利技術的詳細說明與附圖，然而附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本專利技術加以限制。附圖說明下面結合附圖，通過對本專利技術的具體實施方式詳細描述，將使本專利技術的技術方案及其它有益效果顯而易見。附圖中，圖1為本專利技術的多晶硅晶粒尺寸測量裝置的結構示意圖；圖2為本專利技術的多晶硅晶粒尺寸測量裝置的工作原理示意圖；圖3為本專利技術的多晶硅晶粒的尺寸測量方法的流程圖。具體實施方式為更進一步闡述本專利技術所采取的技術手段及其效果，以下結合本專利技術的優選實施例及其附圖進行詳細描述。由于多晶硅薄膜的晶粒相對均一，并呈周期性分布，且多晶硅薄膜中相鄰晶粒的臨界處(即晶界)可以對入射光的反射光進行衍射，表現出類似于反射光柵的性質，因此，本專利技術基于反射光柵的光學原理來設計一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置。請參閱圖1-2，本專利技術提供一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置，包括載臺10、設于所述載臺10上方的光源20、及一光譜儀31；所述光譜儀31包括本體(未圖示)及位于所述載臺10上方且與本體相連的光線采集元件30；所述載臺10用于放置多晶硅薄膜基板40，所述多晶硅薄膜基本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置，其特征在于，包括載臺(10)、設于所述載臺(10)上方的光源(20)、及一光譜儀(31)；所述光譜儀(31)包括本體及位于所述載臺(10)上方且與本體相連的光線采集元件(30)；所述載臺(10)用于放置多晶硅薄膜基板(40)，所述多晶硅薄膜基板(40)包括襯底基板(41)及設于所述襯底基板(41)上的多晶硅薄膜(42)；所述光源(20)用于向所述多晶硅薄膜(42)射出與所述多晶硅薄膜(42)的夾角為α的入射光線；所述光譜儀(31)通過光線采集元件(30)采集從所述多晶硅薄膜(42)上反射回來的與所述多晶硅薄膜(42)的夾角為β的衍射光線，并通過本體分析出采集到的光線的光譜圖，所述光譜圖中的峰值波長即為所述衍射光線的波長λi；從而可按照反射光柵公式d(cosα+cosβ)＝nλi計算出多晶硅晶粒的粒徑d＝nλi/(cosα+cosβ)，n＝1。
【技術特征摘要】
1.一種多晶硅晶粒尺寸測量裝置，其特征在于，包括載臺(10)、設于所述載臺(10)上方的光源(20)、及一光譜儀(31)；所述光譜儀(31)包括本體及位于所述載臺(10)上方且與本體相連的光線采集元件(30)；所述載臺(10)用于放置多晶硅薄膜基板(40)，所述多晶硅薄膜基板(40)包括襯底基板(41)及設于所述襯底基板(41)上的多晶硅薄膜(42)；所述光源(20)用于向所述多晶硅薄膜(42)射出與所述多晶硅薄膜(42)的夾角為α的入射光線；所述光譜儀(31)通過光線采集元件(30)采集從所述多晶硅薄膜(42)上反射回來的與所述多晶硅薄膜(42)的夾角為β的衍射光線，并通過本體分析出采集到的光線的光譜圖，所述光譜圖中的峰值波長即為所述衍射光線的波長λi；從而可按照反射光柵公式d(cosα+cosβ)＝nλi計算出多晶硅晶粒的粒徑d＝nλi/(cosα+cosβ)，n＝1。2.如權利要求1所述的多晶硅晶粒尺寸測量裝置，其特征在于，所述α的范圍為大于0度小于90度，所述β的范圍為大于0度小于90度。3.如權利要求1所述的多晶硅晶粒尺寸測量裝置，其特征在于，適用于測量的多晶硅晶粒的粒徑范圍是大于或等于200nm。4.如權利要求1所述的多晶硅晶粒尺寸測量裝置，其特征在于，所述光源(20)向所述多晶硅薄膜(42)射出的入射光線為白光。5.一種多晶硅晶粒的尺寸測量方法，其特征在于，包括如下步驟：步驟1、提供一多晶硅晶粒尺寸測量裝置，包括載臺(10)、及設于所述載臺(10)上方的光源(20)、及一光譜儀(31)；所述光譜儀(31)包括本體及位于所述載臺(10)上方且與本體相連的光線采集元件(30)；步...
【專利技術屬性】
技術研發人員：余宏萍，
申請(專利權)人：武漢華星光電技術有限公司，
類型：發明
國別省市：湖北;42
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