本發(fā)明涉及薄膜晶體管制備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種激光晶化方法及裝置。

背景技術(shù)：

多晶硅薄膜晶體管(p-Si TFT)在有源矩陣顯示技術(shù)中有重要的應(yīng)用。尤其對于有源有機發(fā)光顯示設(shè)備(AMOLED)而言，只有高遷移率的多晶硅薄膜才能滿足其所需要的大電流，因此，多晶硅薄膜對AMOLED而言尤其重要。

目前，利用非晶硅薄膜制備多晶硅薄膜常用的方法為準(zhǔn)分子激光退火晶化法(ELA)。利用ELA對非晶硅薄膜進行處理，以提供用于制作顯示器的多晶硅薄膜。在ELA中，通過準(zhǔn)分子激光照射膜的一個區(qū)域以熔化該膜，該區(qū)域隨后會晶化。在該方法中，激光束的光源通常為線光源，該光束單次掃描照射整個非晶硅薄膜，該薄膜便轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч璞∧ぁ?/p>

但是，采用傳統(tǒng)的ELA方法制備的多晶硅薄膜，薄膜平面內(nèi)晶粒排布存在各項異性，均勻性較差，晶化效果不好。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，有必要針對上述傳統(tǒng)的ELA方法制備的多晶硅薄膜，薄膜平面內(nèi)晶粒排布存在各項異性，均勻性較差，晶化效果不好的問題，提供一種激光晶化方法和裝置。

一種激光晶化方法，用于晶化半導(dǎo)體薄膜，包括步驟:

預(yù)晶化所述薄膜，第一激光束以預(yù)設(shè)的間歇順序掃描所述薄膜；

再晶化所述薄膜，第二激光束連續(xù)掃描所述第一激光束掃描過的所述薄膜，其中所述第二激光束的掃描方向與所述第一激光束的掃描方向相同。

上述激光晶化方法，首先用第一激光束間歇性掃描薄膜，正式晶化前，在薄膜上沿掃描方向形成有間隔的多個預(yù)晶化區(qū)域，使得沿掃描方向的薄膜的晶粒排列均勻。然后第二激光束再沿與第一激光束相同的掃描方向連續(xù)掃描薄膜，使得薄膜上沿與掃描方向垂直的方向的晶粒排列均勻。這樣通過預(yù)晶化薄膜和再晶化薄膜兩個步驟，便可以使得激光掃描方法制備的多晶薄膜的晶粒在整個薄膜平面內(nèi)均勻性更好，晶化效果較好。

在其中一個實施例中，所述第一激光束為周期性的脈沖激光束。

在其中一個實施例中，所述第一激光束為連續(xù)激光束，所述第一激光束在照射到所述薄膜前以所述預(yù)設(shè)的間歇被吸收。

在其中一個實施例中，所述第二激光束的強度大于所述第一激光束的強度。

在其中一個實施例中，所述第一激光束的光源和所述第二激光束的光源為線光源，所述第一激光束的光源的長度和所述第二激光束的光源的長度相等。

一種激光晶化裝置，用于晶化半導(dǎo)體薄膜，包括激光器、光學(xué)系統(tǒng)和吸光板；所述激光器用于發(fā)出初始激光束；所述光學(xué)系統(tǒng)設(shè)置于所述初始激光束的光路上，所述光學(xué)系統(tǒng)用于將所述初始激光束分為第一激光束和第二激光束，所述第一激光束順序掃描所述薄膜，所述第二激光束連續(xù)掃描所述第一激光束掃描過的所述薄膜，所述第二激光束的掃描方向與所述第一激光束的掃描方向相同；所述吸光板設(shè)置于所述第一激光束照射至所述薄膜的光路上，所述吸光板能夠以預(yù)設(shè)的間歇吸收所述第一激光束。

