專利名稱：制備薄膜半導體器件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及薄膜半導體器件的制備方法，特別涉及一種制備薄膜半導體器件的方法，該方法包括使半導體薄膜結晶的退火步驟。
背景技術：
在諸如液晶顯示器(LCD)和有機電致發(fā)光(EL)顯示器等平板顯示器中，薄膜晶體管(TFT)用作多像素有源矩陣顯示器的開關元件。TFT分類為多晶硅TFT，其具有由多晶硅(poly-Si)或微晶硅(μc-Si)構成的有源區(qū)；及非晶硅TFT，其具有由非晶硅(非晶Si)構成的有源區(qū)。多晶硅TFT的載流子遷移率比非晶硅TFT的載流子遷移率高10至100倍，因而多晶硅TFT作為開關元件的材料是優(yōu)異的。因此，在上述平板顯示器中，更期望利用多晶硅TFT作為開關元件，以提高圖像顯示的分辨率并實現(xiàn)平板系統(tǒng)(system-on-panel)技術，即通過提供各種功能和電路于顯示基板上以賦予顯示器以各種功能的技術。
制備上述多晶硅TFT技術的實例是所謂的低溫多晶硅工藝，其僅利用最大為600℃的溫度。低溫多晶硅工藝得到研發(fā)并已經(jīng)進行實際應用。根據(jù)該工藝，不再必須使用昂貴盡管耐熱性高的由石英、單晶硅等構成的基板，因此能夠以低成本制備高分辨率的平板顯示器。
這里，在低溫硅工藝中，半導體薄膜是通過涉及等離子體沉積而無需加熱的CVD方法形成的。因而所得半導體薄膜含有氫。在后續(xù)步驟中，半導體薄膜在450℃或更高溫度下退火幾個小時，以除去半導體薄膜中所含有的氫(脫氫退火)。緊接著，通過準分子激光輻射進行結晶退火，以使半導體薄膜結晶。在結晶退火過程中，對大基板進行脈沖輻射，同時移動激光輻射的區(qū)域，以使基板表面均勻地受到激光輻射，并使基板整個表面的晶體尺寸均勻(參照日本待審專利申請公開No.2000-340506，第0021段)。
如上所述，在低溫多晶硅工藝中，在利用激光的結晶退火之前，進行脫氫退火，以防止氫燒蝕，即結晶退火過程中因激光輻射而蒸發(fā)的氫對薄膜造成的破壞。
該工藝的另一實例包括逐漸增加激光輻射的能量，以同時進行脫氫退火和結晶退火。據(jù)報道，在三個步驟中通過增加準分子激光輻射的能量即150mJ/cm2、300mJ/cm2和375mJ/cm2，使氫含量降低到背景水平(參見P.Mei等人的Appl.Phys.Lett.(US)，F(xiàn)ebruary 28，1994，vol.64(9)，pp.1132-1134)。

發(fā)明內容
近年來，采用在所謂“母體玻璃”的大基板上成批地制備大量元件的工藝來增加制備平板顯示器的生產(chǎn)率。該工藝的缺點是難于傳遞大玻璃基板并且增加設備的規(guī)模。為了克服這個缺點，已經(jīng)研究了一種利用易于處理的塑料基板替代玻璃基板的工藝。由于塑料基板柔軟，所以它可以通過輥對輥(roll-to-roll)技術進行處理，而且利用塑料基板還可以顯著地降低設備的成本。
然而，即使在上述公開號為No.2000-340506的日本待審專利申請所描述的低溫多晶硅工藝中，脫氫退火工藝仍然需要在450℃或更高溫度下進行幾個小時。該溫度高于大多數(shù)塑料材料的耐熱溫度，因而，即使通過低溫多晶硅工藝也不容易實現(xiàn)利用塑料基板的工藝。
在分三步調節(jié)輻射能量的上述P.Mei等人公開的工藝中，報道了因為燒蝕而破壞半導體薄膜的情形。因而，為了在該工藝的退火過程中防止燒蝕，期望在多于三個步驟中調整輻射能量，從而不能實現(xiàn)所需的生產(chǎn)率。具體地，該文件公開了在退火過程中使用308nm的準分子激光束。然而，該波長的激光束被迅速地吸收到半導體薄膜的表面層中。因此，為了避免半導體薄膜的燒蝕，應當在大量階段中調整輻射能量。然而，不再可能獲得實際的生產(chǎn)率。
從而，想獲得一種包括使非晶半導體薄膜結晶的制備薄膜半導體器件的方法，該方法還利用低溫工藝并使得工藝步驟成流線型。
制備薄膜半導體器件的方法包括采用激光束輻射非晶半導體薄膜的退火步驟以使得非晶半導體薄膜結晶。在退火步驟中，半導體薄膜連續(xù)地受到激光束輻射并同時變換受到激光束以預定速度輻射的半導體薄膜的位置，從而可以從受到激光束輻射的區(qū)域中除去過剩氫并且在半導體薄膜中不發(fā)生氫離子的蒸發(fā)和擴散。
該方法避免了在半導體薄膜中由于激光輻射產(chǎn)生的熱對基板的影響。通過連續(xù)地采用激光束輻射，在受到激光束Lh輻射的區(qū)域中過剩氫在固相-液相界面處從固相側向液相側擴散并隨著激光束Lh的移動而進行變換，從而過剩氫在半導體薄膜內部連續(xù)地移動。因而，從結晶區(qū)域中將過剩氫除去。不再需要在450℃或更高溫度下單獨進行幾個小時的脫氫退火。由于在已輻射的區(qū)域中剩余適量氫，所以在該退火步驟中在半導體薄膜的結晶區(qū)域中同時進行脫氫和氫化處理。
從而，根據(jù)上述方法，具有低溫耐熱性的材料可以用作與結晶半導體薄膜結合并且性能提高的半導體器件的基板。也就是，能夠利用塑料基板，并且能夠實現(xiàn)具有降低的設備成本的輥至輥大量生產(chǎn)工藝。
由于如上所述半導體薄膜同時進行結晶、脫氫和氫化處理，因此可以使得與結晶半導體薄膜結合的半導體薄膜器件的制備工藝成流線型，從而提高了生產(chǎn)率。


圖1A至1D是示出根據(jù)第一實施方式制備工藝步驟的橫截面圖；圖2是示出在退火步驟中多點輻射的平面圖；圖3是解釋通過退火步驟制備晶粒的平面圖；圖4A和4B是示出根據(jù)第一實施方式制備工藝步驟的橫截面圖；圖5A和5B是示出顯示器的制備步驟、在第一實施方式的步驟后進行的步驟的橫截面圖；圖6A至6D是示出根據(jù)第二實施方式制備工藝步驟的橫截面圖；圖7是示出退火步驟中多點輻射的平面圖。
具體實施例方式
現(xiàn)將參照附圖詳述本發(fā)明的優(yōu)選實施方案。在下面的每個實施方案中，以具有頂部柵極多晶硅TFT(top-gate poly-Si TFT)的半導體薄膜器件作為實例，并在每個實施方案中首先描述制備該薄膜半導體器件的方法。
<第一實施方案>
圖1A至1D是根據(jù)第一實施方案制備薄膜半導體器件的方法的工藝步驟的橫截面圖。將參照圖1A至1D描述該第一實施方案的步驟。
