【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種加工半導(dǎo)體薄膜材料的方法和系統(tǒng),特別是使用激光照射和帶有被照射的半導(dǎo)體膜的基底的連續(xù)運(yùn)動(dòng),從在基底上的非晶或多晶薄膜形成大晶粒、晶粒形狀和晶界位置可控的半導(dǎo)體薄膜。
技術(shù)介紹
在半導(dǎo)體處理領(lǐng)域,有數(shù)種嘗試來使用激光將薄的非晶硅膜轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑ぁ@纾贘ames等的“Crystalline Si Films for IntegratedActive-Matrix Liquid-Crystal Displays”,11 MRS Bulletin 39(1996)中,描述了傳統(tǒng)激發(fā)激光退火技術(shù)的概況。在該傳統(tǒng)系統(tǒng)中,激發(fā)激光束形成一個(gè)長的橫截面的光束形狀,典型的是長最多30cm,寬50μm或更大。該成形光束在一個(gè)單晶硅樣品上步進(jìn)(例如,通過移動(dòng)樣品)完成其熔化和靠樣品的再凝固完成晶粒形狀和晶界受控多晶硅的形成。有幾個(gè)原因使得使用傳統(tǒng)的激光退火技術(shù)生產(chǎn)多晶硅有問題。首先,該方法產(chǎn)生的多晶硅通常是小晶粒,無序微觀結(jié)構(gòu)的(例如晶粒形狀和晶界位置的控制很差),有不均勻的晶粒大小,因此導(dǎo)致不好和不均勻的結(jié)構(gòu),并因此降低產(chǎn)量。第二,為了得到需要質(zhì)量的晶粒形狀和晶界位置可控的多晶薄膜,生產(chǎn)該薄膜的生產(chǎn)產(chǎn)量必須保持非常低。而且,該方法通常需要控制氣氛和預(yù)熱非晶硅樣品,會(huì)導(dǎo)致降低生產(chǎn)的速度。因此在該領(lǐng)域存在一種需求,即用更高的生產(chǎn)效率、將非晶或多晶半導(dǎo)體薄膜生產(chǎn)為高質(zhì)量的、多晶或單晶半導(dǎo)體硅薄膜的方法和裝置。同樣存在一種需求,即生產(chǎn)用于制造高性能裝置,如用于液晶顯示屏的薄膜晶體管排列的,更大或更均勻微觀結(jié)構(gòu)的多晶硅薄膜的制造方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)的一個(gè) ...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在基底上加工硅薄膜樣品的方法,在硅薄膜上具有一個(gè)不生長籽晶的表面部分,膜樣品有一個(gè)第一邊緣和一個(gè)第二邊緣,該方法包括如下步驟:(a)控制一個(gè)照射光束發(fā)生器以一個(gè)預(yù)定的重復(fù)速度、發(fā)射連續(xù)照射光束脈沖;(b)屏蔽每一個(gè)照射光束脈沖確 定第一多個(gè)子光束和第二多個(gè)子光束,每一照射脈沖的第一和第二子光束被供給照射膜樣品,并具有足夠穿過其整個(gè)厚度、熔化膜樣品的照射部分的強(qiáng)度;(c)以一個(gè)恒定預(yù)定速度連續(xù)掃描,使得在第一邊緣和第二邊緣之間、在膜樣品的掃描方向、膜樣品發(fā)生照射光 束脈沖的第一和第二子光束的一個(gè)連續(xù)沖擊;(d)在步驟(c)中,用照射光束脈沖的第一子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第一區(qū),使得第一區(qū)的穿過其厚度熔化并留下在與多個(gè)第一區(qū)分別相鄰的未照射區(qū);(e)在步驟(c)中,允許每一第一區(qū)通過照射光束脈 沖的每個(gè)第一子光束照射到再凝固和結(jié)晶;和(f)在步驟(e)中,用照射光束脈沖的第二子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第二區(qū),使得第二區(qū)穿過其厚度被熔化,其中每一個(gè)第二區(qū)與其中一個(gè)分別成對(duì)的再凝固和結(jié)晶的第一區(qū)和其中分別未照射區(qū)域部分重疊。
【技術(shù)特征摘要】
