CN104282539A - 一种多晶硅制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种多晶硅制作方法，包括：S11.用固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行预热；以及S12.用准分子激光器发射激光来照射所述非晶硅层的上表面，以将所述非晶硅层晶化成多晶硅，其中所述步骤S11先于所述步骤S12一预定时间执行或同时执行。本申请不但能够大大缩短非晶硅熔化而晶化成多晶硅的时间，从而有效提高多晶硅的产量，而且，由于降低了非晶硅的熔化和晶化时的温度梯度，从而能够有效增加多晶硅的结晶率并改善多晶硅的结晶质量，另外，还可以减少昂贵的准分子激光器的发射次数，从而延长准分子激光器的使用寿命，进一步降低成本。

Description

一种多晶硅制作方法
技术领域
本申请涉及一种多晶硅制作方法，尤其涉及一种采用准分子激光退火的多晶硅制作方法。
背景技术
随着半导体技术的广泛应用，多晶硅的需求量越来越大。目前已经开始采用准分子激光退火技术来生产多晶硅。
图1示例性示出了一种现有技术中采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的示意图。如图1中所示，在现有技术中采用准分子激光退火的多晶硅制作方法中，准分子激光器2发射激光3来照射非晶硅层1的上表面，使非晶硅层1的上表面熔化，从而晶化成多晶硅。例如美国专利申请US5529951就采用了这种方法，其采用波长为308nm脉冲宽度为150ns的准分子（excimer）激光照射非晶硅层的上表面，使非晶硅层的上表面熔化，从而晶化成多晶硅。
然而，在现有技术中采用准分子激光退火的多晶硅制作方法中，激光能量不能很快使非晶硅层达到熔化温度，而是需要使用多次脉冲的准分子激光的能量，才能使非晶硅层熔化而晶化成多晶硅。而且，现有技术中采用准分子激光退火的多晶硅制作方法中还存在的多晶硅结晶率不稳定的问题，而且需要很高的准分子激光能量。
发明内容
为了解决上述技术问题之一，本申请提供一种多晶硅制作方法，包括：S11.用固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行预热；以及S12.用准分子激光器发射激光来照射所述非晶硅层的上表面，以将所述非晶硅层晶化成多晶硅，其中所述步骤S11先于所述步骤S12一预定时间执行。
其中，所述非晶硅层形成于由上到下依次由硅氧化层和透明基板重叠构成的多层之上并与所述硅氧化层具有一临界面，并且其中，在所述步骤S11中，用所述固态激光器发射激光穿透所述透明基板和所述硅氧化层，最后到达所述非晶硅层与所述硅氧化层的所述临界面来照射所述非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行预热。
其中，所述非晶硅层形成于由上到下依次由硅氧化层、氮化硅层和透明基板重叠构成的多层之上并与所述硅氧化层具有一临界面，并且其中，在所述步骤S11中，用所述固态激光器发射激光穿透所述透明基板、所述氮化硅层和所述硅氧化层，最后到达所述非晶硅层与所述硅氧化层的所述临界面来照射所述非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行预热。
其中，所述固态激光器发射的激光的波长为532nm。
其中，所述固态激光器发射的激光的光束尺寸为所述准分子激光器发射的激光的光束尺寸的1.5倍。
其中，所述固态激光器发射的激光为激光脉冲或连续激光。
本申请还提供了一种多晶硅制作方法，包括：S11’.用固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行加热；以及S12’.用准分子激光器发射激光来照射所述非晶硅层的上表面，以将所述非晶硅层晶化成多晶硅，其中所述步骤S11’与所述步骤S12’同时执行。
其中，所述非晶硅层形成于由上到下依次由硅氧化层和透明基板重叠构成的多层之上并与所述硅氧化层具有一临界面，并且其中，在所述步骤S11’中，用所述固态激光器发射激光穿透所述透明基板和所述硅氧化层，最后到达所述非晶硅层与所述硅氧化层的所述临界面来照射所述非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行加热。
