KR20120086303A - 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층의 결정화하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

레이저 빔으로 비결정질 반도체 층의 결정화하기 위한 방법 및 장치 Download PDF

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코히런트 게엠바하
레이저 라보라토리움 괴팅겐 이.브이. (엘엘쥐)
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Abstract

본 발명은 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로, 상기 레이저 빔의 균일하게 조명된 빔 횡단면이 적어도 반도체 층의 표면 영역으로 균일하게 투사된다. 본 발명은, 적어도 반도체 층에 레이저 빔이 투사되는 동안 레이저 빔에 의해 조명된 적어도 반도체 층의 표면에 이온화된 가스 형태의 정압 플라즈마가 제공되는 것을 특징으로 하고, 상기 정압 플라즈마는 레이저 빔에 의해 조명된 반도체 층 및/또는 레이저 빔과 상호 작용한다.

Description

레이저 빔으로 비결정질 반도체 층의 결정화하기 위한 방법 및 장치{Method and device for crystallizing an amorphous semiconductor layer with a laser beam}
본 발명은 적어도 반도체 층의 표면 영역으로 균일하게 조명된 횡단면을 투사하는 레이저 빔에 의해 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
적절한 파장과 방사 출력의 레이저 방사선으로 비결정질 반도체 층을 조명함으로써 방사 에너지의 적어도 일부가 반도체 재료에 의해 흡수되어 열로 변환되고, 상기 열에 의해 반도체 재료는 국부적으로 용융된다. 국부적으로 제한된 반도체 층의 표면 영역으로 방사선 유입은 대체로 펄스 형태로 이루어지기 때문에 용융된 반도체 재료의 재냉각시 결정화 프로세스가 나타나고, 상기 결정화 프로세스는 원래의 비결정질 반도체 구조를 다결정 반도체 구조로 변화시킨다. 어닐링 프로세스라고도 하는 상기 열 유도 결정화 과정은 다결정 실리콘 기반 기술의 어셈블리, 예컨대 TFT-박막 트랜지스터 등의 제조에 적용된다.
박막 트랜지스터는 바람직하게 PC, TV 또는 특히 가전 제품의 기타 장치들의 평면 스크린 영역에서 사용된다. 일반적으로 50 nm 정도의 층 두께로 유리 또는 플라스틱 평면 기판에 제공되는 얇은 비결정질 실리콘층은 소위 LTPS 공정(Low Temperature Polysilicon Technology)에 의해 레이저 방사선에 노출됨으로써 단시간에 용융되고, 냉각시 다결정층으로 응고되고, 상기 다결정층은 특히 능동형 LCD(Active-Matrix-LCD) 및 능동형 OLED(Active-Matrix-OLED)의 제조에 특히 적합하다. 특히 높은 ppi(Pixel per inch) 밀도를 갖는 고해상도 디스플레이의 제조는 다결정 실리콘 기반의 박막 트랜지스터의 사용을 필요로 한다.
산업 기준에서 가능한 효율적이고 저렴하게 디스플레이를 제조하기 위해, 가능한 작은 총 에너지 유입 및 유리 또는 플라스틱 평판 내로 최소 에너지 유입과 동시에 비결정질 실리콘의 가능한 넓은 면의 결정화 프로세스를 구현해야 한다. 이러한 이유로 비결정질 층의 용융에 바람직하게 엑시머 레이저가 사용된다. 상기 레이저는 UV 스펙트럼에서 필요한 파장과 뛰어난 효율 외에 효율적인 프로세스에 필요한 높은 펄스 에너지를 제공한다. UV 레이저의 사용 외에도 현상 단계에서 다른 파장, 예컨대 527.532 nm의 레이저도 사용된다.
기본적으로 엑시머 레이저의 사용시 통합된 처리 방법이 형성되었고, 상기 처리 방법에 의해 비결정질 실리콘은 자유 전하 운반체의 높은 전류 이동도가 보장될 수 있도록 변형될 수 있다. 전류 이동도 외에 평판에 걸쳐 분포된 층 특성의 균일성은 고품질 디스플레이의 중요한 특성이다.