1.一種在基底上加工硅薄膜樣品的方法,在硅薄膜上具有一個(gè)不生長籽晶的表面部分,膜樣品有一個(gè)第一邊緣和一個(gè)第二邊緣,該方法包括如下步驟(a)控制一個(gè)照射光束發(fā)生器以一個(gè)預(yù)定的重復(fù)速度、發(fā)射連續(xù)照射光束脈沖;(b)屏蔽每一個(gè)照射光束脈沖確定第一多個(gè)子光束和第二多個(gè)子光束,每一照射脈沖的第一和第二子光束被供給照射膜樣品,并具有足夠穿過其整個(gè)厚度、熔化膜樣品的照射部分的強(qiáng)度;(c)以一個(gè)恒定預(yù)定速度連續(xù)掃描,使得在第一邊緣和第二邊緣之間、在膜樣品的掃描方向、膜樣品發(fā)生照射光束脈沖的第一和第二子光束的一個(gè)連續(xù)沖擊;(d)在步驟(c)中,用照射光束脈沖的第一子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第一區(qū),使得第一區(qū)的穿過其厚度熔化并留下在與多個(gè)第一區(qū)分別相鄰的未照射區(qū);(e)在步驟(c)中,允許每一第一區(qū)通過照射光束脈沖的每個(gè)第一子光束照射到再凝固和結(jié)晶;和(f)在步驟(e)中,用照射光束脈沖的第二子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第二區(qū),使得第二區(qū)穿過其厚度被熔化,其中每一個(gè)第二區(qū)與其中一個(gè)分別成對(duì)的再凝固和結(jié)晶的第一區(qū)和其中分別未照射區(qū)域部分重疊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,還包括如下步驟(g)在步驟(f)中,通過第一子光束連續(xù)照射膜樣品的第三區(qū)到穿過其厚度完全熔化第三區(qū),每個(gè)第三區(qū)與分別一個(gè)重新凝固和結(jié)晶的第一區(qū)部分重疊,并還留下第三區(qū)之間分別相鄰的未照射區(qū)域。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,其中一個(gè)第一區(qū)和一個(gè)第三區(qū)靠著平行于掃描方向的第一線,其中一個(gè)第二區(qū)靠著平行于掃描方向的第二線,和其中的第一線從第二線通過一個(gè)補(bǔ)償延伸。4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法,還包括如下步驟(h)在步驟(g)中,允許每一個(gè)第二區(qū)通過每個(gè)照射光束脈沖的第一子光束照射到再凝固和結(jié)晶。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法,還包括如下步驟(i)在步驟(c)中,允許每一個(gè)第三區(qū)通過每個(gè)照射光束脈沖的第一子光束照射到再凝固和結(jié)晶;和(j)在步驟(h)和(i)中,用照射光束脈沖的第二子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第四區(qū),使得第四區(qū)穿過其厚度熔化,其中每一第四區(qū)與一個(gè)成對(duì)的再凝固和結(jié)晶的第三區(qū)和其中其他分別未照射區(qū)域部分重疊。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中的第一邊緣位于膜樣品的一邊,相對(duì)于第二邊緣所處膜樣品的一邊。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法,其中通過(f)的步驟(c)為連續(xù)的,直到由照射光束脈沖的第一和第二子光束的連續(xù)沖擊膜樣品通過膜樣品的第二邊緣,還包括如下步驟(k)從步驟(c)到步驟(f),定位膜樣品,使得照射光束脈沖的第一和第二子光束在關(guān)于膜樣品的膜樣品邊界外部的第一位置沖擊;和(l)在步驟(k)之后,定位膜樣品,使得對(duì)于膜樣品的第一和第二子光束的連續(xù)沖擊從第一位置移動(dòng)到第二位置,第二位置位于膜樣品邊界的外部。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法,其中在通過步驟(f)的步驟(c)和步驟(k)前,照射膜樣品的一個(gè)預(yù)定寬度的完全部分,穿過整個(gè)熔化厚度熔化和再凝固,膜樣品在完全部分的整個(gè)橫截面具有控制的結(jié)晶晶粒生長。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法,其中的特別方向延伸沿一個(gè)第一軸,其中,在步驟(l)中,膜樣品沿第二軸被移動(dòng),第一軸與第一軸垂直,和其中第二位置由離第一位置距離大致等于預(yù)定寬度來確定。