[发明专利]使用叠加扫描元件的单次扫描线扫描结晶法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2010年6月3日提交的美国临时申请号61/351,065和2010年6月14日提交的美国临时申请号61/354,299的优先权。

本文引用的所有专利、专利申请、专利公布以及出版物以全文引用的方式并入本文。在本申请的教义与所并入文件的教义之间矛盾的情况下，应以本申请的教义为准。

背景

先前的商业化薄膜激光结晶法需要每个单位面积的膜使用多个脉冲来实现完全结晶。所述方法的实例包括线束准分子激光退火(excimer laser annealing；ELA)和顺序侧向固化(sequential lateral solidification；SLS)。为提高处理量，这些工艺优选以使得膜中的各区域仅被扫描一次的方式来进行(即，单次扫描工艺)。在实践中，这通常意谓将样品负载在载台上并以恒定速度扫描，同时以重叠光束脉冲射中膜表面。此外，激光通常以恒定的重复率操作以便使功率输出和处理量达到最大。因此，对于所述方法，脉冲间的重叠在整个膜上是相同的。举例来说，在典型的ELA工艺中，光束在整个膜上可重叠约95%；在使用2D投影光学器件的典型双击(2-shot)SLS工艺中，光束(如本文所用，双击SLS是指需要两个脉冲来实现膜的完全结晶的SLS方案，换句话说，每个单位面积的膜被至多两个激光脉冲照射)可在整个膜上重叠约50%(参见例如美国专利6,908,835,“Method and System for Providing a Single-Scan,Continuous Motion Sequential Lateral Solidification”)；并且在典型的线扫描SLS工艺中，光束可在整个膜上重叠少于50%(对于双击SLS)(参见例如美国专利7,029,996“Methods for Producing Uniform Large-Grained and Gain Boundary Location Manipulated Polycrystalline Thin Film Semiconductors Using Sequential Lateral Solidification”)或者在整个膜上重叠多于50%(对于定向SLS)(参见例如美国专利6,322,625“Crystallization Processing of Semiconductor Film Regions on a Substrate,and Devices Made Therewith”)。

举例来说，双击线扫描SLS工艺的示意图在图1a中示出。图1a示出膜105上的一系列脉冲100。如图1a中所示，脉冲之间的重叠少于50%。因此，在4μm步长(即各脉冲沿方向101移动4μm)和6kHz脉冲重复率下，载台以2.4cm/s移动以使膜完全结晶。因此，在给定某一侧向生长长度和某一激光重复率的情况下，扫描速度对于适当产生所需的微结构至关重要；为获得定向材料(如本文所用，定向SLS是指侧向生长的晶粒的集合由与侧向生长的晶粒部分重叠的其它激光脉冲重复外延延伸的SLS方案)，扫描速度须使得脉冲之间的重叠超过50%，而为获得双击微结构，扫描速度须使得脉冲之间的重叠少于50%，但高于0%。

如上述完全结晶的膜可用于制造通常为矩阵型装置的大面积电子器件应用，诸如平板显示器和X射线感应器。一个实例是用于液晶显示器(LCD)或有机发光二极管(OLED)显示器的主动矩阵底板，其中所述矩阵中的节点对应于像素薄膜晶体管(TFT)或像素电路。在制造过程中，除去像素TFT或电路之间的Si以允许透光。因此，结晶膜中的大区域得不到使用。

与上述方法相反，另一类型的结晶方案选择性区域结晶法(SAC)使用样品对准技术(例如使用光学检测来定位基准或某些结晶特征)以使得能够仅使膜中用于在矩阵型大面积电子装置中制造后续装置或电路的那些区域选择性结晶。因此，引导光束脉冲以使稍后用于制造矩阵中的一个或多个节点(例如单个柱)的区域结晶。因此，通过仅使像素TFT或电路选择性结晶和通过跳过其间的区域，可以需要较少的脉冲来使样品结晶，从而可能产生较高的处理量。