예컨대 US 2006/0035103 A1호에 기술된 소위 ELA 방법(Eximer Laser Annealing)에서 균일화되어 직선으로 형성된 레이저 빔은 600 Hz의 펄스로 비결정질 실리콘으로 코팅된 기판 위로 안내된다. 레이저 빔은 50 내지 100 nm의 얇은 비결정질 실리콘층의 표면에서 흡수되고, 이때 기판은 가열되어 손상되지 않는다. ELA 방법에서 엑시머 레이저의 거의 사각형 빔 프로파일은 465 mm 길이와 0.4 mm 폭을 갖는 고정된 균일한 선으로 변형된다. 이러한 프로세스를 위한 에너지 밀도는 350 mJ/㎠ 내지 400 mJ/㎠ 이다. 그러나 이러한 방법에서 비결정질 실리콘층은 완전히 용융되지 않는다. 결정 성장은 고정된 하부 실리콘층의 상 경계에서 시작되고, 용융된 상부 실리콘층의 방향으로 진행된다.
기본적으로 상기 방법은 스크린용 다결정 실리콘층의 제조에 최적임이 입증되었다. 특히 AM-OLED의 제조 공정은 선행기술에 따라 LTPS 평판에서만 가능하다. 42 인치보다 큰 스크린 대각선을 갖는 LTPS 스크린의 제조 및 제조 공정의 추가적인 비용 최적화는 기판상에서 확장된 빔 횡단면을 필요로 한다. 50 인치 TV 기판의 제조는 예컨대 650 mm 내지 750 mm 길이의 라인을 필요로 한다.
465 mm의 길이를 갖는 전술한 빔 프로파일의 경우처럼 확장된 사각형 빔 프로파일에 의해 동일한 방식으로 어닐링 프로세스를 실시할 수 있기 위해, 레이저 빔의 에너지 밀도를 감소시키지 않고 빔 프로파일의 라인 폭을 적절하게 축소하는 것이 필요하다. 그러나 이것은 사용하는 광학계에 비해 훨씬 더 복잡하고 비용이 드는 결상 광학계를 전제로 한다. 효과적인 어닐링 프로세스에 필요한 에너지 밀도를 감소시키지 않고 라인 형태의 빔 횡단면을 확장하기 위한 다른 방법은 출력이 더 강한 레이저 광원의 사용시, 더 복잡한 광학계의 사용처럼 해당 어닐링 장치의 구매 및 작동 비용을 높이는 조치이다.
레이저를 이용한 결정화 프로세스의 실시와 함께 US 2006/0024442 A1(특히 단락 [0039 내지 0045] 참조)에는, 결정화 동안 형성된 결정 입자의 크기는 방사 에너지의 조절 유입 및 이와 관련하여 레이저 빔이 작용하는 반도체 층 내의 조절 가능한 온도 분포에 의해 영향을 받을 수 있다는 것이 공지되어 있다. 형성되는 다결정 반도체 층 영역 내에서 자유 전하 운반체의 가능한 높은 전류 이동도를 지원하기 위해, 어닐링 프로세스시 프로세스 파라미터는 결정화 중에 평판에 걸쳐 균일하게 분포된 가능한 큰 입자 크기를 형성할 수 있도록 선택되어야 한다. 그러나, 결정 구조 내에 예컨대 결정 홈 또는 불포화 결정 결합, 소위 "끊어진 결합(dangling bonds) 형태의 결함 위치가 형성되고, 상기 결함 위치에 의해 자유 전하 운반체의 이동도가 낮아진다. 형성되는 결정 구조 내에서 상기 결함을 제거 또는 최소화하기 위해 수소 플라즈마가 이용되고, 상기 수소 플라즈마는 어닐링 프로세스 동안 또는 어닐링 프로세스에 후속해서 조명된 반도체 층 표면과 상호 작용하고, 형성되는 결함 위치에 대한 패시브 작용이 나타난다. 수소 가스로부터 발생된 수소 플라즈마는 결정 구조 내의 결함 위치에 있는 불포화 결정 결합하는 자유 래디칼 및 비공유 전자를 포함한다.
