[发明专利]处理膜的系统和方法以及薄膜

说明书

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.ξ119(e)要求下面申请的优先权，该申请 的全部内容通过引用的方式结合到本申请中：2005年12月5日提交 的标题为“Scheme for Crystallizing Films Using a Continuous-Wave Light Source Compatible with Glass Substrates and Existing Precision Stages”的美国临时专利申请No.60/742,276。

技术领域

提供了处理膜的系统和方法以及薄膜。

背景技术

最近几年中，已经研究了用于结晶化或者提高非晶或多晶半导体 膜的结晶度的各种技术。这样的结晶化薄膜可以用来制造多种器件， 例如图像传感器和有源矩阵液晶显示器(″AMLCD″)。在后者中， 在适当透明的基底上制造规则的薄膜晶体管(TFT)阵列，并且每个 晶体管作为一个像素控制器。

采用不同的激光工艺包括准分子激光退火(excimer laser annealing(″ELA″))和顺序性横向凝固(sequential lateral solidification(″SLS″))工艺对结晶半导体膜例如硅膜进行处理，以 提供用于液晶显示器的像素。SLS更适于处理用于AMLCD以及有 机发光二极管(″OLED″)器件的薄膜。

在ELA中，通过准分子激光照射膜的一个区域以部分熔化该 膜，该部分随后会结晶化。该工艺典型地采用一个长而窄的光束形 状，该光束形状在整个基底表面上连续行进，以致于该光束可能穿过 表面以单次扫描照射整个半导体膜。该硅膜被照射多次以产生具有均 匀晶粒尺寸的随机多晶膜。ELA形成小颗粒的多晶膜；然而，该方 法经常受困于微结构的不均匀性，这是由脉冲到脉冲能量密度变化和 /或不均匀的光束强度分布导致的。图6A示出可以采用ELA获得的 随机微结构，该附图和后面的附图都不是按照比例绘制的，实质上应 当是示例性的。

SLS是一种脉冲激光结晶化工艺，其能在基底上形成具有大且均 匀晶粒的高质量的多晶膜，并且基底是不耐热的基底，例如玻璃和塑 料。顺序性横向结晶(SLS)采用控制激光脉冲来完全熔化基底上的 非晶或多晶膜的一个区域。该被熔化的膜区域然后横向结晶化为固化 的横向列微结构或多个位置可控的大面积单晶区域。通常情况下，该 熔化/结晶化工艺通过大量的激光脉冲在整个大薄膜的表面上被连续 重复。基底上加工的膜随后用来生产一个大显示器，或者甚至分割来 生产多个显示器，每个显示器用来在给定器件中提供视觉输出。图 6B-6D示出可以通过SLS得到的在具有不同微结构的膜内制造的 TFT的示意图。下面对SLS工艺进行更详细的描述。

SLS系统和方法在商业应用上的潜在成功与其生产量有关系，能 够以该生产量生产期望的微结构和织构。生产具有该微结构的膜所花 费的能量和时间也与生产薄膜的成本有关；通常情况下，越快速、有 效地生产膜，那么在给定的时间段内就可以生产越多的膜，从而能够 得到更高的产量和由此更高的潜在效益。

发明内容

本申请描述处理薄膜的系统和方法以及薄膜。

在一些实施例中，提供了处理薄膜的一种方法，该方法包括：在 膜中限定要被预结晶化的多个间隔开的区域，该膜位于基底上并能够 通过激光诱导熔化；产生具有一定通量(fluence)的激光束，选择 该通量以在膜中形成固体和液体的混合物，并且在被照射的区域中， 在整个膜厚度上，使该膜的一部分被熔化；相对于激光束定位该膜， 以准备至少部分地预结晶化所述多个间隔开的区域中的第一区域；将 该激光束沿着激光束光路引导到移动的至少部分反射的光学元件上， 该移动的光学元件使该光束改变方向，以便用该光束沿着第一方向以 第一速度扫描该第一区域中的第一部分，其中选择该第一速度以便该 光束照射并在第一区域的第一部分形成固体和液体的混合物，其中所 述第一区域的第一部分在冷却时形成晶粒，该晶粒在至少单独一个方 向上具有占主导地位的相同的结晶取向；以及采用激光诱导熔化来结 晶化该第一区域的至少第一部分。