上述激光晶化裝置，使用光學(xué)系統(tǒng)將初始激光束分為第一激光束和第二激光束。在第一激光束照射向薄膜的光路上，由于吸光板能夠以預(yù)設(shè)的間歇吸收第一激光束，使得第一激光束間歇性地照射并掃描薄膜。隨后，第二激光束連續(xù)照射并掃描薄膜。在使用上述激光晶化裝置晶化薄膜的過程中，首先使第一激光束間歇性掃描薄膜，在正式晶化前，在薄膜上沿掃描方向形成有間隔的多個預(yù)晶化區(qū)域，使得沿掃描方向的薄膜的晶粒排列均勻。然后第二激光束再沿與第一激光束相同的掃描方向連續(xù)掃描薄膜，使得薄膜上沿與掃描方向垂直的方向的晶粒排列均勻。這樣通過激光晶化裝置，便可以使得激光掃描方法制備的多晶薄膜的晶粒在整個薄膜平面內(nèi)均勻性更好，晶化效果較好。

在其中一個實施例中，所述光學(xué)系統(tǒng)包括分束鏡和反射鏡；所述分束鏡設(shè)置于所述初始激光束的光路上，所述初始激光束斜入射至所述分束鏡上，所述分束鏡能夠?qū)⑺龀跏技す馐譃橥干涔夂头瓷涔?，所述反射光是所述第一激光束，所述透射光是所述第二激光束；所述反射鏡設(shè)置于所述第一激光束的光路上，所述第一激光束斜入射至所述反射鏡上，被所述反射鏡反射的所述第一激光束照射至所述薄膜上；所述吸光板設(shè)置于所述第一激光束被所述反射鏡反射的光路上。

在其中一個實施例中，所述分束鏡的透射率大于所述分束鏡的反射率。

在其中一個實施例中，所述初始激光束的光源為線光源，所述分束鏡、反射鏡和吸光板的長度大于或等于所述線光源的長度，所述分束鏡、反射鏡和吸光板的長度方向與所述線光源的長度方向平行。

在其中一個實施例中，所述分束鏡與所述反射鏡平行。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一實施例的激光晶化方法的流程示意圖；

圖2為圖1所示實施例的激光晶化方法的第一激光束、第二激光束和薄膜的相對位置示意圖；

圖3為采用圖1所示的激光晶化方法晶化后的薄膜的效果示意圖；

圖4為本發(fā)明一實施例的激光晶化裝置、薄膜和基板的示意圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式做詳細(xì)的說明。

請參照圖1和圖2，圖1為本實施例的激光晶化方法的流程示意圖，圖2為為圖1所示實施例的激光晶化方法的第一激光束110、第二激光束120和薄膜130的相對位置示意圖，且圖2是第一激光束110、第二激光束120和薄膜130的相對位置的側(cè)視圖。一種激光晶化方法，用于晶化半導(dǎo)體薄膜。半導(dǎo)體薄膜以非晶硅薄膜為例。本實施例中，將薄膜130放在基板(未示出)上，薄膜130設(shè)置于基板朝向第一激光束110和第二激光束120的一面，通常使用玻璃作為基板。

如圖1所示，該激光晶化方法包括步驟:

步驟S110，預(yù)晶化薄膜130，第一激光束110以預(yù)設(shè)的間歇順序掃描薄膜130。具體地，由準(zhǔn)分子激光器發(fā)出第一激光束110。第一激光束110是線形光束，掃描方向如圖2中箭頭A所示。在本實施例中，預(yù)晶化薄膜130時，第一激光束110固定不動，基板勻速移動，薄膜130隨基板一起移動，基板移動的方向是圖2中箭頭A的反方向，從而使薄膜130勻速通過第一激光束110的照射區(qū)，并且第一激光束110以預(yù)設(shè)的間歇照射至薄膜130，即第一激光束110以預(yù)設(shè)的時間間隔照射至薄膜130，在薄膜130上沿掃描方向預(yù)先形成有間隔的多個預(yù)晶化區(qū)域，實現(xiàn)薄膜130的晶粒沿掃描方向的均勻排列。

需要說明的是，在其它實施例中，也可以是基板固定不動，第一激光束110沿掃描方向勻速移動并照射過薄膜130，只要第一激光束110能夠順序掃描過薄膜130即可。

步驟S130，再晶化薄膜130，第二激光束120連續(xù)掃描第一激光束110掃描過的薄膜130，其中第二激光束120的掃描方向與第一激光束110的掃描方向相同。