DE 693 27 559 T2호에는 폴리실리콘으로 구성된 필름 제조를 위한 2단계 방법이 제시되어 있다. 제 1 단계에서 실리콘 분말의 폴리싱 또는 PVD- 또는 CVD 증착에 의해 기판 표면에 비결정질 실리콘 필름이 제공된다. 결정화를 위해 비결정질 실리콘 필름은 레이저 방선사에 의해 템퍼링되고, 이 경우 실리콘 필름 두께에 상응하는 입자 직경을 갖는 실리콘 씨결정이 형성된다. 형성되는 실리콘 결정 입자의 밀도 및 크기 분포를 조절하기 위해 상기 실리콘 결정 입자는 수소 래디컬이 있는 상태에서 에칭 프로세스에 노출된다. 상기 수소 래디컬은 ECR(Electron Cyclotron Resonance)-플라즈마 장치에 의해 형성되고 수소 래디컬로 구성된 전류 형태로 처리될 실리콘층 표면을 향한다.
JP 2004-031511 A호에는 플라즈마 처리 장치와 레이저 방사 장치가 배치된 정압 챔버가 설명되어 있다. 처리될 기판은 이송 시스템에 의해 먼저 플라즈마 처리 장치를 지난 후에 레이저 방사 장치를 지난다. 이러한 순차적 처리에 의해 추가 정화 단계는 생략될 수 있다.
본 발명의 과제는, 레이저 방사선과 반도체 재료의 상호 작용에 의해 반도체 재료를 국부적으로 가열시키고 용융시키는 효과가 개선되도록 반도체 층의 적어도 표면 영역에 균일하게 조명된 빔 횡단면을 투사하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법을 개선하는 것이다. 특히 레이저 빔의 방사 에너지는 처리될 반도체 층 내에서 더 효율적으로 열 에너지로 변환하는 방법을 찾는 것이 중요하고, 따라서 비용이 많이 들고 복잡한 광학계 및 고출력 레이저 시스템을 필요로 하지 않고도 넓은 면의 비결정질 반도체 층의 프로세싱이 가능해진다. 또한 이미 사용중인 어닐링 장치는 저렴하고 공정 기술적으로 간단하게 취급되는 조치에 의해 개랑될 수 있어야 한다.
상기 과제는 청구범위 제 1 항에 의해 해결된다. 청구범위 제 12 항의 대상은 비결정질 반도체의 결정화를 위한 장치이다. 종속 청구항 및 상세한 설명은 본 발명의 사상을 바람직하게 개선하는 특징으로서 특히 실시예를 참고로 설명된다.
본 발명에 따라, 조명된 반도체 층 내에서 레이저 빔의 방사 에너지를 열 에너지로 변환시 뚜렷한 효율 상승은 적어도 반도체 층에 레이저 빔 투사 동안 적어도 레이저 빔에 의해 조명된 반도체 층의 표면 영역에 레이저 빔에 의해 조명된 반도체 층 및/또는 레이저 빔과 상호 작용하는 이온화 가스 형태의 정압 플라즈마가 제공됨으로써 구현될 수 있다.
다양한 실험에 의해, 처리될 반도체 층 표면에 대한 레이저 빔 작용에 추가하여 반도체 표면과 상호 작용하는 정압 플라즈마 또는 에어 플라즈마는 대기압 조건에서 형성되는 어닐링 프로세스시, 결정화될 비결정질 반도체 층 내로 방사 에너지 결합과 열 에너지로의 방사 에너지 변환의 효율이 현저하게 증가될 수 있다는 사실이 밝혀질 수 있었다. 레이저 방사선 및 반도체 층과 상호 작용하는 정압 플라즈마에 의해 반도체 층에서 예컨대 에칭 프로세스의 형태로 디그라데이션 현상이 야기될 수 없거나 또는 적어도 경미하게만 야기될 수 있는데, 그 이유는 정압 플라즈마는 대부분 공기의 이온화된 가스 성분으로 이루어지기 때문이다. 따라서 정압 플라즈마는 비결정질 반도체 층 내로 광 결합을 강화하는 수단으로서만 이용되고, 이 경우 층 두께 및 표면 형태학과 관련해서 반도체 층의 거시 구조는 손상되지 않는다.
