MXPA01011852A - Aplanado superficial de peliculas de silicio delgadas, durante y despues del proceso por el metodo de solidificacion lateral en secuencia. - Google Patents

Aplanado superficial de peliculas de silicio delgadas, durante y despues del proceso por el metodo de solidificacion lateral en secuencia.

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Abstract

Se dan a conocer sistemas y metodos para reducir la aspereza superficial de una pelicula policristalina o de un solo cristal, producida por el proceso de solidificacion lateral en secuencia. En un arreglo, el sistema incluye un rayo laser (110) de corte, para generar una pluralidad de rayos laser de corte de una fluidez predeterminada, un modulador (120) de densidad de energia, para modular, de manera controlable, la fluidez de los pulsos laser de corte, de modo que la fluidez este debajo de la cual se requiera para fundir la pelicula delgada, un homogeneizador (144) de haces, para homogeneizar los pulsos laser modulados en un plano predeterminado, una etapa (170) de muestra, para recibir los pulsos laser homogeneizados y realizar la fusion de porciones de la pelicula delgada policristalina o de un solo cristal, que corresponde a los pulsos laser, recursos de traslacion, para trasladar, de manera controlable, una posicion relativa de la etapa (170) de muestra con respecto a los pulsos laser, y una computadora (110), para coordinar la generacion de pulsos de corte y la modulacion de fluidez con las posiciones relativas de la etapa (170) de muestra, para asi procesar la pelicula delgada policristalina o de un solo cristal por la traslacion en secuencia de la etapa (170) de muestra con relacion a los pulsos laser.

Description

APLANADO SUPERFICIAL DE PELÍCULAS DE SILICIO DELGADAS. DURANTE Y DESPUÉS DEL PROCESO POR EL MÉTODO DE SOLIDIFICACIÓN LATERAL EN SECUENCIA NOTIFICACIÓN DE DERECHOS GUBERNAMENTALES El Gobierno de los Estados Unidos de América tiene ciertos derechos en esta invención, conforme los términos de la agencia Defense Advanced Research Project Agency, número de concesión N66001 - 98 - 1 - 8913 .
ANTECEDENTES DE LA Invención I. Campo de la Invención La presente invención se refiere a técnicas para el proceso de semiconductores y, más particularmente, al proceso de semiconductores, que pueda ser realizado a temperaturas bajas.
II. Descripción de la Técnica Relacionada En el campo del proceso de semiconductores, se han hecho varios intentos de usar los rayos láser para convertir las películas de silicio amorfas en películas poli-cristalinas. Una revisión de la tecnología convencional del templado láser de excímeros, se presenta por James Im et al., en "Películas de Si Cristalinas para Exhibiciones de i Cristal Líquido de Matriz Activa Integrada, " II MRS Boletín 39 (1966) . En los sistemas usados para llevar a cabo el templado láser de excímeros, un haz láser de excímeros se configura en un haz largo, el cual tiene típicamente hasta 30 cm de largo y de 500 micrómetros o más de ancho. El haz configurado es explorado sobre una muestra de silicio amorfa para facilitar su fusión y la formación de silicio policristalino en la re-solidificación de la muestra. El uso de la tecnología de templado láser de excímeros convencional para generar silicio policristalino o de un solo cristal, es problemático por varias razones. Primera, el silicio generado en el proceso es típicamente de grano pequeño, de una microestructura aleatoria, y/o tiene un tamaño de granos no uniforme, lo cual resulta en dispositivos pobres y no uniformes que conducen a un rendimiento bajo de fabricación. Segundo, las técnicas de proceso necesarias para obtener niveles de desempeño aceptables, requieren que la producción de fabricación para producir un silicio policristalino se mantenga baja. Igualmente, estos procesos requieren generalmente una atmósfera controlada y un calentamiento previo de la muestra de silicio amorfa, lo cual conduce a una mayor reducción en los regímenes de producción. Finalmente, las películas fabricadas exhiben generalmente un grado inaceptable de aspereza superficial, el cual puede ser problemático para el desempeño de los dispositivos microelectrónicos . Así, existe una necesidad en el campo de generar silicio policristalino de calidad mayor y silicio de un solo cristal, a regímenes de producción mayores. Igualmente, existe una necesidad de técnicas de fabricación que reduzcan la aspereza superficial de las películas delgadas de silicio policristalino y de un solo cristal, que se van a usar en la fabricación de dispositivos de calidad mayor, tal como los exhibidores de panel plano.
