[发明专利]准分子激光退火装置及低温多晶硅薄膜的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体地，涉及一种准分子激光退火装置及低温多晶硅薄膜的制备方法。

背景技术

有机电致发光显示器凭据高画质、移动图像响应时间短、低功耗、宽视角及超轻超薄等优点，成为了未来显示技术的最好选择。目前有机电致发光显示器中，背板技术中多晶硅层的制作可以采用准分子激光退火，固相晶化，金属诱导晶化等多种制作方法。而采用准分子激光退火工艺，制备背板中晶体管的有源层的多晶硅薄膜是唯一已经实现量产的方法。

如图1所示，准分子激光退火装置，包括位于上方的激光产生单元1和位于下方的工艺腔室2，激光产生单元1产生的激光在工艺腔室2中对待处理衬底21进行退火处理，其中，待处理衬底21上布置有非晶硅薄膜23，待处理衬底21位于能够在三维空间中运动的工作台22上，通过工作台22的运动完成激光对待处理衬底21上液晶分子的退火；工艺腔室2中充满循环工艺气体24，例如，可以是氮气；工作台22设置与腔室基底25上，腔室基底25可以为大理石基底，另外工作台22与外部控制单元(图1中未示出)连接完成对工作台22的控制。

在过去的准分子激光退火工艺研究中，研究者一直致力于开发大晶粒的低温多晶硅，以便能够得到迁移率较高的低温多晶硅晶体管。现有技术表明准分子激光退火装置的输出波长、脉宽，能量分布及均匀性、能量密度、脉冲频率，原始非晶硅膜的制备方法及其厚度、去氢方法，退火气氛等因素，对结晶膜的质量都有一定的影响。

但退火时间对形成大晶粒的低温多晶硅影响较大，例如，如图1所示，激光的照射下非晶硅薄膜23具有较高温度(1000℃以上)，但待处理衬底21的温度较低(通常为室温)，由于非晶硅薄膜23与待处理衬底21的直接接触且两者的温度差较大，非晶硅薄膜23的热量迅速传导至待处理衬底21，并由待处理衬底21传导至工作台22，从而使非晶硅薄膜23的退火温度快速降低，有效退火时间变短，难以形成较大晶粒的低分子多晶硅。

发明内容

解决上述问题所采用的技术方案是一种准分子激光退火装置，包括：激光产生单元和工艺腔室，在所述工艺腔室中设有工作台，在所述工作台上设有加热单元。

优选的是，所述加热单元包括陶瓷加热基板。

优选的是，所述陶瓷加热基板包括高温共烧多层陶瓷基板或低温共烧多层陶瓷基板。

优选的是，所述陶瓷加热基板包括：氧化铝陶瓷基；布置于所述氧化铝陶瓷基板中的钨电阻；用于将所述钨电阻与电源连接进行供电的镍丝引线。

本发明的另一个目的是提供一种低温多晶硅薄膜的制备方法，包括以下步骤：

采用沉积的方法在衬底形成非晶硅薄膜；

对所述非晶硅薄膜进行加热；

采用准分子激光退火装的加热单元将所述衬底加热至预定温度并保温；

利用准分子激光退火装置对所述非晶硅薄膜进行退火。

优选的是，所述对所述非晶硅薄膜进行加热的步骤包括在400-500℃下，加热0.5-3h。

优选的是，所述预定温度为500-600℃。

优选的是，所述的退火包括：激光束照射并扫描该非晶硅薄膜，将所述非晶硅薄膜熔化，并使非晶硅薄膜重新结晶形成多晶硅晶粒。

优选的是，所述退火条件为：采用氯化氙激光器，波长为308nm，激光脉冲频率为500Hz，重叠率为92-98％，激光扫描速率为4-16mm/s,激光能量密度为300-500mJ/cm²。

本发明的准分子激光退火装置，由于在工作台上设有加热单元，该加热单元在对待处理衬底进行退火过程中将衬底加热，减少待处理衬底与非晶硅薄膜之间的温度差、激光照射在非晶硅薄膜产生的热量不会快速的传导至衬底，减缓非晶硅薄膜的温度降低速度、延长了退火时间，有利于将熔化的非晶硅退火形成大晶粒的多晶硅薄膜；由于本发明的低温多晶硅薄膜的制备方法采用该准分子激光退火装置，能够获得大晶粒的多晶硅薄膜，从而能够得到迁移率较高的多晶硅薄膜晶体管。

附图说明

图1为现有技术中准分子激光退火装置结构示意图；

图2为本发明实施例1和实施例2中准分子激光退火装置结构示意图；

图3为本发明实施例1或2中待处理玻璃衬底上各功能层的结构示意图；

附图标记说明：

1.激光产生单元；2.工艺腔室；21.待处理衬底(玻璃衬底)；22.工作台；23.非晶硅薄膜；24.工艺气体；25.腔室基底；26.加热单元；27.氮化硅层；28.二氧化硅层。

具体实施方式