본 발명에 따른 적절한 조치에 따라 결정화 프로세스를 지속적으로 방해하지 않고 단위 면적당 유입되는 레이저 출력이 가능한 감소될 수 있다. 본 발명에 따른 조치에 의해 지금까지 사용된 어닐링 장치의 추가 변형 없이 비결정질 반도체 층을 향한 빔 횡단면을 원하는 방식으로 확대하거나 또는 결정화에 필요한 에너지 밀도를 감소시킬 수 있다. 따라서 어닐링 프로세스와 관련해서 정압 플라즈마의 본 발명에 따른 사용은 비결정질 반도체 층을 조명하는 레이저 빔의 라인 빔 횡단면의 연장을 가능하게 하고, 이 경우 출력이 더 강한 레이저 빔원 및 복잡한 광학계를 사용할 필요가 없다. 따라서 어닐링 장치에서 효율 및 처리량이 적은 비용으로 증가할 수 있다.
본 발명에 따른 조치에 의해 대기압 조건에서 공지된 어닐링 프로세스의 실행이 가능해지므로, 공정 기술이 복잡하고 비용 집약적인 진공화 조치가 생략될 수 있다.
플라즈마원으로서 공지된 플라즈마 생성기가 사용되고, 상기 플라즈마 생성기에 의해 대기압 조건에서 레이저 빔으로 조명된 반도체 층 표면의 각 위치에 정압 플라즈마 또는 에어 플라즈마가 형성될 수 있다.
정압 플라즈마를 형성하기 위한 바람직한 실시예는 고압을 야기하는 적어도 하나의 전극 배치를 제공하고, 상기 전극은 바람직하게 접지 전위에 있는 반도체 층에 대향 배치된다. 전극과 반도체 층 사이에는 규정된 전위차로 인해 전기장이 형성되고, 상기 전기장에서 대기 전기 방전 및 그에 따른 레이저 빔이 작용하는 반도체 층 표면의 영역에 형성되는 에어 플라즈마가 발생한다. 고압을 야기하는 전극은 바람직하게 블레이드 형태로 형성되고, 즉 고압은 피크를 향해 좁아지는 전극 에지를 갖고, 상기 전극 에지는 날카로운 블레이드 형태로 형성되고, 아래로 수 마이크로 미터의 반경을 갖는다.
대기 전기 방전을 시작하기 위해 적절한 크기로 선택된 전압이 설정되는, 반도체 층 표면에 대해 가능한 표면 가까이 배치된 적어도 2개의 전극을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 모든 경우에 전극들 사이 또는 적어도 하나의 전극과 반도체 층 표면 사이의 매우 불균일한 방전을 방지하기 위해, 전극 표면을 유전체 층으로 코팅하는 것이 바람직하다.
예컨대 DE 195 32 412 A1호에 제시된 소위 플라즈마 노즐을 사용하는 것이 적합하고, 상기 플라즈마 노즐에 의해 일종의 플라즈마 필름 유동이 형성될 수 있고, 상기 플라즈마 필름 유동은 레이저 빔에 의해 조명된 반도체 층의 표면 영역에 의해 편향될 수 있다.
정압 플라즈마의 형성 방법과 무관하게, 레이저 빔과 플라즈마 사이의 손실과 관련된 광 상호 작용을 가능한 작게 유지하기 위해, 정압 플라즈마를 레이저 빔에 의해 조명된 표면 영역 위에 가능한 얇은 층으로 형성하는 것이 바람직한 것으로 입증되었다. 레이저 빔은 정압 플라즈마의 영역을 일반적으로 플라즈마 층 두께를 따라서 반도체 층 표면에 대해 수직으로 관통하기 때문에, 상기 플라즈마 층 두께는 레이저 빔의 광 에너지 손실은 레이저 빔과 정압 플라즈마 사이의 상호 작용으로 인해 1%미만이어야 한다.
정압 플라즈마의 내부에 형성되는 전극 밀도는, 사용된 레이저 파장의 소위 차단(cut-off) 밀도보다 훨씬 작게, 바람직하게는 절반보다 작게, 특히 바람직하게는 적어도 일정 크기보다 작게, 즉 차단 밀도보다 팩터 10만큼 작게 선택되어야 한다. 또한 레이저 빔이 통과할 최대 플라즈마층 두께는 역 제동 방사에 의해 플라즈마에서 레이저 방사선의 가능한 흡수를 고려하여 적절하게 선택되어야 하므로, 플라즈마에서 역 제동 방사에 의해 야기된 레이저 방사선의 흡수는 1%보다 작다. 구체적인 실시예를 참고로 다른 상세한 설명에 제시된 바와 같이, 5 mm의 최대 플라즈마층 두께를 갖는 정압 플라즈마가 적합하다.