COMPENDIO DE LA INVENCIÓN Un objeto de la presente invención es suministrar técnicas para aplanar superficies de semiconductores de películas delgadas policristalinas y de un solo cristal. Un objeto más de la presente invención es suministrar técnicas de aplanamiento superficial que se puedan aplicar después de la etapa de proceso a semiconductores de películas delgadas policristalinas y de un solo cristal, que se produzcan durante un proceso de solidificación lateral en secuencia. Aún un objeto más de la presente invención es suministrar técnicas de aplanamiento superficial que se puedan aplicar como una etapa de proceso, durante la producción de semiconductores de películas delgadas policristalinas y de un solo cristal, en un proceso de solidificación lateral en secuencia. Aún otro objeto de la presente invención es suministrar técnicas para la fabricación de dispositivos 5 semiconductores de alta calidad, útiles para fabricar exhibidores y otros productos . Con el fin de lograr estos objetivos al igual que otros que llegarán a ser evidentes con referencia a la siguiente especificación, la presente invención suministra 10 sistemas y métodos para reducir la aspereza superficial de • una película delgada policristalina o de un solo cristal, que se haya producido previamente por el proceso de solidificación lateral en secuencia. En un arreglo, el sistema incluye un láser de excímeros para generar una 15 pluralidad de pulsos de láser de excímeros de una fluencia predeterminada, un modulador de la densidad de energía, para modular, en forma controlable, la fluencia de los pulsos del láser de excímeros, de modo que dicha fluencia esté debajo • de aquélla que se requiere para fundir completamente la 20 película delgada, un homogeneizador de haces, para homogeneizar los pulsos de láser modulados en un plano predeterminado, una etapa de muestra para recibid los pulsos de láser homogeneizados y efectuar la fusión parcial de porciones de la película delgada policristalina o de un solo 25 cristal, que corresponde a los pulsos láser, elementos de translación, para trasladar, en forma controlable, una posición relativa de la etapa de muestra con respecto a los pulsos de láser, y una computadora para la coordinación de la generación del pulso de excímeros y la modulación de fluencia con las posiciones relativas de la etapa de muestra, para procesar la película delgada policristalina o de un solo cristal por la traslación en secuencia de una etapa de muestra con relación a los pulsos láser. El láser de excímeros es preferiblemente un láser de excímeros ultravioleta, para generar pulsos de láser de excímeros ultravioleta . En un arreglo, el homogeneizador de haces se puede operar para configurar pulsos láser con un perfil de sombrero de copa en direcciones tanto x como y. El modulador de la densidad de energía se puede operar para atenuar la fluencia de los pulsos de láser de excímeros hasta aproximadamente el 25 hasta el 75% del umbral de fusión completa de la película delgada policristalina o de un solo cristal . La etapa de traslación incluye ventajosamente una porción de traslación en la dirección X y una porción de traslación en la dirección Y, cada una estando acoplada a la computadora y entre sí y que permiten el movimiento en dos direcciones ortogonales, que son perpendiculares a una trayectoria formada por los pulsos láser y se pueden • • *• - tÜBll controlar por la computadora para trasladar controlablemente la muestra en ambas direcciones de translación, bajo el control de dichas computadora. Igualmente, el homogeneizador de haces se puede operar para configurar dichos pulsos láser 5 con un perfil de sombrero de copa en ambas direcciones x e y, y el elemento de translación es operable para trasladar la película delgada policristalina o de cristal sencillo en dos direcciones ortogonales a una dirección de dichos pulsos láser, de manera que los pulsos