首先參照圖1A，制備用于形成薄膜半導體器件的基板1。該基板1可以由玻璃、石英、藍寶石、塑料或者諸如鋁或不銹鋼等金屬構成。用于絕緣的絕緣緩沖層3形成在基板1的主表面上以防止熱傳導至基板1。下面對基板1和緩沖層3進行詳細描述。
然后在較低沉積溫度下，通過沉積工藝在緩沖層3上形成由非晶硅制成的非晶半導體薄膜5。例如，可以利用等離子體增強的化學氣相沉積(PE-CVD)，在低于250℃的沉積溫度即普通塑料的耐熱溫度下，制備半導體薄膜5。
通過PE-CVD制備半導體薄膜5的實例如下沉積氣體和流速SiH4(10vol％)/H2＝50sccm沉積氣氛內部壓力200毫托基板溫度130℃RF功率20W沉積時間6.5分鐘半導體薄膜5由高氫含量的氫化非晶硅(a-Si:H)構成。
注意只要沉積溫度可以降低到較低水平，那么制備半導體薄膜5的方法不局限于上述PE-CVD技術。例如，可以通過涂覆方法制備半導體薄膜5。在涂覆方法中，例如，將聚硅烷和溶劑的混合物涂覆到基板1上的緩沖層3上，并且將已涂覆的混合物干燥并退火以形成半導體薄膜5。在如上述PE-CVD或涂覆方法的任何低溫沉積方法中，由氫化非晶硅(A-Si:H)構成的所得半導體薄膜5將含有大約0.5至15at％的氫，盡管該百分比隨著沉積條件而變化。
接下來，如圖1B所示，通過采用激光束Lh對半導體薄膜5中的選定區(qū)域5a輻射，對半導體薄膜5進行退火以使得半導體薄膜5結晶。
在該退火步驟中，以預定速度vt變換受到激光束Lh輻射的半導體薄膜5中的區(qū)域。這里，連續(xù)進行激光輻射從而形成結晶區(qū)域A，該結晶區(qū)域A是受到激光束Lh輻射的區(qū)域。根據(jù)該工藝，從受到激光束Lh輻射的區(qū)域中也就是區(qū)域A中可以除去過剩氫，并且不發(fā)生氫離子的蒸發(fā)或者擴散。
這里，短語“連續(xù)地對半導體薄膜5進行激光輻射”的含義包括激光束Lh以完全連續(xù)的方式而沒有任何停頓地進行移動的情況，還包括采用激光束Lh輻射過程中包含某一持續(xù)時間停頓的情況，該持續(xù)時間不足以使得受到輻射熔化的半導體薄膜5的區(qū)域完全凝固。換句話說，只要該條件滿足，具有比輻射時間短的停頓的輻射包括在“連續(xù)輻射”的定義中。例如，包括每100毫微秒輻射時間計的約10至約20毫微秒停頓的半導體薄膜5的輻射仍然包含在連續(xù)激光輻射的定義中。根據(jù)半導體薄膜的材料和厚度、激光束Lh的能量密度等適當調整與輻射時間相對的停頓的持續(xù)時間。當輻射包括停頓時，可以抑制對基板1進行激光輻射產(chǎn)生的熱的影響。應當注意到準分子激光束是脈沖波。約300Hz的脈沖波包括相對于25ns輻射時間的3300ns停頓。從而，采用準分子激光束時，激光束Lh輻射熔化的半導體薄膜5的區(qū)域完全凝固后，進行下一個的脈沖輻射。因而，準分子激光束不能應用于“連續(xù)輻射”。
施加到半導體薄膜5的激光束Lh的波長根據(jù)半導體薄膜5的厚度和吸收系數(shù)進行選擇，其中使得吸收系數(shù)為較低的水平以允許激光束Lh不僅在半導體薄膜5的表面層上沒有被吸收而且在深度方向的整個區(qū)域內也沒有被吸收。例如，如果由非晶硅構成的半導體薄膜5具有50nm的厚度，那么激光束Lh優(yōu)選具有350nm至470nm的波長。以這種方式，可以防止由于僅在半導體薄膜5的表面層中吸收激光束Lh和由于在薄膜中含有的氫擴散引起的燒蝕(破壞半導體薄膜5)引起的快速升溫。
具有上述波長的激光束Lh的振動源實例包括GaN化合物半導體激光振蕩器和YAG激光振蕩器。
采用激光束Lh輻射的半導體薄膜5的區(qū)域的變換速度vt設定為這樣的水平，以使得允許通過激光輻射施加到半導體薄膜5的熱量散失并且不會影響基板1并且實現(xiàn)半導體薄膜5的結晶化過程。從而，根據(jù)激光束Lh的能量設定速度vt。在上述實例中，如果激光束的能量約為1J/cm2，那么激光輻射半導體薄膜5的位置的變換速度將調整為0.1m/s至10m/s。
激光束Lh輻射半導體薄膜5的位置變換可以相對地移動。例如，固定激光束Lh時可以移動支撐半導體薄膜5的基板1，或者移動激光束Lh時可以固定基板1，從而變換受到激光束Lh輻射的位置。作為選擇，基板和激光束Lh都可以移動。
施加到半導體薄膜5上的激光束Lh的光點直徑?jīng)Q定于冷卻熔融的半導體材料過程中產(chǎn)生晶核的可能性。具體地，當通過激光束Lh的相對移動變換已輻射的位置時，通過激光輻射熔融的部分半導體材料順序地得到冷卻。即使在同時開始冷卻的區(qū)域中，晶體也從晶核最早產(chǎn)生的部分生長。在這種情況下，如果晶核產(chǎn)生的可能性約為1次/秒，那么單晶可以在開始冷卻的部分生長，并且在此可以獲得具有較大晶粒直徑的多晶。
因此，在上述實例中，施加到半導體薄膜5上的激光束Lh的光點直徑優(yōu)選為10μm或更少以將晶核生長的可能性控制為約1次/秒。從生產(chǎn)率的角度來說，光點直徑優(yōu)選盡可能地大。在這點上，盡可能大地設定光點直徑但不會超過10μm。從生產(chǎn)率的角度上，實際光點直徑的下限為大約1nm。
如果光點直徑小于選定區(qū)域5a的結晶區(qū)域A的寬度，那么使用多個激光束Lh列對選定區(qū)域5a進行激光輻射。
如上所述，半導體薄膜5連續(xù)地受到激光束Lh輻射。因而，受到激光束Lh輻射的區(qū)域中過剩的氫隨著激光束Lh的移動在固相-液相界面處從固相向液相擴散，從而在半導體薄膜5的內部連續(xù)地移動。由此將過剩氫從結晶區(qū)域A中除去。過剩氫b通過形成空隙(void)沉積在結晶區(qū)域A的端部。
上述采用激光束Lh對半導體薄膜的輻射僅在希望結晶的半導體薄膜5的選定區(qū)域5a上進行。如此，通過激光束Lh對選定區(qū)域5a的輻射而在半導體薄膜5中局部產(chǎn)生的熱量被釋放到周圍區(qū)域，因此避免了基板1受到熱的影響。
這里，希望結晶的區(qū)域也就是選定區(qū)域5a是半導體薄膜5的區(qū)域，在該區(qū)域中形成諸如晶體管或電容器之類的元件或者配線，并且選定區(qū)域5a還是預期具有較低電阻的區(qū)域。
采用激光束Lh對半導體薄膜5的輻射優(yōu)選同時在多個選定區(qū)域5a上進行(多個光點輻射)。具體地，如圖2的平面圖所示，與基板1對準的多個選定區(qū)域5a中的每個優(yōu)選采用激光束Lh同時輻射，從而能夠同時形成多個結晶區(qū)域A。從生產(chǎn)率的觀點來看這是優(yōu)選的。