본 발명은 하기에서 일반적인 본 발명의 사상을 제한하지 않으면서 도면을 참고로 설명된다.
도 1은 플라즈마 노즐 형태의 플라즈마 발생기를 포함하는 어닐링 장치를 도시한 도면.
도 2는 정압 플라즈마 형성을 위한 전극을 포함하는 어닐링 장치를 도시한 도면.
도 3은 정압 플라즈마 형성을 위한 전극 쌍을 가진 어닐링 장치를 도시한 도면.
도 1은 어닐링 장치의 주요 부품들을 도시하고, 상기 어닐링 장치에 의해 기판(4)에 제공된 비결정질 반도체 층(3), 바람직하게는 얇은 비결정질 실리콘층이 레이저 빔(L)으로 결정화된다. 이를 위해 레이저 빔원(1)으로서 바람직하게 엑시머 레이저가 제공되고, 상기 엑시머 레이저에 의해 바람직하게 248.308 또는 351 nm의 파장을 갖는 레이저 방사선이 제공될 수 있다. 또한, 바람직하게 527 내지 532 nm의 파장을 방사하는 고체 플라즈마의 사용도 가능하고 고려할 수 있다. 또한 800 nm 이상의 방사 파장을 갖는 고출력 레이저 다이오드의 직접적인 사용도 고려할 수 있다.
바람직하게 펄스식 레이저 빔(L)은 빔 형성 및 안내를 위해 광학계(2) 내로 커플링되고, 상기 광학계에서 레이저 빔의 특히 빔 균일화 및 라인 빔 횡단면 형성을 위한 빔 형성이 이루어진다. 레이저 빔(L)은 광 모듈(2)에서 방사된 후에 바람직하게는 650 mm의 라인 길이와 약 0.4 mm 라인 폭을 갖는 라인 조명 영역을 형성하면서 비결정질 반도체 층(3)의 표면에 투사된다.
펄스 작동식 레이저(1)는 레이저 펄스(L)를 형성하고, 상기 레이저 펄스는 각각의 펄스에 따라 비결정질 반도체 층(3)에 대해 측면으로 오프셋되어 투사된다. 이는 배치된 기판(4)에 대해 레이저 빔(L)이 편향됨으로써 또는 X/Y-조정 테이블 상에 배치된 기판(4)이 고정된 레이저 빔에 대해 편향됨으로써 이루어질 수 있다. 또한 전술한 두 개의 자유도를 서로 조합하는 것이 고려될 수 있으므로, 비결정질 실리콘층(3)의 가능한 전체 표면이 래스터 기술로 레이저 빔(L)에 의해 조명되는 것이 보장된다. 대안으로서 연속해서 작동하는 레이저의 사용도 가능하다. 이러한 경우에 단위 면적당 작용 시간을 작게 유지하고 기판 손상을 예방하기 위해, X/Y-조정 테이블의 이동 속도도 상응하게 높아야 한다.
비결정질 반도체 기판(3)에 투사된 레이저 빔(L)의 위치에서 본 발명에 따라 정압 플라즈마(6)가 형성되고, 상기 플라즈마는 공기의 이온화된 가스 성분을 포함한다. 도 1에서는, 정압 플라즈마(6)의 형성을 위해 플라즈마 노즐 장치(5)가 사용되고, 상기 노즐 장치는 반도체 층의 표면 영역에 길이 방향으로 접촉하는 플라즈마 필름 유동을 형성할 수 있는 것이 가정된다. 레이저 빔(L)과 정압 플라즈마 사이의 손실적 상호 작용을 방지하기 위해, 플라즈마 필름 유동의 층 두께(d)는 5 mm보다 커서는 안 된다.