láser homogeneizados en 10 secuencia sean incidentes o de regiones que traslapan • levemente de la película delgada policristalina o de cristales sencillos en las dos direcciones. En un arreglo alternativo, la presente invención suministra sistemas y métodos para el proceso de una muestra 15 de película delgada de silicio amorfo en una película delgada de silicio policristalina o sencilla, que tiene una aspereza superficial reducida. En un arreglo, el método incluye formar una capa superior rígida sobre una muestra de • película delgada de silicio amorfa, que tiene un espesor 20 suficiente para resistir las contracciones y las expansiones, durante la fusión y la re-solidificación de la película delgada de silicio, durante el proceso de solidificación lateral en secuencia. El método también incluye generar una secuencia de pulsos láser de excímeros; 25 modular, de manera controlable, cada pulso de láser de excímeros en la secuencia a una fluencia predeterminada; homogeneizar cada pulso de láser modulado en la secuencia en un plano predeterminado; enmascarar porciones de cada pulso láser controlado de fluencia homogeneizada en la secuencia, 5 para generar una secuencia de pulsos controlados de fluencia de haces con patrón, irradiar la muestra de película delgada de silicio amorfo con la secuencia de haces con patrón de fluencia controlada, para efectuar la fusión de sus porciones; trasladar en secuencia de manera controlada las 10 muestras con relación a cada pulso controlado de fluencia de • haces con patrones, para procesar así la muestra de película delgada de silicio amorfa en una película delgada de silicio de un solo cristal o policristalino, que tiene una aspereza superficial reducida; y remover dicha capa superior de la 15 película delgada de silicio procesada de un solo cristal o policristalino. Los dibujos acompañantes, los cuales se incorporan y constituyen parte de esta especificación, ilustran una • modalidad preferida de la invención y sirven para explicar 20 los principios de la invención. BREVE DESCRIPCIÓN DE LOS DIBUJOS La Figura 1 es un diagrama funcional de un sistema de realizar el proceso de solidificación lateral en secuencia, para realizar un proceso preferido de la presente 25 invención; U A-lt-^-- la Figura 2 es un diagrama que muestra el perfil superficial de una película típica, la cual se ha procesado por el sistema de solidificación lateral en secuencia de la Figura 1 ; 5 la Figura 3 es un diagrama funcional de un sistema preferido para aplanar la superficie de un semiconductor de película delgada policristalina o de un solo cristal, producido durante el proceso de solidificación lateral en secuencia, de acuerdo con la presente invención; 10 las Figuras 4a y 4b son diagramas ilustrativos de • una película de silicio cristalizada, que se va a procesar por el sistema de la Figura 3, usando un haz estrecho; la Figura 5 es un diagrama ilustrativo de una película de silicio cristalizada, que se va a procesar por 15 el sistema de la Figura 3, que usa un haz ancho; las Figuras 6 y 7 son diagramas que muestran el perfil superficial de una película típica, antes y después del proceso por el sistema de la Figura 3; • la Figura 8 es un diagrama ilustrativo de una 20 sección transversal de una película de silicio cristalizada, procesada por el sistema de la Figura 1, de acuerdo con una segunda modalidad de la presente invención; la Figura 9 es un diagrama que muestra el perfil superficial de una película típica la cual se ha procesado ___ de acuerdo con la segunda modalidad de la presente invención; la Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas realizadas en el sistema de la Figura 3, de acuerdo con la primera modalidad de la presente invención; y la Figura 11 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas realizadas en el sistema de la Figura 1, de acuerdo con la segunda modalidad de la presente invención.
