[发明专利]激光晶化光路系统、低温多晶硅薄膜及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及激光晶化领域，特别涉及一种激光晶化光路系统、及用其制备低温多晶硅薄膜的方法及所述低温多晶硅薄膜。

背景技术

多晶硅(p-Si)薄膜具有远大于非晶硅(a-Si)、并与单晶硅可相比拟的高载流子迁移率，常代替非晶硅应用于薄膜晶体管(TFT)的有源层，因此在集成周边驱动的有源液晶显示(AMLCD)和有源有机发光二极管(AMOLED)中具有非常重要的应用。平板显示器的多晶硅薄膜的衬底是难以承受高温工艺的玻璃，在此条件限制下，低温多晶硅(LTPS)技术是业界必然的选择。

就目前的技术而言，低温多晶硅技术主要有以下几种：快速退火固相晶化法(RTA)；准分子激光退火晶化法(ELA)；金属诱导横向结晶(MILC)；热丝催化化学气相沉积(Cat-CVD)等。由准分子退火晶化技术为代表的激光晶化技术具有较快的晶化速率、不对基板造成损伤和无污染等特点，是目前有源矩阵液晶显示(AMLCD)和有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)产业中应用最为广泛的低温多晶硅薄膜制备技术。

在制备多晶硅薄膜的激光退火(laser annealing)工艺研究中，为了生长大晶粒和晶界控制，许多研究都不约而同地朝向温度梯度(Thermal Gradient)的控制。温度梯度的控制，是触发晶粒超级横向成长的基本条件，其原理是：在激光照射阶段，通过各种方法改变非晶硅膜层的不同区域所吸收激光能量，在非晶硅膜层不同的区域间形成温度梯度；在随后的冷却再结晶阶段，膜层的晶粒由较低温的区域往较高温的区域横向生长。超级横向晶化是包括准分子激光退火(Excimer Laser Annealing,ELA)、控制超级横向晶化(Controlled Super Lateral Grown，C-SLG)和循序性横向生长(Sequential Lateral Solidification，SLS)等工艺技术的基础，它可以分为两大类，一类是由基板端的改变来实现超级横向晶化，包括：局部改变非晶硅层反射率、局部改变非晶硅厚度和局部改变基板热传导分布等，另一类是由激光系统端的工艺改变来实现超级横向晶化，包括：加相位移光学镜片、加相位掩膜板和光束干涉等方法。与由基板端的改变实现超级横向晶化相比，由激光系统端的改变实现超级横向晶化方法具有工艺简单和不会对多晶硅膜层造成附带不良影响的优点，但同时具有激光系统端设计复杂，激光光能利用率低和光强分布不稳定等缺点。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种结构设计简单、激光光能利用率高和光强分布稳定的激光晶化光路系统。

本发明实施例的目的在于还提供一种低温多晶硅薄膜及其制备方法，非晶硅薄膜在激光器光束的照射下，发生超级横向生长，成长为晶粒尺寸大、分布均匀的低温多晶硅薄膜。

首先，本发明实施例提供的一种激光晶化光路系统，在所述激光晶化光路系统中设置有干涉模块，所述干涉模块包括相互平行的第一全反镜、第二全反镜、及第一半透半反镜，所述第一半透半反镜设于第一全反镜与第二全反镜之间，所述第一全反镜的角度可调节，使用时调节所述第一全反镜的角度使其偏移所述平行方向。

可选地，所述第一全反镜安装在高精度的角度位移台上。

可选地，所述第一半透半反镜及第二全反镜与水平方向的夹角为45度。

可选地，所述第一全反镜、第一半透半反镜及第二全反镜安装在同一直线导轨上，所述第一全反镜、第一半透半反镜及第二全反镜之间的间距可调。

可选地，所述第一全反镜与第一半透半反镜之间的间距及第一半透半反 镜与第二全反镜之间的间距相同。

可选地，所述第一全反镜及第二全反镜为全反射平面镜，所述第一半透半反镜为半透射半反射平面镜。

可选地，还依次包括扩束模块、混光模块、均束模块、光束整形模块及投影模块，在所述均束模块与光束整形模块之间设置所述干涉模块，所述混光模块为至少两台激光器发出的激光混光。

可选地，所述激光器为脉冲激光器或连续光激光器。

其次，本发明还提供了一种制备低温多晶硅薄膜的方法，包括：

形成位于玻璃基板缓冲层之上的非晶硅薄膜，

采用如上任一项所述的激光晶化光路系统对所述非晶硅薄膜进行激光照射，形成所述低温多晶硅薄膜。

最后，本发明还提供了一种低温多晶硅薄膜，其特征在于，所述低温多晶硅薄膜采用如上所述的制备方法得到。