도 2에는 전술한 부품들(1 내지 4)로 이루어진 어닐링 장치가 도시된다. 전술한 실시예와 달리, 플라즈마(6)는 공기 중에 직접 방전 중에 접지 전위에 있는 기판(4) 및 그 위에 놓인 반도체 층(3)을 향해 형성된다. 이 경우 바람직하게 유전체(D)로 둘러싸인 전극(7)은 반도체 층(3)의 표면으로부터 약간 이격되어, 바람직하게는 최대 7 mm 이격되어 배치되고, 상기 전극은 도시되지 않은 고압원에 연결된다.
정압 플라즈마(6)를 형성하기 위한 다른 대안 실시예는 도 3에 도시된다. 이 경우 2개의 전극(7)은 반도체 층(3)의 표면을 향해 표면 가까이 배치된다. 필수적이지는 않지만 이러한 경우에 기판(4)과 그 위에 놓인 반도체 층(3)은 접지되어야 한다. 개별 전극들(7)은 각각 유전체 층(D)으로 둘러싸이기 때문에, 전극들(7)은 취급을 더 용이하게 하기 위해 직접 반도체 층(3) 표면 위에도 배치되고, 이로 인해 정압 플라즈마(6)를 가능한 표면에 가깝게 그리고 얇은 층으로 형성할 수 있다. 도 3의 경우에 레이저 빔(L)은 2개의 전극들(7) 사이의 정압 플라즈마(6)를 통과한다.
본 발명에 따른 방법은 기본적으로 반도체 층(3) 내의 결정화 지침과 무관하게 사용될 수 있다. 즉 전술한 ELA-방법에서와 같은 경우처럼 기판이 부분적으로만 용융되는 어닐링 방법도 사용될 수 있다. 그러나 마찬가지로 소위 (Line-Scan-) SLS 방법(Sequential Lateral Solidification)의 사용도 가능하며, 이러한 방법에서 레이저 빔은 비결정질 반도체 층의 전체 층 깊이를 용융시킬 수 있고, 측면 경계벽 섹션의 각각 측면의 응고가 이루어진다.
많은 결정화 지침에서, 반도체 재료가 용융되는 지속 시간을 연장하기 위해, 소위 긴 레이저 펄스, 즉 50 ns보다 큰 펄스 지속 시간을 갖는 레이저 펄스를 이용하는 것이 바람직하고, 이로써 동시에 더 큰 결정화 입자를 형성하는 경향이 강해진다. 이러한 경우에도 레이저 방사선 및 정압 플라즈마를 조합하여 이용하는 것은 결정화 프로세스에 필요한 레이저 펄스 에너지의 감소 또는 조명될 반도체 층 표면의 처리될 면의 적절한 확장에 긍정적으로 작용한다.
1 레이저
2 빔 형성 및 안내를 위한 광학계
3 반도체 층
4 기판
5 플라즈마 노즐 장치
6 정압 플라즈마
7 전극
d 플라즈마 층 두께
D 유전체

Claims (20)

  1. 적어도 반도체 층(3)의 표면 영역에 균일하게 조명된 빔 횡단면을 투사하는 레이저 빔(L)으로 비결정질 반도체 층(3)을 결정화하기 위한 방법에 있어서,
    상기 반도체 층(3)으로 적어도 레이저 빔을 투사하는 동안 적어도 레이저 빔(L)에 의해 조명된 상기 반도체 층(3)의 표면 영역에 이온화된 가스 형태의 정압 플라즈마(6)가 제공되고, 상기 정압 플라즈마는 상기 레이저 빔(L)에 의해 조명된 상기 반도체 층(3) 및/또는 상기 레이저 빔(L)과 상호 작용하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  2. 제 1 항에 있어서 정압 플라즈마로서 에어 플라즈마는 대기압의 주변 기압 조건에서 플라즈마 발생기에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 정압 플라즈마(6)는 상기 반도체 층(3)의 표면 영역에 대해 수직으로 연장되고 적어도 표면 영역의 둘레를 완전히 커버하는 플라즈마 층의 형태로 제공되고, 상기 플라즈마 층은 상기 레이저 빔(L)과 상기 정압 플라즈마(6) 사이의 상호 작용으로 인해 상기 레이저 빔(L)의 광 에너지 손실이 1%보다 작게 나타나는 최대 층 두께(d)를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정압 플라즈마(6)는 상기 반도체 층(3)의 표면 영역에 대해 수직으로 연장되고 적어도 표면 영역의 둘레를 완전히 커버하는 플라즈마 층의 형태로 제공되고, 상기 플라즈마 층은 적절한 레이저 파장을 위한 차단 밀도보다 작은 전극 밀도를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정압 플라즈마(6)는 상기 반도체 층(3)의 표면 영역에 대해 수직으로 연장되고 적어도 표면 영역의 둘레를 완전히 커버하는 플라즈마 층의 형태로 제공되고, 상기 플라즈마 층은 역 제동 방사에 의한 플라즈마에서 레이저 방사선의 흡수가 1%보다 작은 최대 플라즈마 층 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 최대 플라즈마 층 두께로서 5 mm가 선택되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 빔(L)은 펄스식으로 작동되고, 적어도 하나의 레이저 펄스 후에 반도체 층 표면에 대해 측면으로 