具體地，如圖2所示，第二激光束120掃描薄膜130的方向與第一激光束110相同。在第一激光束110掃描過薄膜130后，第二激光束120再連續(xù)掃描薄膜130。這樣，薄膜130晶化后，薄膜130上與第二激光束120的掃描方向垂直的方向，薄膜130的晶粒均勻排列。同樣地，再晶化薄膜130時，第二激光束120固定不動，基板也是勻速移動，基板移動的方向是圖2中掃描方向的反方向，使薄膜130勻速通過第二激光束120的照射區(qū)。

上述激光晶化方法，首先用第一激光束110間歇性掃描薄膜130，正式晶化前，在薄膜130上沿掃描方向形成有間隔的多個預(yù)晶化區(qū)域，使得沿掃描方向的薄膜130的晶粒排列均勻。然后第二激光束120再沿與第一激光束110相同的掃描方向連續(xù)掃描薄膜130，使得薄膜130上沿與掃描方向垂直的方向的晶粒排列均勻。這樣通過預(yù)晶化薄膜130和再晶化薄膜130兩個步驟，便可以使得激光掃描方法制備的多晶薄膜130的晶粒在整個薄膜130平面內(nèi)均勻性更好，晶化效果較好。

如圖2所示，使用該激光晶化方法晶化薄膜130時，工作人員還可以事先設(shè)置好第一激光束110和第二激光束120的相對位置，使得基板移動時，先后經(jīng)過第一激光束110和第二激光束120的照射區(qū)，這樣可以使得預(yù)晶化薄膜130和再晶化薄膜130的操作過程簡化。如圖2所示，在晶化薄膜130前，首先設(shè)置好第一激光束110、第二激光束120和基板的相對位置。第一激光束110和第二激光束120平行，第一激光束110和第二激光束120位置固定。當(dāng)基板沿著箭頭A的反方向移動時，必然先經(jīng)過第一激光束110的照射區(qū)，后經(jīng)過第二激光束120的照射區(qū)。這樣只需要移動基板一次，便可先后實現(xiàn)薄膜130的預(yù)晶化和再晶化，操作簡便，效率高。

請參照圖3，為圖1所示的激光晶化方法晶化后的薄膜130的效果示意圖。如圖3所示，用該激光晶化方法晶化后的薄膜130，通過第一激光束110的預(yù)晶化薄膜130和第二激光束120的再晶化薄膜130兩個步驟，便可以使得激光掃描制備的多晶薄膜130的晶粒在整個薄膜130平面內(nèi)的兩個方向都比較均勻，即薄膜130沿激光的掃描方向(圖2中箭頭A所示的方向)和與掃描方向垂直的方向，晶化效果較好。

本實施例中，第一激光束110為連續(xù)激光束，第一激光束110在照射到薄膜130前以預(yù)設(shè)的間歇被吸收。這樣，在基板移動時，第一激光束110便可以以預(yù)設(shè)的間歇照射至薄膜130上，從而實現(xiàn)第一激光束110以預(yù)設(shè)的間歇掃描薄膜130。進一步地，第一激光束110還可以以周期性的間歇被吸收，使得第一激光束110以周期性的間歇照射并掃描薄膜130，實現(xiàn)在薄膜130上，沿掃描方向形成具有均勻間隔的預(yù)晶化區(qū)域，從而使預(yù)晶化薄膜130的均勻性更好。

在其中一個實施例中，第一激光束110還可以為周期性的脈沖激光束。這樣，預(yù)先設(shè)置好第一激光束110的脈沖頻率，便可以使得第一激光束110以周期性的間歇照射并掃描薄膜130，方便快捷。進一步地，工作人員還可以根據(jù)需要設(shè)置第一激光束110的脈沖頻率，實現(xiàn)在薄膜130上沿掃描方向形成的預(yù)晶化區(qū)域的間隔不同，滿足薄膜130的不同晶化需求。

本實施例中，第二激光束120的強度大于第一激光束110的強度。這樣，在薄膜130晶化過程中，依然是再晶化薄膜130的過程為正式晶化的過程，使得薄膜130的晶粒沿與掃描方向垂直的方向排布更有規(guī)律性，滿足薄膜130晶體管的電特性需求。

需要說明的是，在其它實施例中，第二激光束120與第一激光束110的相對強度也可以根據(jù)工作需求設(shè)置，滿足不同薄膜晶體管的需求。

本實施例中，第一激光束110的光源和第二激光束120的光源為線光源，第一激光束110的光源的長度和第二激光束120的光源的長度相等。這樣，第一激光束110間歇性掃描薄膜130之后，第二激光束120沿第一激光束110的掃描方向再掃描一次薄膜130，即可完成薄膜130的掃描，提高工作效率。