為了實現(xiàn)采用激光束Lh的多點輻射，半導體激光振蕩器優(yōu)選用作激光束Lh的振蕩器源。由于半導體激光振蕩器顯著地小于諸如準分子激光器和YAG激光器之類的其它激光振蕩器，因而多個半導體激光振蕩器可以合并為一個裝置。此外，半導體激光振蕩器通過連續(xù)地輻射可以獲得40mW或更大，優(yōu)選60mW或更大的額定功率。以下描述具有這種半導體激光振蕩器的激光裝置的結構。
作為上述退火的結果，如圖1C所示制備通過使得半導體薄膜5的選定區(qū)域5a結晶形成的結晶區(qū)域A，同時除去結晶區(qū)域A中的過剩氫。在該退火步驟中，當受到激光束Lh輻射的位置變換時過剩氫在半導體薄膜5的內部也隨之移動，從而過剩氫b能夠通過在輻射終止的結晶區(qū)域A的端部形成空隙而沉積。
作為通過上述以預定速度移動激光束Lh進行連續(xù)輻射的結果，如圖3的平面圖所示，半導體材料的晶粒形成在結晶區(qū)域A中。換句話說，在結晶區(qū)域A中，在箭頭所指的激光束Lh的移動方向突出的新月形晶粒沿著激光束Lh的移動方向進行對準排列。注意圖3中，描繪了受到激光束Lh輻射的區(qū)域中的兩行晶粒。
進行通過采用傳波速度vt為8.2m/s并且輸出功率等于1J/cm2的激光束輻射半導體薄膜5(由SiH構成)的實驗，該半導體薄膜5具有50nm的厚度并且采用PE-CVD技術制得。所得薄膜的觀察結果確認了所得薄膜是含有沿著激光束傳播方向對準排列的新月形晶粒的多晶薄膜，其中該新月形晶粒的寬度為800nm并且長度為100nm。在激光輻射終止的選定區(qū)域5的結晶區(qū)域A的端部，觀察到過剩氫b沉積導致的缺陷(空隙)。此外，在激光輻射開始的薄膜的端部上以及在與激光束的移動方向相對的方向上進行凝固的區(qū)域中局部觀察到相似的缺陷。
在完成上述退火步驟后，如圖1D所示，柵極絕緣薄膜7形成在基板1的半導體薄膜5上。柵極絕緣薄膜7由氧化硅構成并且可以采用公知的常規(guī)PE-CVD技術制得。作為選擇，柵極絕緣薄膜7可以通過諸如旋涂玻璃(SOG)(spin-on-glass)技術之類的涂覆法制得。
接下來，延伸穿過半導體薄膜5中結晶區(qū)域A的中央部分的柵極9形成在柵極絕緣薄膜7上。具體地，諸如鋁的電極材料首先通過濺射或氣相沉積而進行沉積，然后在電極材料層中通過光刻技術形成光致抗蝕圖。隨后，通過光致抗蝕圖作為掩模對電極材料層進行蝕刻以通過構圖形成柵極9。注意，柵極9的制備過程不局限于上述工藝。例如，可以代替利用通過印刷來涂覆金屬納米顆粒的技術。
接下來，通過充當掩模的柵極9使柵極9兩側的部分結晶區(qū)域A曝光，以對柵極絕緣薄膜7進行圖形蝕刻。
接下來，如圖4A所示，將半導體薄膜5圖形蝕刻為預定形狀同時保留半導體薄膜5的結晶區(qū)域A。在該步驟中，如圖所示，沉積在結晶區(qū)域A的端部的過剩氫b能夠或者不能夠蝕刻去掉。
然后，如圖4B所示，摻雜有雜質的源極/漏極11形成在半導體薄膜5上，該源極/漏極11通過利用柵極9作為掩模進行自我對準已經(jīng)構圖為含有結晶區(qū)域A的形狀。這里，可以利用如離子注入或等離子體摻雜之類的公知技術。也可以采用激光誘導熔化預沉積雜質的摻雜(LIMPID)技術、或利用商業(yè)可用的涂覆摻雜溶液技術等。
例如，為了通過LIMID引入雜質，半導體薄膜5曝光于含有雜質的摻雜劑氣體的等離子體中。例如，PE-CVD裝置填充有20sccm的摻雜劑氣體PH3(0.5vol％)/H2，并且對半導體薄膜5輻射3分鐘同時調整過程中的大氣壓力為475mTorr、基板溫度為150℃以及RF功率為20W。為此，通過柵極9作為掩模將摻雜離子選擇性地吸收到已曝光的部分半導體薄膜5中。隨后，等離子體處理的半導體薄膜5受到激光束的輻射以在半導體薄膜5中引入并激活雜質。這里，以與參照圖1B和1C示出的方法相同的方法進行激光輻射。
結果，通過將雜質引入部分半導體薄膜5中(結晶區(qū)域A)在柵極9的兩側形成源極和漏極11。在柵極9下面的區(qū)域中，在結晶區(qū)域A中形成不含雜質的通道。源極和漏極11以及柵極9下面的通道由半導體薄膜5的結晶區(qū)域A中的多晶硅構成。從而，含有也就是多晶硅TFT的多晶硅薄膜的頂部柵極TFT形成為薄膜半導體器件。
注意當參照圖4A描述的半導體薄膜5的構圖步驟中過剩氫b剩余在結晶區(qū)域A的端部時，由于在源極和漏極11外側的過剩氫b，所制得的TFT將具有含有很多泡狀缺陷的區(qū)域。
此外，在制備上述TFT中，參照圖4A描述的半導體薄膜5的構圖可以在任何需要的時候進行，只要其在如圖1C所示的退火步驟后進行。
在采用TFT作為開關元件制備如液晶顯示器之類的顯示器時，另外進行如下步驟。
首先，如圖5A所示，形成層間絕緣薄膜21以覆蓋基板1上的TFT。然后在層間絕緣薄膜21中形成接觸到TFT的源極和漏極11的連接孔21a。在層間絕緣薄膜21上形成通過連接孔21a連接源極和漏極11的接線23。
形成平面化絕緣薄膜25以覆蓋接線23，并且接觸到接線23的連接孔25a形成在平面化絕緣薄膜25中。在平面化絕緣薄膜25上，形成通過連接孔25a和接線23連接源極和漏極11的像素電極27。像素電極27根據(jù)液晶顯示器的類型用作透明電極或反射電極。圖5A中的圖示是一個像素的主要部分的橫截面圖。
盡管附圖中沒有示出，覆蓋像素電極27的校準薄膜形成在平面化絕緣薄膜25上。從而，制得驅動基板29。
接下來，如圖5B所示，制備設置在驅動基板29對面的對基板31(countersubstrate)。該對基板31含有透明基板33、公共電極35和覆蓋公共電極35的校準薄膜(未示出)。公共電極35是透明電極。
驅動基板29和對基板31隨后與其間的隔離器37結合從而使得像素電極27面對公共電極35。液晶層LC通過隔離器37密封在基板29和31之間的間隙內形成預定的容積以完成液晶顯示器的制備。
注意當驅動基板29用于制備有機EL顯示器時，形成在驅動基板29上的像素電極用作陽極(或陰極)，具有諸如空隙注入層、發(fā)射層和電子傳導層等的預期功能的有機層沉積在像素電極上，并且用作陰極(或陽極)的公共電極形成在這些有機層上。