DESCRIPCIÓN DE LAS MODALIDADES PREFERIDAS La presente invención suministra técnicas para aplanar las superficies de semiconductores de películas delgadas policristalinas y de un solo cristal. En las modalidades preferidas, las técnicas de aplanamiento superficial se aplican como una etapa después del proceso a los semiconductores de películas delgadas policristalinas y de un solo cristal, que se producen durante un proceso de solidificación lateral en secuencia, o como una etapa de proceso durante la producción de semiconductores de películas delgadas policristalinas y de un solo cristal, en un proceso de solidificación lateral en secuencia. Por lo tanto, con el fin de comprender completamente esas técnicas, el proceso de solidificación lateral en secuencia debe primero ser apreciado. i-t ÁJ?, «*¡£¿k^.
Este proceso de solidificación lateral en secuencia es una técnica para producir estructuras de silicio de granos grandes, a través de una traslación unidireccional de escala pequeña de una muestra de silicio entre los pulsos en secuencia emitidos por un láser de excímeros. Conforme cada pulso es absorbido por la muestra, un área pequeña de la muestra se hace fundir completamente y re-solidificar lateralmente en una región de cristales producidos por los pulsos precedentes del conjunto de pulsos. Un proceso de solidificación lateral en secuencia, particularmente ventajoso, y un aparato para llevar a cabo ese proceso, se revelan en nuestra solicitud de patente, también pendiente, número de serie 09/390,537, presentada el 3 de septiembre de 1999, intitulada "Sistemas y Métodos que usan la solidificación Lateral en Secuencia, para Producir Películas Delgadas de Silicio Policristalinas o de un Solo Cristal, a Temperaturas Bajas," cuya descripción se incorpora aquí como referencia. En tanto la descripción anterior se obtiene con referencia a las técnicas particulares descritas en nuestra solicitud de patente también pendiente, se debe entender que otras técnicas de solidificación lateral en secuencia, pueden ser fácilmente adaptadas para su uso en la presente invención. a-La.?. ^. *. .*.. i .- Con referencia a la Figura 1, nuestra solicitud de patente, también pendiente, describe como una modalidad preferida un sistema que incluye un láser 110 de excímeros, un modulador 120 de densidad de energía, para cambiar • 5 rápidamente la densidad de energía del haz láser 111, la atenuación y obturador 120 de haces, las ópticas 140, 141, 142 y 143, el homogeneizador 144 láser, el sistema de lente 145, 146, el sistema de enmascaramiento 150, el sistema de lente 161, 162, 163, el pulso 164 de láser incidente, la 10 muestra 170 de película de silicio delgada, la etapa 180 de traslación se muestra, el bloque 190 de granito, el sistema de soporte 191, 192, 193, 194, 195, y la computadora de manejo 100 y la traslación en las direcciones X e Y de la muestra 170 de silicio, pueden ser efectuados por el 15 movimiento de una máscara 710 dentro del sistema 150 de enmascaramiento o por el movimiento de la etapa 180 de traslación de la muestra bajo la dirección de la computadora 100. Como se describe en mayor detalle en nuestra 20 solicitud, también pendiente, una muestra de película delgada de silicio amorfo se procesa en una película delgada de silicio, policristalina o de un solo cristal, generando una pluralidad de pulsos láser de excímeros de una fluencia predeterminada, modulando en forma controlable la fluencia 25 de los pulsos láser de excímeros, homogeneizando los pulsos iliáa-E ? A*^.J láser modulados en un plano predeterminado, enmascarando las porciones de los pulsos láser modulados homogeneizados en haces pequeños con patrones, irradiando una muestra de |A película delgada de silicio amorfa con estos haces pequeños 5 en patrones, para efectuar la fusión de sus porciones, que corresponden a los haces pequeños, y trasladando, de manera controlable, la muestra con respecto a los haces pequeños con patrones y con respecto a la modulación controlada, para procesar así la muestra de película delgada de silicio 10 amorfo en una película delgada de silicio policristalino o • de un solo cristal, por la traslación en secuencia de la muestra con relación a los haces pequeños con patrones y la irradiación de la muestra por los haces pequeños con patrones de fluencia variable en ubicaciones en secuencia 15 correspondientes. Mientras el proceso de solidificación lateral en secuencia es altamente ventajoso para producir películas delgadas de silicio de un solo cristal o policristalinas de • grano grande, los cristales producidos a menudo exhiben una 20 aspereza superficial debido a la naturaleza radiante de la fusión y la re-solidificación inherentes en el proceso de crecimiento de cristales. Así, como es muestra en la Figura 2, un cristal grueso de 200 nm, exhibirá variaciones en altura a través de la longitud del cristal. En la Figura 2, 25 unas altura de 0 indica la altura óptima en un cristal J¡tfÉ*¡?? ?