其中，所述非晶硅层形成于由上到下依次由硅氧化层、氮化硅层和透明基板重叠构成的多层之上并与所述硅氧化层具有一临界面，并且其中，在所述步骤S11’中，用所述固态激光器发射激光穿透所述透明基板、所述氮化硅层和所述硅氧化层，最后到达所述非晶硅层与所述硅氧化层的所述临界面来照射所述非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行加热。
其中，所述固态激光器发射的激光的波长为532nm。
其中，所述固态激光器发射的激光的光束尺寸为所述准分子激光器发射的激光的光束尺寸的1.5倍。
其中，所述固态激光器发射的激光为激光脉冲或连续激光。
本申请借助于固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，并用准分子激光器发射激光来照射非晶硅层的上表面，不但能够大大缩短非晶硅熔化而晶化成多晶硅的时间，从而有效提高多晶硅的产量，而且，由于降低了非晶硅的熔化和晶化时的温度梯度，从而能够有效增加多晶硅的结晶率并改善多晶硅的结晶质量，另外，还可以减少昂贵的准分子激光器的发射次数，从而延长准分子激光器的使用寿命，进一步降低成本。
附图说明
下面将参照所附附图来描述本申请的实施例，其中：
图1示例性示出了一种现有技术中采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的示意图；
图2示例性示出了根据本申请的第一实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的示意图；
图3示例性示出了根据本申请的第二实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的示意图；
图4示例性示出了根据本申请的第三实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的示意图；
图5示例性示出了根据本申请的一个实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的流程图；以及
图6示例性示出了根据本申请的另一个实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合图2至图6详细描述本申请，其中相同的附图标记表示相同或相似的设备、物质或步骤。
图2示例性示出了根据本申请的第一实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的示意图。如图2中所示，与图1中所示的现有技术中的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法不同，本申请除了用准分子激光器2发射激光3来照射非晶硅层1的上表面之外，还用固态激光器4发射激光5来照射非晶硅层1的下表面，以对非晶硅层1进行预热或辅助加热，从而有利于将非晶硅层1的熔化而晶化成多晶硅。
其中，用固态激光器4发射激光5的发射功率和用准分子激光器2发射激光3的发射功率的选取可以根据非晶硅层1具体的如加工面积、厚度、材质等材料参数、以及所使用的准分子激光器2和固态激光器4具体的如功率、波长、脉冲参数等而定。
其中，用固态激光器4发射激光5来照射非晶硅层1的下表面可以先于用准分子激光器2发射激光3来照射非晶硅层1的上表面一预定时间。该预定时间的选取可以根据非晶硅层1具体的如加工面积、厚度、材质等材料参数、以及所使用的准分子激光器2和固态激光器4具体的如功率、波长、脉冲参数等而定。
其中，用固态激光器4发射激光5来照射非晶硅1层的下表面可以与用准分子激光器2发射激光3来照射非晶硅层1的上表面同时进行。
其中，固态激光器4是比较廉价的固态激光器，例如能够发射的激光5的波长为532nm。
其中，为了进一步改善非晶硅层1的受热效果，例如，固态激光器4发射的激光5的光束尺寸可以为准分子激光器2发射的激光3的光束尺寸的1.5倍。例如，如果光束截面是圆形或椭圆形，则光束尺寸是半径或半轴的尺寸，如果光束截面是矩形，则光束尺寸是长度和宽度。
其中，固态激光器4发射的激光5可以为激光脉冲或连续激光。
本申请借助于固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，并用准分子激光器发射激光来照射非晶硅层的上表面，不但能够大大缩短非晶硅熔化而晶化成多晶硅的时间，从而有效提高多晶硅的产量，而且，由于降低了非晶硅的熔化和晶化时的温度梯度，从而能够有效增加多晶硅的结晶率并改善多晶硅的结晶质量，另外，还可以减少昂贵的准分子激光器的发射次数，从而延长准分子激光器的使用寿命，进一步降低成本。