根據(jù)上述方法，在參照圖1B和1C描述的使得半導體薄膜5結晶的退火步驟中，由于激光輻射的位置相對于半導體薄膜5以預定速度vt移動，因此避免了基板1受到由于激光輻射在半導體薄膜5中產(chǎn)生的熱的影響。從而，退火步驟過程中在基板上熱的影響降低到較低水平。
在該退火步驟中，半導體薄膜5連續(xù)地受到移動的激光束Lh的輻射。為此，受到激光輻射的區(qū)域中產(chǎn)生的過剩氫一直在半導體薄膜中隨著受到激光束輻射的位置的變換而移動。從而，過剩氫能夠從結晶區(qū)域中除去。從而，不再需要在450℃或更高溫度下進行幾個小時的單獨脫氫退火過程。這也降低了熱對基板1的影響。
如上所述，在薄膜半導體器件的制備過程中降低了熱對基板1的影響。從而，結晶的半導體薄膜5可以獲得改善的性能，以及薄膜半導體器件的基板1可以由具有較低耐熱性的材料制得。結果，例如，塑料基板可以用作基板1，并且可以實現(xiàn)具有設備減少的輥至輥大量生產(chǎn)工藝。在此應當注意當通過輥至輥技術進行生產(chǎn)時，塑料基板的厚度優(yōu)選為1mm或更少。
在上述退火過程中，盡管過剩氫b從受到激光束Lh輻射的區(qū)域(結晶區(qū)域A)除去，但是在結晶區(qū)域A中仍存留一些氫。從而，在該退火步驟中可以同時在半導體薄膜5的結晶區(qū)域A中進行脫氫和氫化。從而，具有改善性能的薄膜半導體器件的制備工藝可以成流線型，因而提高了生產(chǎn)率。
<第二實施方案>
圖6A至6D是根據(jù)第二實施方案制備薄膜半導體器件的方法的工藝步驟的橫截面圖。第二實施方案的該方法將參照圖6A至6D進行描述。
首先參照圖6A，以與參照圖1A描述的第一實施方案相同的方法將緩沖層3形成在基板1上。半導體薄膜圖形5a形成在緩沖層3上。半導體薄膜圖形5a具有與第一實施方案中選定區(qū)域5a相同的形狀。該半導體薄膜圖形5a優(yōu)選具有包含第一實施方案中描述的選定區(qū)域5a的形狀，從而該半導體薄膜圖形5a可以大于選定區(qū)域5a。
半導體薄膜圖形5a可以通過一種低溫沉積的方法制得。在第一實施方案中，半導體薄膜圖形5a可以通過圖形蝕刻沉積的半導體薄膜而制得。作為選擇，例如，可以采用第一實施方案中描述的涂覆方法形成僅在目標區(qū)域上印刷形成的半導體薄膜圖形5a。所得半導體薄膜圖形5a從而由氫化的多孔硅(Si:H)構成，如同第一實施方案的半導體薄膜5。
接下來，如圖6B所示，半導體薄膜圖形5a受到激光束Lh的輻射以通過退火使得半導體薄膜圖形5a結晶。以與參照圖1B和1C描述的第一實施方案中的退火步驟相同的方法進行該退火步驟，從而可以同時制備結晶區(qū)域A(結晶的半導體薄膜圖形5a)和除去結晶區(qū)域A中的過剩氫(脫氫)。如同在第一實施方案中，該退火步驟的結果是過剩氫b以空隙形式沉積在結晶區(qū)域A的端部。
如同第一實施方案的退火步驟中，優(yōu)選對多個結晶區(qū)域A同時退火。具體地，如圖7的平面圖所示，從生產(chǎn)率的角度來看，形成在基板1上的兩個或更多個半導體薄膜圖形5a優(yōu)選同時受到激光束Lh的輻射(多點輻射)以同時形成多個結晶區(qū)域A。
接下來，如圖6C所示，柵極9形成在柵極絕緣薄膜7上，其中柵極絕緣薄膜7位于基板1上的半導體薄膜圖形5a上。可以以與參照圖1D描述的第一實施方案相同的方法進行該步驟。穿過半導體薄膜圖形5a的結晶區(qū)域A的中央部位形成柵極9。
接下來，參照圖6D，通過利用柵極9作為掩模進行自我對準將摻雜有雜質的源極和漏極11形成在半導體薄膜圖形5a的結晶區(qū)域A上?？梢砸耘c參照圖4B描述的第一實施方案的相同方法進行該步驟。
結果，通過自我對準將摻雜有雜質的源極和漏極11形成在柵極9的兩側的結晶區(qū)域A中，這如同第一實施方案。在柵極9下面以及部分沒有摻雜雜質的結晶區(qū)域A中形成通道。從而，制得由多晶硅構成的頂部柵極TFT。
在利用TFT作為開關元件制備諸如液晶顯示器之類的顯示器時，實施與參照圖5A和5B描述的第一實施方案中相同的附加步驟。
根據(jù)所述的第二實施方案，以與第一實施方案的退火步驟相同的方法進行參照圖6B描述的使得半導體薄膜圖形5a結晶的退火步驟。從而，在制備過程中可以將熱對基板1的影響降低到較低水平，并且可以獲得與第一實施方案相同的優(yōu)點。
盡管上述第一和第二實施方案描述了應用于薄膜半導體器件的制備工藝，其中該薄膜半導體器件結合有頂部柵極多晶硅TFT，但本發(fā)明的應用不局限于此。本發(fā)明可應用于薄膜半導體裝置的廣泛制備工藝，其中該制備工藝具有使得多孔半導體薄膜結晶的步驟。通過向這些過程中應用上述采用激光輻射的退火步驟可以獲得相同的效果。
<基板>
現(xiàn)在將詳細地描述第一和第二實施方案中舉例說明的薄膜半導體器件的制備方法中使用的基板1。
如上所述，根據(jù)實施方案的薄膜半導體器件的制備方法，在退火步驟中可以降低熱對基板的影響。從而，基板不需要具有較高的耐熱性并且可以由多種材料構成。例如，玻璃基板、石英基板、藍寶石基板、塑料基板、諸如鋁基板和不銹鋼基板之類的金屬基板等可用作基板。
在采用金屬基板時，絕緣緩沖層3沉積在在其上形成薄膜半導體器件的金屬基板的表面上。緩沖層3可以由氧化硅、氮化硅、碳化硅或者Ti、Al、Zr、Hf等的氧化物等構成。緩沖層3可以通過諸如CVD、濺射或氣相沉積之類的公知的真空沉積技術制得。緩沖層3可以是通常用作層間絕緣薄膜的絕緣層、例如無機或有機SOG薄膜。作為選擇，緩沖層3可以是由金屬薄膜的陽極氧化形成的介電薄膜，或者是諸如溶膠-凝膠技術或有機金屬沉積(MO)的公知技術制備的薄膜。
當采用塑料基板時，上述薄膜半導體器件的制備工藝可以通過輥至輥工藝進行。塑料基板1的厚度優(yōu)選為1mm或更小。
塑料基板的有機材料的實例包括聚合物，例如，諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚碳酸酯的聚酯；諸如聚丙烯的聚烯烴；諸如聚苯硫醚的聚苯硫醚；聚酰胺；芳族聚酰胺；聚醚酮；聚酰亞胺；丙烯酸樹脂；以及聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。在這些化合物中，優(yōu)選諸如聚對苯二甲酸乙二醇酯、乙酸酯、聚苯硫醚、聚碳酸酯、聚醚砜(PES)、聚苯乙烯、尼龍、聚丙烯、聚氯乙烯、丙烯酸樹脂以及PMMA之類的普通塑料材料作為塑料基板。