* *i . . . . jrittt ^^j^^ grueso de 200 nm, y las alturas que varían de 175 a 225 nm se muestran como comunes a través de la longitud del cristal. Nótese que hay una protuberancia grande 210 cerca del límite del cristal, donde el espesor del cristal excede el espesor óptimo de 200 nm por 350 nm. Haciendo referencia a las Figuras 3 y 4, una primera modalidad de la presente invención será ahora descrita. La Figura 3 ilustra una modalidad del sistema de proceso posterior para aplanar los semiconductores de película delgada policristalinos y de un solo cristal, producidos por el proceso de solidificación lateral en secuencia. El sistema incluye un láser de excímeros 310, un atenuador y obturador 320 de haces, la placa reflectora 330, lentes telescópicos 331, 332, la placa reflectora 333, un homogeneizador 340 de haces, lentes condenadores 345, la placa reflectora 347, lente de campo 350, la muestra 360, la etapa 370 de traslación de la muestra, la tabla óptica 380 y la computadora 300 de manejo. Un láser preferido 310, el atenuador 320, los lentes telescópicos 332, 332, el homogeneizador 34, y la etapa de traslación 370 de la muestra, que se pueden mover en dos direcciones ortogonales, son cada uno descritos en la solicitud de patente, también pendiente, número de serie 09/390,537. La tabla 380 puede ser como se describió en ese documento de patente, o puede ser una tabla ordinaria. Es preferible que el haz li*..Í.?,? iiÍr*??* .. homogeneizado 346 sea configurado con un perfil de sombrero de copa en ambas direcciones x e y, y es esencial que la densidad de energía de haces esté debajo de la requerida para completamente fundir la muestra 360. Con referencia a las Figuras 4a y 4b, la muestra 360 se muestra en mayor detalle. Puesto que la muestra en esta modalidad ya se ha procesado, siempre incluye un gran número de regiones de un solo cristal, mostradas ilustrativamente como cristales 365 en forma de cheurón. El haz homogeneizado 346 se muestra incidente en una porción 361 de la muestra 360 para inducir su fusión parcial. Para una película delgada de silicio con espesor de 200 nm, el umbral de fusión completo es aproximadamente de 600 mJ/cm . Así, para inducir suficiente fusión parcial de la porción 361, un haz 346 que tiene una energía que es aproximadamente del 25 al 75% del umbral de fusión completa, se debe utilizar. Si el haz es más energético, fluctuaciones de energía inherentes en los láser de excímeros crearán la posibilidad de causar una fusión completa de la región 361 de muestra. Si el haz es menos energético, la porción 361 de muestra no fundirá suficientemente para el aplanamiento satisfactorio. Como se muestra en la Figura 4b, la muestra 360 incluye una capa base 400 de óxido de silicio y una capa 410 de silicio. De acuerdo con la presente invención, la .^*?*.. superficie externa de la eapa de silicio 410 se hace fundir a una profundidad 420. En la re-solidificación, la superficie áspera 430 se reforma en una manera más aplanada. Mientras un solo pulso de haz homogeneizado, que 5 tiene una energía que es aproximadamente del 25 al 75% del umbral de fusión completa es suficiente para inducir la fusión parcial de la región 361, se prefiere que sean causados múltiples pulsos de haces para irradiar cada una de tales regiones. Cada pulso de haz subsiguiente inducirá la 10 fusión parcial de la región 361, que en la re-solidificación • exhibirá una superficie más aplanada. Así, el uso de diez pulsos de haces por región 361 producirá una superficie mucho más lisa 430 que con el uso de un solo pulso. Regresando a la Figura 4a, la etapa 370 de muestra 15 será trasladada, bajo el control de la computadora 300, desde la derecha a izquierda, para causar que el haz homogeneizado 346 explore la muestra 360 de izquierda a derecha 450 en la parte superior de la muestra 360. La etapa • 370 es luego movida en una dirección ortogonal (mostrada 20 como la dirección Y) para realinear la muestra a una nueva posición 460, y la traslación en la dirección opuesta comienza en 470. Este proceso se repite hasta que toda la superficie de la muestra 360 se haya explorado por el haz homogeneizado 346.