請參照圖4，為本實施例的激光晶化裝置、薄膜和基板的示意圖，該示意圖為激光晶化裝置、薄膜和基板的側(cè)視圖。如圖4所示，一種激光晶化裝置200，用于晶化半導(dǎo)體薄膜。半導(dǎo)體薄膜以非晶硅薄膜為例。本實施例中，薄膜300放在基板400上，薄膜300設(shè)置于基板400朝向第一激光束211a和第二激光束211b的一面，通常使用玻璃作為基板400。該激光晶化裝置200包括激光器210、光學(xué)系統(tǒng)220和吸光板223。激光器用于發(fā)出初始激光束211。光學(xué)系統(tǒng)220設(shè)置于初始激光束211的光路上，光學(xué)系統(tǒng)220用于將初始激光束211分為第一激光束211a和第二激光束211b。第一激光束211a順序掃描薄膜300，第二激光束211b連續(xù)掃描第一激光束211a掃描過的薄膜300，第二激光束211b的掃描方向與第一激光束211a的掃描方向相同。吸光板223設(shè)置于第一激光束211a照射至薄膜300的光路上，吸光板223能夠以預(yù)設(shè)的間歇吸收第一激光束211a，使得第一激光束211a首先以預(yù)設(shè)的間歇掃描薄膜300。即使用第一激光束211a預(yù)晶化薄膜300，使薄膜300上沿掃描方向預(yù)先形成有間隔的多個預(yù)晶化區(qū)域，實現(xiàn)薄膜300的晶粒沿掃描方向的均勻排列。在第一激光束211a之后，使用第二激光束211b再晶化薄膜300，在與第二激光束211b的掃描方向垂直的方向，薄膜300的晶粒均勻排列。

上述激光晶化裝置200，使用光學(xué)系統(tǒng)220將初始激光束211分為第一激光束211a和第二激光束211b。在第一激光束211a照射向薄膜300的光路上，由于吸光板223能夠以預(yù)設(shè)的間隙吸收第一激光束211a，使得第一激光束211a間歇性地照射并掃描薄膜300。隨后，第二激光束211b連續(xù)照射并掃描薄膜300。在使用上述激光晶化裝置200晶化薄膜300的過程中，首先使第一激光束211a間歇性掃描薄膜300，在正式晶化前，在薄膜300上沿掃描方向形成有間隔的多個預(yù)晶化區(qū)域，使得沿掃描方向的薄膜300的晶粒排列均勻。然后第二激光束211b再沿與第一激光束211a相同的掃描方向連續(xù)掃描薄膜300，使得薄膜300上沿與掃描方向垂直的方向的晶粒排列均勻。這樣通過激光晶化裝置200，便可以使得激光掃描制備的多晶薄膜300的晶粒在整個薄膜300平面內(nèi)的均勻性更好，晶化效果較好。

本實施例中，激光器的數(shù)量為1個，激光器發(fā)出初始激光束211后，經(jīng)由光學(xué)系統(tǒng)220，初始激光束211被分為兩束激光。這樣，由一個激光器和對應(yīng)的光學(xué)系統(tǒng)220，便可以形成第一激光束211a和第二激光束211b，大大降低了多晶薄膜300的制備成本。

如圖4所示，光學(xué)系統(tǒng)220包括分束鏡221和反射鏡222。分束鏡221設(shè)置于初始激光束211的光路上，初始激光束211斜入射至分束鏡221上，分束鏡221能夠?qū)⒊跏技す馐?11分為透射光和反射光，反射光是第一激光束211a，透射光是第二激光束211b，第二激光束211b照射至薄膜300上。初始激光束211斜入射至分束鏡221上，即入射角大于0°且小于90°，這樣可以保證初始激光束211經(jīng)過分束鏡221后既有透射光也有反射光，從而保證了晶化薄膜300所需的第一激光束211a和第二激光束211b。本實施例中，分束鏡221的透射率大于分束鏡221的反射率。這樣，可以使得第二激光束211b的強度大于第一激光束211a的強度。從而在晶化薄膜300時，依然是再晶化薄膜300的過程為正式晶化的過程，使得薄膜300的晶粒沿與掃描方向垂直的方向排布更有規(guī)律性，滿足薄膜300晶體管的電特性需求。