上述塑料基板的厚度優(yōu)選盡可能地小，例如為約200μm。采用這種厚度時，薄膜半導體器件變得柔軟、更小和更薄。
在采用塑料基板時，于要在其上面形成薄膜半導體器件的基板的表面上，形成由有機材料構成的涂覆層，然后在涂覆層上形成由無機材料構成的絕緣緩沖層3。如同采用金屬基板的情況，緩沖層3可以由氧化硅、氮化硅、碳化硅或者Ti、Al、Zr、Hf的氧化物等構成。涂覆層具有例如約10μm的厚度，以及由有機材料構成，其中該有機材料具有的熱膨脹系數(shù)小于下面的塑料基板的膨脹系數(shù)。涂覆層優(yōu)選由所謂的堅硬涂覆材料構成，該堅硬的涂覆材料也就是直到200℃的較高溫度時仍保持一定程度硬度并且具有高致密性和高硬度的材料。
這種涂覆材料的實例包括丙烯酸樹脂，環(huán)氧樹脂，以及含有這些材料中任一種或組合的聚合物材料，它們各自通過三維縮聚結合，所述縮聚是通過光或熱處理導致的變形引起的。
含有丙烯酸樹脂的涂覆材料的實例包括丙烯酸樹脂基聚合物材料和含有丙烯酸樹脂及其它樹脂的復合聚合物塑料材料。具體地，這種涂覆材料的優(yōu)選實例包括諸如乙二醇二(甲基)丙烯酸酯、新戊二醇二(甲基)丙烯酸酯、雙酚A二(甲基)丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三(甲基)丙烯酸酯、季戊四醇三(甲基)丙烯酸酯、雙季戊四醇之類的各種多官能丙烯酸酯化合物，以及通過2，2-雙(4′-羥苯基)六氟丙烷或其亞烷基二醇醚與異氰酸基烷基(甲基)丙烯酸酯反應制備的雙官能團丙烯酸酯化合物。這里，根據(jù)應用的領域使用不同類型的共聚單體，并且可以使用任何可共聚的單體。
涂覆材料通常由分子量約100至約1000的并且含有一個或多個不飽和位置的單體構成。涂覆材料需要含有99-100wt％、優(yōu)選含有99.9-100wt％、最優(yōu)選含有100wt％的反應組分和固體材料。固體材料的實例包括諸如聚合物材料和硅膠之類的不揮發(fā)性固體材料。優(yōu)選的聚合物材料包括醋酸-丁酸纖維素。
優(yōu)選涂覆材料是可以通過曝光于UV光而轉化成100％固體組分的材料。這種材料含有適量的光引發(fā)劑，以通過光輻射使涂覆材料固化。涂覆材料可以包括特定含量的潛在UV阻擋劑，如單苯甲酸間苯二酚酯。
含有環(huán)氧樹脂的涂覆材料的實例包括有機硅化合物、稱為環(huán)氧硅烷的物質以及環(huán)氧硅烷的水解產(chǎn)物，其中所述環(huán)氧硅烷是有機硅化合物的水解產(chǎn)物。這種涂覆材料的實例包括γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基三乙酰氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三甲氧基乙氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三乙酰氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二甲氧基甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二乙氧基甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二甲氧基乙氧基甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二乙酰氧基甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二甲氧基甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二乙氧基甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二甲氧基乙氧基甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二乙酰氧基甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二甲氧基乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二乙氧基乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二甲氧基乙氧基乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二乙酰氧基乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二甲氧基乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二乙氧基乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二甲氧基乙氧基乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二乙酰氧基乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二甲氧基異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二乙氧基異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二甲氧基乙氧基異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基二乙酰氧基異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二乙氧基異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二乙氧基異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二甲氧基乙氧基異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基