CN106981416B - 利用准分子激光退火制作低温多晶硅的系统及其承载装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种利用准分子激光退火制作低温多晶硅的系统及其承载装置，该承载装置包括承载主体以及加热元件；其中，所述加热元件用于对所述承载主体进行加热，所述承载主体的上表面设有导热支撑体，在利用准分子激光退火法制作低温多晶硅的过程中，所述导热支撑体用于支撑玻璃基板，并将所述承载主体的热量传递到玻璃基板上。该承载装置通过设置加热元件以及带有导热支撑体的承载主体结构，可以对承载多晶硅材料的玻璃基板进行局部加热，进而在重结晶过程中可以形成稳定的低温区和高温区，以便获得可控制结晶方向的多晶硅材料，使多晶硅材料具有晶粒间晶界少，晶粒大，且多晶硅的载子移动率高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及低温多晶硅制作方法的技术领域，具体是涉及一种利用准分子激光退火制作低温多晶硅的系统及其承载装置。
背景技术
随着平板显示的发展，高分辨率，低能耗的面板需求不断被提出，非晶硅电子迁移率低，低温多晶硅因可在低温下制作，且拥有高的电子迁移率及可制作C-MOS电路被广泛研究用以达到面板高分辨率，低能耗的需求。
目前制作低温多晶硅的方法包括固相结晶(SPC，Solid PhaseCrystallization)，金属诱导结晶(MIC，Metal Induced Crystallization)和准分子镭射退火(ELA，Excimer Laser Annealing)几种，其中准分子镭射退火(ELA)是目前使用最为广泛的方法。
请参阅图1，图1是现有技术中准分子激光退火制作低温多晶硅方法的结构示意图，该方法一般是将玻璃基板11置于承载台10上，在玻璃基板11上生长一缓冲层12，然后生长非晶硅13，高温去氢后经过HF(High Frequency高频)预清洗，再利用ELA的激光14扫描非晶硅13，非晶硅受到高温熔化重结晶形成多晶硅。
多晶硅晶粒的大小对多晶硅的电学性能有重要影响，在ELA制程中，非晶硅接收激光能量升温后变成近似完全熔融(nearly completely melts)状态，然后重结晶形成多晶硅。重结晶时会按照低能量向高能量方向结晶，即低温向高温方向结晶；但是现有技术中的结构方法中，因低温区域是随机的，所以结晶的起点和方向是凌乱的，请参阅图2，图2是现有技术中非晶硅加热后重结晶的状态示意图，图中标号15为晶粒，如果晶粒15的结晶方向是随机的话，就会导致晶粒间晶界偏多，晶粒偏小，进而会影响多晶硅的载子移动率。
发明内容
本发明实施例提供一种利用准分子激光退火制作低温多晶硅的系统及其承载装置，以解决现有技术中在利用准分子激光退火制作低温多晶硅时，由于晶硅材料在重结晶过程中，结晶方向凌乱导致的晶粒间晶界偏多，晶粒偏小，进而使多晶硅的载子移动率低的技术问题。
为解决上述问题，本发明实施例一方面提供了一种用于准分子激光退火制作低温多晶硅系统中的承载装置，所述承载装置包括承载主体以及加热元件；其中，所述加热元件用于对所述承载主体进行加热，所述承载主体的上表面设有导热支撑体，在利用准分子激光退火法制作低温多晶硅的过程中，所述导热支撑体用于支撑玻璃基板，并将所述承载主体的热量传递到玻璃基板上。
本发明实施例另一方面还提供一种利用准分子激光退火的方法制作低温多晶硅的系统，所述系统包括准分子激光发生器以及上述实施例中任一项所述的承载装置，所述准分子激光发生器用于产生准分子激光，以对设于所述承载装置上的非晶硅材料进行加热，所述承载装置通过对承载非晶硅材料的玻璃基板进行加热，使被加热后的非晶硅材料在结晶过程中具有稳定的低温区以及高温区，进而获得可控制结晶方向的多晶硅材料。
相对于现有技术，本发明提供的利用准分子激光退火制作低温多晶硅的系统及其承载装置，该承载装置通过设置加热元件以及带有导热支撑体的承载主体结构，可以对承载多晶硅材料的玻璃基板进行局部加热，进而在重结晶过程中可以形成稳定的低温区和高温区，以便获得可控制结晶方向的多晶硅材料，使多晶硅材料具有晶粒间晶界少，晶粒大，且多晶硅的载子移动率高的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是现有技术中准分子激光退火制作低温多晶硅方法的结构示意图；
图2是现有技术中非晶硅加热后重结晶的状态示意图；
图3是本发明利用准分子激光退火的方法制作低温多晶硅的系统的结构组成示意图；
图4是图3实施例中承载装置一实施例的结构示意图；
图5是本发明用于准分子激光退火制作低温多晶硅系统中的承载装置另一实施例的结构示意图；
图6是导热支撑体另一实施例的结构示意图；
图7是利用本发明实施例承载装置进行重结晶过程中晶粒结晶状态的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明作进一步的详细描述。特别指出的是，以下实施例仅用于说明本发明，但不对本发明的范围进行限定。同样的，以下实施例仅为本发明的部分实施例而非全部实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中的术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
请参阅图3，图3是本发明利用准分子激光退火的方法制作低温多晶硅的系统的结构组成示意图，该系统包括准分子激光发生器100以及承载装置200。