Cuando la etapa de muestra se traslada en la dirección Y, puede ser ventajoso alinear el haz homogeneizado para traslapar levemente una región explorada ( previamente de la muestra 360. Así, si la región 361 es de 5 1.2 x 1.2 cm, la traslación en dirección Y de 1.15 cm puede ser utilizada para evitar los efectos de borde causados por las irregularidades en el haz homogeneizado. Similarmente, es ventajoso causar un leve traslape con la translación en la dirección X siendo efectuada. 10 Mientras lo anterior se ha descrito con respecto a un haz homogeneizado cuadrado de un perfil de sombrero de copa, se pueden utilizar haces de otras configuraciones. Así, como se muestra en la Figura 5, un haz homogeneizado ancho 500, que sea suficientemente ancho para eliminar la 15 necesidad de una traslación en la dirección X, se puede utilizar, con el beneficio de necesitar menos movimiento por la etapa 360 de traslación, y así una mayor producción. Similarmente, un haz que se configura con un perfil Gaussiano en la dirección X puede ser utilizado, cuando se 20 realizan traslapes mayores entre las traslaciones X. Como se muestra en las Figuras 6 y 7, los resultados del proceso descrito con referencia a las Figuras 3 -4a se ilustran. El perfil de una muestra 360, fabricada de acuerdo con el proceso de solidificación lateral en 25 secuencia, se muestra en la Figura 6a. La muestra exhibe 1 «fc íA iU 1.. • A i irregularidades superficiales de ± 25 nm desde la altura óptima de 200 nm. Como se muestra en la Figura 6b, después del proceso con un solo pulso láser, de acuerdo con la presente invención, esas irregularidades superficiales se reducen marcadamente. Estos resultados son ilustrados alternativamente en la Figura 7, donde se muestra una disminución >100% en la aspereza superficial, causada por el proceso ulterior, de acuerdo con la presente invención. Haciendo en seguida referencia a la Figura 8, será ahora descrita una segunda modalidad de la presente invención. En esta modalidad, la superficie de la película delgada de silicio se mantiene aplanada a través del empleo de una capa superior rígida, durante el proceso de solidificación lateral en secuencia. Así, la Figura 8 ilustra una muestra de silicio delgada, formada de una capa de silicio amorfa 810, de espesor aproximado de 50 a 200 nm, depositada sobre una capa 820 base de óxido de silicio. La muestra es rematada con una segunda capa 820 de óxido de silicio, gruesa, de aproximadamente 2 mieras de espesor, que es substancialmente rígida. La capa superior debe ser suficientemente gruesa para soportar las contracciones y expansiones durante la fusión y re-solidificación de la capa de silicio, durante el proceso de solidificación lateral en secuencia . « a ~A? ~ -^a-^a , ..^^ ....-...,, a ^ . , > .* * *& La muestra con la capa superior 830 luego se usa en lugar de la muestra 170 en el proceso de solidificación lateral, una descripción completa del cual está contenido en fc la solicitud de patente, antes mencionada, número de serie 5 09/390,537. Después de tal proceso, la capa superior 630 se remueve de la muestra por técnicas tradicionales químicas en húmedo o seco. Como se muestra en la Figura 9, los resultados del proceso descrito con referencia a la Figura 8 se ilustran. 