二乙酰氧基異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基二甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙氧基二甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基乙氧基二甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基二甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基二甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙氧基二甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙氧基二甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙酰氧基二甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基二乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙氧基二乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基乙氧基二乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基二乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基二乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙氧基二乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙氧基二乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙酰氧基二乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基二異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙氧基二異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基乙氧基二異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基二異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基二異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙氧基二異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙氧基二異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙酰氧基二異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基乙氧基甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基甲氧基甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基乙氧基甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙氧基甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙酰氧基甲基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙氧基乙酰氧基甲基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基乙氧基乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基甲氧基乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基乙氧基乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙氧基乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙酰氧基乙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙氧基乙酰氧基乙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲氧基乙氧基異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基甲氧基異丙基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙酰氧基乙氧基異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙氧基異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基甲氧基乙酰氧基異丙基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基乙氧基乙酰氧基異丙基硅烷、環(huán)氧丙基氧甲基三甲氧基硅烷、環(huán)氧丙基氧甲基三乙氧基硅烷、α-環(huán)氧丙基氧乙基三甲氧基硅烷、α-環(huán)氧丙基氧甲基三甲氧基硅烷、β-環(huán)氧丙基氧乙基三甲氧基硅烷、β-環(huán)氧丙基氧甲基三甲氧基硅烷、α-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、α-環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、β-環(huán