图3示例性示出了根据本申请的第二实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的示意图。如图3中所示，与图2的不同之处在于，图3中的非晶硅层1可以是形成于由上到下依次由硅氧化层（SiOx）6和透明基板7重叠构成的多层之上，并与硅氧化层6具有一临界面。其中，用固态激光器4发射激光5穿透透明基板7和硅氧化层6，最后到达非晶硅层1与硅氧化层6的临界面来照射非晶硅层1的下表面，以对非晶硅层1进行预热或辅助加热。由于用固态激光器4发射的激光5可以透过透明基板7和硅氧化层6，因此，不影响本申请的实施效果。
图4示例性示出了根据本申请的第三实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的示意图。如图4中所示，与图2的不同之处在于，图4中的非晶硅层1可以是形成于由上到下依次由硅氧化层（SiOx）6、氮化硅层（SiN）8和透明基板7重叠构成的多层之上，并与硅氧化层6具有一临界面。其中，用固态激光器4发射激光5穿透透明基板7、氮化硅层8和硅氧化层6，最后到达非晶硅层1与硅氧化层6的临界面来照射非晶硅层1的下表面，以对非晶硅层进行1预热。由于用固态激光器4发射的激光5可以透过透明基板7、氮化硅层8和硅氧化层6，因此，不影响本申请的实施效果。
结合图2-4，图5示例性示出了根据本申请的一个实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的流程图。如图5中所示，本实施例的多晶硅制作方法包括：
首先，执行步骤S11，用固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，以对非晶硅层进行预热。
在一预定时间之后，执行步骤S12，用准分子激光器发射激光来照射非晶硅层的上表面，以将非晶硅层晶化成多晶硅。
其中，用固态激光器发射激光的发射功率和用准分子激光器发射激光的发射功率的选取可以根据非晶硅层具体的如加工面积、厚度、材质等材料参数、以及所使用的准分子激光器和固态激光器具体的如功率、波长、脉冲参数等而定。
其中，预定时间的选取可以根据非晶硅层具体的如加工面积、厚度、材质等材料参数、以及所使用的准分子激光器和固态激光器具体的如功率、波长、脉冲参数等而定。
其中，固态激光器是比较廉价的固态激光器，例如能够发射的激光的波长为532nm。
其中，为了进一步改善非晶硅层的受热效果，例如，固态激光器发射的激光的光束尺寸可以为准分子激光器发射的激光的光束尺寸的1.5倍。例如，如果光束截面是圆形或椭圆形，则光束尺寸是半径或半轴的尺寸，如果光束截面是矩形，则光束尺寸是长度和宽度。
其中，固态激光器发射的激光可以为激光脉冲或连续激光。
图6示例性示出了根据本申请的另一个实施例的采用准分子激光退火的多晶硅制作方法的流程图。如图6中所示，本实施例的多晶硅制作方法包括：
执行步骤S11’，用固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，以对非晶硅层进行加热，同时，执行步骤S12’，用准分子激光器发射激光来照射非晶硅层的上表面，以将非晶硅层晶化成多晶硅。
其中，用固态激光器发射激光的发射功率和用准分子激光器发射激光的发射功率的选取可以根据非晶硅层具体的如加工面积、厚度、材质等材料参数、以及所使用的准分子激光器和固态激光器具体的如功率、波长、脉冲参数等而定。
其中，固态激光器是比较廉价的固态激光器，例如能够发射的激光的波长为532nm。
其中，为了进一步改善非晶硅层的受热效果，例如，固态激光器发射的激光的光束尺寸可以为准分子激光器发射的激光的光束尺寸的1.5倍。例如，如果光束截面是圆形或椭圆形，则光束尺寸是半径或半轴的尺寸，如果光束截面是矩形，则光束尺寸是长度和宽度。
其中，固态激光器发射的激光为激光脉冲或连续激光。
本申请借助于固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，并用准分子激光器发射激光来照射非晶硅层的上表面，不但能够大大缩短非晶硅熔化而晶化成多晶硅的时间，从而有效提高多晶硅的产量，而且，由于降低了非晶硅的熔化和晶化时的温度梯度，从而能够有效增加多晶硅的结晶率并改善多晶硅的结晶质量，另外，还可以减少昂贵的准分子激光器的发射次数，从而延长准分子激光器的使用寿命，进一步降低成本。