상기 반도체 층(3)에 대해 오프셋되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서, 반도체 층(3)으로서 비결정질 실리콘이 사용되고, 상기 실리콘은 방사 횡단면이 균일화된 레이저 빔(L)으로 조명되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 횡단면이 균일화된 레이저 빔(L)은 UV 스펙트럼 범위의, 바람직하게는 248 nm, 308 nm, 351 nm, 가시 스펙트럼 범위의, 바람직하게는 527 내지 532 nm의, 또는 IR-스펙트럼 범위의 파장을 갖는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정압 플라즈마(6)는 상기 반도체 층(3)에 대해서 표면에 가깝게 설치된 전극 장치에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  11. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 정압 플라즈마(6)는 플라즈마 노즐 장치(5)에 의해 형성되고, 상기 장치는 반도체 층(3)의 표면 영역에 길이방향으로 접촉하는 플라즈마 필름 유동을 형성하는 것을 특징으로 하는 레이저 빔으로 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 방법.
  12. 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치로서, 레이저 빔(L)을 형성하는 레이저(1)를 포함하고, 상기 레이저 빔은 상기 레이저 빔(L)을 균일화하는 적어도 하나의 유닛을 갖는 빔 편향 유닛(2)에 의해 적어도 상기 반도체 층(3)의 표면 영역에 투사될 수 있는 장치에 있어서,
    상기 장치는 정압 플라즈마(6)를 표면 가까이에 제공하기 위한 유닛을 포함하고, 상기 유닛은 레이저 방사 동안 상기 반도체 층(3)의 적어도 레이저 방사된 표면 영역의 둘레를 완전히 커버하는 플라즈마 층의 형태로 정압 플라즈마(6)를 제공하는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 정압 플라즈마(6)의 제공을 위한 유닛은 적어도 하나의 전극(7)을 포함하고, 상기 전극은 상기 반도체 층(3)의 표면 영역에 대해 최대 7 mm의 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
  14. 제 12 항에 있어서, 2개의 전극들(7)은 상기 반도체 층(3)의 표면 영역에 대해서 최대 7 mm의 전극들 간의 간격으로 배치되는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
  15. 제 12 항 또는 제 14 항에 있어서, 상기 전극들(7)은 블레이드 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
  16. 제 12 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 하나의 전극(7)은 유전체에 의해 절연되는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
  17. 제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 빔(L)은 상기 전극들(7) 사이로 커플링되는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
  18. 제 12 항에 있어서, 상기 정압 플라즈마의 제공을 위한 유닛은 플라즈마 노즐 장치(5)이고, 상기 장치는 상기 반도체 층(3)의 표면 영역에 길이방향으로 접촉하는 플라즈마 유동을 형성할 수 있도록 상기 반도체 층(3)에 대향 배치되는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
  19. 제 12 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 반도체 층(3)은 기판(4) 상에 배치되고, 상기 기판은 x-y-조정 테이블 상에 놓이므로, 상기 반도체 층(3)은 고정된 레이저 빔(L) 및 상기 정압 플라즈마(6)를 제공하는 고정 유닛에 대해서 이동될 수 있는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
  20. 제 12 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 레이저 빔 및/또는 플라즈마는 라인 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 비결정질 반도체 층을 결정화하기 위한 장치.
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