)氧丙氧丙基三甲氧基硅烷、β-環(huán)氧丙氧丙基三乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基三丙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基三丁氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基三苯氧基硅烷、α-環(huán)氧丙基氧丁基三甲氧基硅烷、α-環(huán)氧丙基氧丁基三乙氧基硅烷、β-環(huán)氧丙基氧丁基三甲氧基硅烷、β-環(huán)氧丙基氧丁基三乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙基氧丁基三甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙基氧丁基三乙氧基硅烷、(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)甲基三甲氧基硅烷、(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)甲基三乙氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三丙氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三丁氧基硅烷、β-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)乙基三苯氧基硅烷、γ-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)丙基三甲氧基硅烷、γ-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)丙基三乙氧基硅烷、δ-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)丁基三甲氧基硅烷、δ-(3，4-環(huán)氧環(huán)己基)丁基三乙氧基硅烷、環(huán)氧丙基氧甲基甲基二甲氧基硅烷、環(huán)氧丙基氧甲基甲基二乙氧基硅烷、α-環(huán)氧丙基氧乙基甲基二甲氧基硅烷、α-環(huán)氧丙基氧乙基甲基二乙氧基硅烷、β-環(huán)氧丙基氧乙基甲基二甲氧基硅烷、β-環(huán)氧丙基氧乙基甲基二乙氧基硅烷、α-環(huán)氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、α-環(huán)氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、β-環(huán)氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、β-環(huán)氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二丙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二丁氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二甲氧基乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基甲基二苯氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙基二甲氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙基二乙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙基二丙氧基硅烷、γ-環(huán)氧丙氧丙基乙烯基二甲氧基硅烷和γ-環(huán)氧丙氧丙基乙烯基二乙氧基硅烷。
這些涂覆材料可以根據(jù)需要單獨或混合使用。它們可以與其它硅烷化合物混合。其它硅烷化合物的實例包括三烷氧基硅烷、三酰氧基硅烷化合物、二烷氧基硅烷化合物、四官能團硅烷化合物；其中三烷氧基硅烷的實例為甲基三甲氧基硅烷、甲基三乙氧基硅烷、乙烯基三甲氧基硅烷、乙烯基三乙氧基硅烷、乙烯基三乙酰氧基硅烷、乙烯基三甲氧基乙氧基硅烷、γ-甲基丙烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、氨基乙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三甲氧基硅烷、3-氨基丙基三乙基硅烷、苯基三甲氧基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、γ-氯丙基三甲氧基硅烷、γ-巰基丙基三乙基硅烷和3，3，3三氟丙基三甲基硅烷；二烷氧基硅烷化合物的實例為二甲基二甲氧基硅烷、二苯基二甲氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、甲基乙烯基二甲氧基硅烷和二甲基二乙氧基硅烷；四官能團硅烷化合物的實例為硅酸甲酯、硅酸乙酯、硅酸異丙酯、硅酸正丙酯、硅酸正丁酯、硅酸叔丁酯和硅酸仲丁酯。
還有很多其它的堅硬涂覆材料，例如通過三維縮聚反應制備的并且具有較高致密性和硬度的丙烯酸樹脂基聚合物材料、含有丙烯酸樹脂和其它樹脂的復合聚合物塑料材料、含有有機硅化合物及其水解產(chǎn)物的環(huán)氧基樹脂以及環(huán)氧基樹脂的水解產(chǎn)物。提供上述材料的實例僅是用來作為例證。
有機聚合物層(涂覆層)的制備方法如下。將丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂或含有丙烯酸樹脂和環(huán)氧樹脂的聚合物材料與填料劑、水或需要的有機溶劑混合，利用涂料混合器、砂磨機、珠磨機、球磨機、磨碎機、輥磨機、高速葉輪分散器、噴射研磨機、高速沖擊研磨機或超聲波分散器等分散所制得的混合物以制備涂覆材料。在堅硬的涂覆材料與塑料基板之間的粘度不夠高的情況下，優(yōu)先在其間提供粘結層。粘接層可以在塑料薄膜的制備工藝過程中形成在塑料基板上，或者可以之后通過涂覆形成。