反射鏡222設(shè)置于第一激光束211a的光路上，第一激光束211a斜入射至反射鏡222上，被反射鏡222反射的第一激光束211a照射至薄膜300上。即第一激光束211a入射至反射鏡222上的入射角大于0°且小于90°，這樣第一激光束211a能夠被反射鏡222反射，并且避免第一激光束211a被原路反射回分束鏡221上，從而保證第一激光束211a能夠照射至薄膜300上。本實施例中，分束鏡221與反射鏡222平行。第一激光束211a與第二激光束211b以相同的入射角入射至薄膜300，即第一激光束211a與第二激光束211b平行，且第一激光束211a與第二激光束211b之間具有特定的距離，這樣使得預(yù)晶化薄膜300和再晶化薄膜300保持較高的一致性，從而使得薄膜300晶化效果較好。

吸光板223設(shè)置于第一激光束211a被反射鏡222反射的光路上。在吸光板223吸收第一激光束211a的時間段內(nèi)，第一激光束211a照射不到薄膜300上。這樣，第一激光束211a可以以預(yù)設(shè)的間歇照射并掃描薄膜300。在該激光晶化裝置200中，吸光板223可以設(shè)置于移動架(未示出)上，該移動架可以以預(yù)設(shè)的間歇移動，移動架帶動吸光板223以預(yù)設(shè)的間歇移動，具體地，吸光板223的移動方向如圖4中的雙箭頭BB＇所示，移動架以及吸光板223可以在雙箭頭BB＇所示的兩個方向往復(fù)移動。因此，吸光板223以預(yù)設(shè)的間歇進入或離開第一激光束211a的光路，從而使得吸光板223能夠以預(yù)設(shè)的間歇吸收第一激光束211a。

本實施例中，初始激光束211的光源為線光源，分束鏡221、反射鏡222和吸光板223的長度大于或等于線光源的長度，分束鏡221、反射鏡222和吸光板223的長度方向與線光源的長度方向平行。分束鏡221的長度足夠長，且能夠完全作用于初始激光束211，避免初始激光束211的部分光束直接照射于薄膜300，影響薄膜300的晶化效果。同理，反射鏡222也能夠完全作用于第二激光束211b，避免第二激光束211b的部分光束射入到空間中造成傷害。在第二激光束211b經(jīng)過吸光板223時，吸光板223也完全作用于第二激光束211b，避免第二激光束211b的部分光束照射到薄膜300上，影響薄膜300預(yù)晶化的均勻性。

如圖4所示，用該激光晶化裝置200晶化薄膜300時，第一激光束211a和第二激光束211b的位置固定，基板400的移動方向如圖4中的箭頭C所示，薄膜300隨基板400一起移動。從圖4上的方向來看，基板400位于光學(xué)系統(tǒng)220的下方，基板400沿箭頭C方向勻速移動，先后經(jīng)過第一激光束211a和第二激光束211b的照射區(qū)。在薄膜300上沿掃描方向預(yù)先形成有間隔的多個預(yù)晶化區(qū)域，實現(xiàn)薄膜300的晶粒沿掃描方向的均勻排列。即未經(jīng)過第一激光束211a掃描的薄膜300部分為未晶化薄膜300a。未晶化薄膜300a經(jīng)過第一激光束211a掃描，未經(jīng)過第二激光束211b掃描的薄膜300部分為預(yù)晶化薄膜300b。預(yù)晶化薄膜300b繼續(xù)經(jīng)過第二激光束211b掃描之后，則轉(zhuǎn)為再晶化薄膜300c，即規(guī)則的多晶薄膜。

以上所述實施例的各技術(shù)特征可以進行任意的組合，為使描述簡潔，未對上述實施例中的各個技術(shù)特征所有可能的組合都進行描述，然而，只要這些技術(shù)特征的組合不存在矛盾，都應(yīng)當(dāng)認(rèn)為是本說明書記載的范圍。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細(xì)，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。因此，本發(fā)明專利的保護范圍應(yīng)以所附權(quán)利要求為準(zhǔn)。