10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法,還包括如下步驟(m)步驟(l)后,以恒定的預(yù)定速度連續(xù)掃描膜樣品,使得照射光束脈沖的連續(xù)沖擊在第二邊緣和第一邊緣之間的其他方向發(fā)生,其他方向與掃描方向相對(duì),和(n)在步驟(m)中,用照射光束脈沖的第二子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第五區(qū),使得第五區(qū)穿過其厚度熔化并留下額外的、在分別相鄰的第五區(qū)之間的未照射區(qū)域;(o)在步驟(m)中,允許每一第五區(qū)通過照射光束脈沖的第二子光束照射到再凝固和結(jié)晶,和(p)在步驟(o)中,用照射光束脈沖的第一子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第六區(qū),使得第六區(qū)穿過其厚度被熔化,其中每一第六區(qū)與一個(gè)成對(duì)再凝固和結(jié)晶的第五區(qū)和其中的分別額外未照射區(qū)域部分重疊。11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其中的步驟(a)到(f)是沒有執(zhí)行對(duì)于膜樣品的照射光束脈沖的第一和第二子光束的沖擊的任何微調(diào)實(shí)現(xiàn)的。12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,還包括如下步驟(q)在步驟(g)中,允許每一第二區(qū)通過照射光束脈沖的第一子光束照射到再凝固和結(jié)晶;(r)將照射光束脈沖部分屏蔽為減弱強(qiáng)度的發(fā)射連續(xù)部分強(qiáng)度照射脈沖,使得當(dāng)連續(xù)部分強(qiáng)度照射脈沖照射膜樣品的一個(gè)特定區(qū)域時(shí),該特定區(qū)域的熔化少于膜樣品整個(gè)厚度;(s)步驟(q)和(r)后,分別用一個(gè)連續(xù)部分強(qiáng)度照射脈沖連續(xù)照射每個(gè)再凝固和結(jié)晶第二區(qū)。13.一種在基底上加工硅薄膜樣品的系統(tǒng),在硅薄膜上具有一個(gè)不生長籽晶的表面部分,膜樣品有一個(gè)第一邊緣和一個(gè)第二邊緣,該系統(tǒng)包括如下一個(gè)存儲(chǔ)器,儲(chǔ)存一個(gè)計(jì)算機(jī)程序;和一個(gè)處理裝置,執(zhí)行計(jì)算機(jī)程序完成下列步驟(a)控制一個(gè)照射光束發(fā)生器以一個(gè)預(yù)定的重復(fù)速度、發(fā)射連續(xù)照射光束脈沖,(b)屏蔽每一個(gè)照射光束脈沖確定第一多個(gè)子光束和第二多個(gè)子光束,每一照射脈沖的第一和第二子光束出被供給照射膜樣品,并具有足夠穿過其整個(gè)厚度、熔化膜樣品的照射部分的強(qiáng)度,(c)以一個(gè)恒定預(yù)定速度連續(xù)掃描,使得在第一邊緣和第二邊緣之間、在膜樣品的掃描方向、膜樣品發(fā)生照射光束脈沖的第一和第二子光束的一個(gè)連續(xù)沖擊,(d)在步驟(c)中,用照射光束脈沖的第一子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第一區(qū),使得第一區(qū)的穿過其厚度熔化并留下在與多個(gè)第一區(qū)分別相鄰的未照射區(qū)域,(e)在步驟(c)中,允許每一第一區(qū)通過照射光束脈沖的每個(gè)第一子光束照射到再凝固和結(jié)晶;和(f)在步驟(e)中,用照射光束脈沖的第二子光束連續(xù)照射膜樣品的多個(gè)第二區(qū),使得第二區(qū)穿過其厚度被熔化,其中每一個(gè)第二區(qū)與其中一個(gè)分別成對(duì)的再凝固和結(jié)晶的第一區(qū)和其中分別未照射區(qū)域部分重疊。14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng),在步驟(f)中,處理裝置用第一子光束連續(xù)照射膜樣品的第三區(qū)直至穿過其厚度完全熔化第三區(qū),每個(gè)第三區(qū)與一個(gè)分別成對(duì)的再凝固和結(jié)晶區(qū)第一區(qū)部分重疊,并還留下分別相鄰的第三區(qū)之間的未照射區(qū)域。15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的系統(tǒng),其中一個(gè)第一區(qū)和一個(gè)第三區(qū)靠著平行于掃描方向的...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:羅伯特S斯坡斯里,詹姆斯S埃姆,
申請(qǐng)(專利權(quán))人:紐約市哥倫比亞大學(xué)托管會(huì),埃尼維克公司,
類型:發(fā)明
國別省市:US[美國]
還沒有人留言評(píng)論。發(fā)表了對(duì)其他瀏覽者有用的留言會(huì)獲得科技券。