接下來，將涂覆材料涂覆到基板的一個或兩個表面上以在每個表面上形成單層或多層。涂覆涂覆材料的技術實例包括涂覆技術、諸如苯胺印刷術的凸版印刷技術、諸如直接凹板式涂敷和膠印凹板式涂覆的凹板印刷技術、諸如平板印刷的表面印刷技術和諸如絲網(wǎng)印刷的絲網(wǎng)印刷技術；其中涂覆技術的實例為旋涂、空氣刮刀涂覆、刮板涂覆、刮刀涂法、反向涂覆、遞紙輥涂覆、凹版輥式涂覆、擦涂、澆鑄涂覆、噴涂、長槽噴孔涂覆、壓延涂覆、電沉積涂覆、浸漬涂覆和模式涂覆。當涂覆材料含有溶劑時，涂覆后在加熱條件下干燥涂覆材料。
接下來，如果必要，應用含有聚硅氮烷或硅烷化合物并且含有0至50wt％以及最好為0至30wt％的CH3基團的溶液。涂覆該溶液的技術實例包括包括涂覆技術、諸如苯胺印刷術的凸版印刷技術、諸如直接凹板式涂敷和膠印凹板式涂覆的凹板印刷技術、諸如平板印刷的平板印刷技術和諸如絲網(wǎng)印刷的絲網(wǎng)印刷技術；其中涂覆技術的實例為旋涂、空氣刮刀涂覆、刮板涂覆、刮刀涂覆、反向涂覆、遞紙輥涂覆、凹版輥式涂覆、擦涂、澆鑄涂覆、噴涂、長槽噴孔涂覆、壓延涂覆、電沉積涂覆、浸漬涂覆和模式涂覆。如果必要，對涂覆溶液進行干燥、加熱或采用UV光輻射以形成無機緩沖層(部分含有有機組分)。如果必要，加熱可以在水蒸氣氣氛中進行。該無機緩沖層(部分含有有機組分)與堅硬的涂覆材料結合時形成耐熱緩沖層。從而，所得薄膜能夠經(jīng)受基板側表面施加的較高溫度的熱處理，并且能夠有利地用于激光結晶過程。
<激光裝置>
將根據(jù)激光束的光程描述諸如第一和第二實施方案中列舉的可用于制備薄膜半導體器件的激光裝置的實例。
激光裝置包括多個GaN半導體激光振蕩器(下文中簡稱為振蕩器)。從振蕩器中產(chǎn)生的多個激光束中的每個穿過校準透鏡、形成光束的變形棱鏡(anamorphic prism)，然后穿過掃描單元。已經(jīng)進入掃描單元的每個激光束經(jīng)由物鏡集中到基板1中的每個選定區(qū)域上。
掃描單元可以是多角鏡型、電流計反射鏡型、聲光反射鏡(AOD)型或微型掃描鏡(MSMS)型等。當激光束通過與聚焦透鏡結合在一起集中到基板1上時，可以掃描激光束。
掃描單元可以包括單向透視玻璃，從而半導體薄膜(Si:H)中幾乎不能吸收的830nm激光束能夠引入到相同的光徑，這如同用于退火過程的激光束。結果，將激光束引入AF傳感器以能夠聚焦伺服。相似地，如果必要，提供能夠采用CCD捕獲進入?yún)^(qū)域的光以及能夠對準受輻射區(qū)域的裝置。
為了增加掃描單元的裝配密度，掃描單元可以與系統(tǒng)的支架分離開。例如，穿過變形棱鏡的光被引入到光纖中，以及已經(jīng)穿過光纖的光到達校準透鏡并且隨后被引入到掃描單元中。根據(jù)該方案，掃描單元和AF伺服機構可以與系統(tǒng)分離。從而，可以減少一個單元中的操作面積，并且增加了生產(chǎn)率。
例如，當獲得含有物鏡的GaN激光裝置時，其中該激光裝置具有有效Na為0.6并且具有額定功率為60mW、基本光學效率為0.5和平均能量密度為17.7mW/cm2。從而，通過將激光束的掃描速度增加到大約8.2m/s，那么激光束穿過半導體薄膜中的一個點花費的時間，也就是輻射時間約為100ns。從而，可以采用最大能量為1.77J/cm2的輻射。
當通過PE-CVD沉積的厚度為50nm的半導體薄膜(Si:H)受到能量為1J/cm2的激光束輻射時，在激光束行進的方向上觀察到含有對準的新月形晶粒的多晶薄膜，其中新月形晶粒具有約為800nm的寬度和約為100nm的長度。在激光束終止輻射的區(qū)域的端部，觀察到在半導體材料固化后由于過剩氫沉積導致的缺陷(空隙)。在激光束開始輻射并且與激光束行進方向相反的方向上進行固化的區(qū)域的另一端部上，局部觀察到相似的缺陷。這與第一實施方案的描述相同。
本領域技術人員應當理解根據(jù)設計需要或其它因素會發(fā)生的各種變形、組合、次要組合和改變都在附加權利要求或等同物的范圍內。
權利要求
1.一種制備薄膜半導體器件的方法，該方法包括采用激光束輻射非晶半導體薄膜以使非晶半導體薄膜結晶的退火步驟，其中，在該退火步驟中，用激光束連續(xù)地輻射半導體薄膜，同時以預定速度移動激光束輻射的半導體薄膜的位置，從而可以從激光束輻射的區(qū)域中除去過剩氫，而不在半導體薄膜中發(fā)生氫離子的蒸發(fā)和擴散。
2.根據(jù)權利要求1的方法，其中在該退火步驟中，過剩氫隨著激光束輻射的區(qū)域的移動而在半導體薄膜中移動，并且沉積在激光束輻射終止的半導體薄膜的區(qū)域中。
3.根據(jù)權利要求1的方法，其中在該退火步驟中，所述激光束具有350nm至470nm的波長。
4.根據(jù)權利要求1的方法，其中在該退火步驟中，所述激光束是通過GaN化合物半導體激光振蕩器產(chǎn)生的。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中在該退火步驟中，僅有半導體薄膜中的選定區(qū)域連續(xù)地受到激光束輻射。
6.根據(jù)權利要求5的方法，其中對該半導體薄膜進行構圖以包括所述選定區(qū)域。
7.根據(jù)權利要求5的方法，其中在該退火步驟中，所述半導體薄膜的多個選定區(qū)域同時受到輻射。
8.根據(jù)權利要求1的方法，其中在該退火步驟中，將激光束的移動速度調整為0.1m/s至10m/s。
9.根據(jù)權利要求1的方法，其中在該退火步驟中，該激光束在半導體薄膜上具有不超過10μm的光點直徑。
10.根據(jù)權利要求1的方法，其中該半導體薄膜布置在塑料基板上。
全文摘要
本發(fā)明提供一種制備薄膜半導體器件的方法，該方法包括采用激光束輻射非晶半導體薄膜以使非晶半導體薄膜結晶的退火步驟。在該退火步驟中，用激光束連續(xù)輻射半導體薄膜，并同時以預定速度移動激光束輻射的半導體薄膜的位置，從而可以從激光束輻射的區(qū)域中除去過剩氫，而不在半導體薄膜中發(fā)生氫離子的蒸發(fā)和擴散。
文檔編號H01L21/20GK1770393SQ200510107040
公開日2006年5月10日 申請日期2005年9月27日 優(yōu)先權日2004年9月30日
發(fā)明者町田曉夫, 赤尾裕隆, 龜井隆廣, 中尾勇 申請人:索尼株式會社