具体而言，准分子激光发生器100用于产生准分子激光110，以对设于承载装置200上的非晶硅材料330进行加热，承载装置200通过对承载非晶硅材料的玻璃基板310进行加热，使被加热后的非晶硅材料330在结晶过程中具有稳定的低温区以及高温区，进而获得可控制结晶方向的多晶硅材料。图中320表示为缓冲层。关于准分子激光发生器100的具体结构技术特征，在本领域技术人员的理解范围内，此处不再详述。下面对承载装置200的技术方案进行介绍。
请参阅图4，图4是图3实施例中承载装置一实施例的结构示意图，该承载装置200可以包括承载主体210以及加热元件220；加热元件220用于对承载主体210进行加热，其中，优选地，加热元件220与承载主体210连接，加热元件220通过接触传热的方式对承载主体210进行加热，譬如加热元件220可以为加热管或者加热丝等。当然，在其他实施例中，加热元件220可以为其他的加热形式，譬如火焰加热等。
在本实施例中，承载主体210的中部设有容置腔，加热元件220设于容置腔内。其中，该承载主体210采用导热性材料制成，优选为金属材料，譬如铜、钢铁等。
请参阅图5，图5是本发明用于准分子激光退火制作低温多晶硅系统中的承载装置另一实施例的结构示意图，与上一实施例不同的是，本实施例中加热元件220设于承载主体210的外侧，具体可以为底部，当然还可以为侧面。只要可以起到对承载主体210加热的目的即可。
请一并参阅图3至图5，承载主体210的上表面还设有导热支撑体230，在利用准分子激光退火法制作低温多晶硅的过程中，导热支撑体230用于支撑玻璃基板310，并将承载主体210的热量传递到玻璃基板310上。
其中，导热支撑体230可以包括多个导热支撑单元231，多个导热支撑单元231以不规则排布的形式设置在承载主体210的上表面。优选地，导热支撑单元231可以为金属pin结构。另外，导热支撑体230(包括多个导热支撑单元231)可以与承载主体210为一体结构，或者每一导热支撑单元231还可以为单独的金属pin(针、或者柱状)结构与承载主体210粘接或者接触连接，只是与承载主体210导热接触连接即可。
请参阅图6，图6是导热支撑体另一实施例的结构示意图，在该实施例中，导热支撑体230除了包括多个导热支撑单元231之外，还可以包括一个连接体232，以将多个导热支撑单元231连接起来。或者说连接体232与多个导热支撑单元231为一体结构。
请继续参阅图4，承载装置200还可以包括隔热层240，该隔热层240设于承载主体210的上表面，且填充于多个导热支撑单元231之间，用于对导热支撑单元231之间的承载主体210上表面与玻璃基板310的空隙进行隔热。如此一来，可以使玻璃基板310的传热区(与导热支撑单元231的接触位置)与非传热区有更好的区分，进而形成低温区和高温区。
请参阅图7，图7是利用本发明实施例承载装置进行重结晶过程中晶粒结晶状态的示意图。根据非晶硅在重结晶过程中的特性，由低温向高温方向结晶，因此本实施例中承载装置200的结构可以使晶体在结晶的过程中具有稳定的结晶方向，使多晶硅材料具有晶粒间晶界少，晶粒大，且多晶硅的载子移动率高的特点。图中标注331表示为晶粒。晶粒上的箭头表示结晶方向。
相对于现有技术，本发明提供的利用准分子激光退火制作低温多晶硅的系统及其承载装置，该承载装置通过设置加热元件以及带有导热支撑体的承载主体结构，可以对承载多晶硅材料的玻璃基板进行局部加热，进而在重结晶过程中可以形成稳定的低温区和高温区，以便获得可控制结晶方向的多晶硅材料，使多晶硅材料具有晶粒间晶界少，晶粒大，且多晶硅的载子移动率高的特点。
以上所述仅为本发明的部分实施例，并非因此限制本发明的保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效装置或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (4)
1.一种用于准分子激光退火制作低温多晶硅系统中的承载装置，其特征在于，所述承载装置包括承载主体、加热元件以及隔热层；其中，所述加热元件用于对所述承载主体进行加热，所述承载主体的上表面设有导热支撑体；所述导热支撑体包括多个单独的金属柱状结构导热支撑单元，多个单独的金属柱状结构导热支撑单元与所述承载主体导热接触并粘接连接；所述多个导热支撑单元不规则排布设置在所述承载主体的上表面；在利用准分子激光退火法制作低温多晶硅的过程中，所述多个导热支撑单元用于支撑玻璃基板，并将所述承载主体的热量传递到玻璃基板上；所述加热元件与所述承载主体连接，所述加热元件通过接触传热的方式对所述承载主体进行加热；所述承载主体的中部设有容置腔，所述加热元件设于所述容置腔内；所述隔热层设于所述承载主体的上表面，且填充于所述多个导热支撑单元之间，用于对导热支撑单元之间的承载主体上表面与玻璃基板的空隙进行隔热。
2.根据权利要求1所述的承载装置，其特征在于，所述承载主体采用导热性材料制成。
3.根据权利要求2所述的承载装置，其特征在于，所述承载主体为金属材料制成。
4.一种利用准分子激光退火的方法制作低温多晶硅的系统，其特征在于，所述系统包括准分子激光发生器以及权利要求1-3任一项所述的承载装置，所述准分子激光发生器用于产生准分子激光，以对设于所述承载装置上的非晶硅材料进行加热，所述承载装置通过对承载非晶硅材料的玻璃基板进行加热，使被加热后的非晶硅材料在结晶过程中具有稳定的低温区以及高温区，进而获得可控制结晶方向的多晶硅材料。
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