虽然已参照典型实施例描述了本申请，但应当理解，所用的术语是说明和示例性、而非限制性的术语。由于本申请能够以多种形式具体实施，所以应当理解，上述实施例不限于任何前述的细节，而应在随附权利要求所限定的范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等同范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。

Claims (12)

1.一种多晶硅制作方法，包括：
S11.用固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行预热；以及
S12.用准分子激光器发射激光来照射所述非晶硅层的上表面，以将所述非晶硅层晶化成多晶硅，
其中所述步骤S11先于所述步骤S12一预定时间执行。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述非晶硅层形成于由上到下依次由硅氧化层和透明基板重叠构成的多层之上并与所述硅氧化层具有一临界面，并且其中，
在所述步骤S11中，用所述固态激光器发射激光穿透所述透明基板和所述硅氧化层，最后到达所述非晶硅层与所述硅氧化层的所述临界面来照射所述非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行预热。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，
所述非晶硅层形成于由上到下依次由硅氧化层、氮化硅层和透明基板重叠构成的多层之上并与所述硅氧化层具有一临界面，并且其中，
在所述步骤S11中，用所述固态激光器发射激光穿透所述透明基板、所述氮化硅层和所述硅氧化层，最后到达所述非晶硅层与所述硅氧化层的所述临界面来照射所述非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行预热。
4.根据权利要求1-3中任何一个所述的方法，其中，
所述固态激光器发射的激光的波长为532nm。
5.根据权利要求1-4中任何一个所述的方法，其中，
所述固态激光器发射的激光的光束尺寸为所述准分子激光器发射的激光的光束尺寸的1.5倍。
6.根据权利要求1-5中任何一个所述的方法，其中，
所述固态激光器发射的激光为激光脉冲或连续激光。
7.一种多晶硅制作方法，包括：
S11’.用固态激光器发射激光来照射非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行加热；以及
S12’.用准分子激光器发射激光来照射所述非晶硅层的上表面，以将所述非晶硅层晶化成多晶硅，
其中所述步骤S11’与所述步骤S12’同时执行。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述非晶硅层形成于由上到下依次由硅氧化层和透明基板重叠构成的多层之上并与所述硅氧化层具有一临界面，并且其中，
在所述步骤S11’中，用所述固态激光器发射激光穿透所述透明基板和所述硅氧化层，最后到达所述非晶硅层与所述硅氧化层的所述临界面来照射所述非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行加热。
9.根据权利要求7所述的方法，其中，
所述非晶硅层形成于由上到下依次由硅氧化层、氮化硅层和透明基板重叠构成的多层之上并与所述硅氧化层具有一临界面，并且其中，
在所述步骤S11’中，用所述固态激光器发射激光穿透所述透明基板、所述氮化硅层和所述硅氧化层，最后到达所述非晶硅层与所述硅氧化层的所述临界面来照射所述非晶硅层的下表面，以对所述非晶硅层进行加热。
10.根据权利要求7-9中任何一个所述的方法，其中，
所述固态激光器发射的激光的波长为532nm。
11.根据权利要求7-10中任何一个所述的方法，其中，
所述固态激光器发射的激光的光束尺寸为所述准分子激光器发射的激光的光束尺寸的1.5倍。
12.根据权利要求7-11中任何一个所述的方法，其中，
所述固态激光器发射的激光为激光脉冲或连续激光。
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