10 Haciendo referencia a la Figura 10, las etapas ejecutadas por la computadora 300 para controlar el proceso de solidificación lateral en secuencia de la Figura 1 y el proceso de aplanamiento superficial, realizado con respecto a la Figura 3, serán descritos. Los varios elementos 15 electrónicos del sistema se inicializan en 1000 por la computadora 300, para iniciar el proceso. Una muestra es luego cargada en la etapa 1005 de traslación de la muestra. Se debe notar que dicha carga puede ser manual o automática, realizada bajo el control de la computadora 300. En seguida, 20 la muestra se procesa de acuerdo con el proceso de solidificación lateral, usando el aparato 1010 de la Figura 1. La muestra procesada se coloca para el aplanamiento 1015. Los varios componentes ópticos del sistema se enfocan 1020 si fuera necesario. El láser es luego estabilizado 1025 al 25 nivel de energía y el régimen de reputación deseados, según xí 4- í- ~-* Á > » -*JÍ&$k -S fe £ ^-Í » -k - «J**, sea necesario para fundir parcialmente la muestra, de acuerdo con las enseñanzas de la presente invención. Si fuera necesario, la atenuación de los pulsos láser se ajustan finamente en 1030. En seguida, la traslación de la muestra se comienza en 1035 a una velocidad predeterminada y en una dirección predeterminada, de acuerdo con las regiones procesadas de solidificación lateral en secuencia previamente de la muestra. El obturador se abre en 1040 para exponer la muestra a irradiación y así, comenzar el proceso de aplanamiento. La traslación e irradiación de la muestra continúa hasta que se ha completado el aplanamiento, 1045, 105, en este momento, la computadora cierra el obturador y detiene la traslación, 1055, 1060. Si otras áreas den la muestra se han designado para el aplanamiento, la muestra se vuelve a colocar, 1065, 1066, y el proceso se repite sobre la nueva área. Si no se han designado áreas ulteriores para el aplanamiento, el láser se cierra 1070, se detiene el hardware (equipo) 1075 y el proceso se completa 1080. En seguida haciendo referencia a la Figura 11, las etapas ejecutadas por la computadora 100 para controlar el proceso de crecimiento de cristales con las etapas de aplanamiento de la superficie siendo realizadas con respecto a la Figura 1, serán descritas. La Figura 10 es un diagrama de flujo que ilustra las etapas básicas realizadas en el sistema de la Figura 1, usando una muestra rematada, como se ilustra en la Figura 8. Una capa de óxido se deposita en una base 1100. Una capa de silicio es luego depositada en la capa de amortiguado de óxido 1110 y un óxido superior se deposita en la capa superior de la muestra 1120. En seguida, la muestra se procesa de acuerdo con el proceso de solidificación lateral en secuencia, usando el aparato 1030 de la Figura 1. Después del proceso, el óxido superior se remueve, por ejemplo por una solución diluida de ácido fluorhídrico. Lo anterior meramente ilustra los principios de la invención. Varias modificaciones y alteraciones a las modalidades descritas serán evidentes a los expertos en la materia en vista de las presentes enseñanzas. Por ejemplo, mientras se ha descrito la remoción de la capa superior con respecto al uso de una solución diluida de ácido fluorhídrico, esta capa superior puede ser removida por cualquier técnica convencional, tal como el tratamiento químico en seco. Se apreciará así que los expertos en la materia serán capaces de idear numerosos sistemas y métodos, los cuales, aunque no se muestran o describen explícitamente aquí, incorporan los principios de la invención y así están dentro del espíritu y ámbito de la invención.

Claims (21)

  1. REIVINDICACIONES 1. Un sistema para reducir la aspereza superficial de una película delgada policristalina o de un solo cristal, flB producida por el proceso de solidificación lateral en 5 secuencia, este sistema comprende: (a) un láser de excímeros, para generar una pluralidad de pulsos láser de excímeros de una fluencia predeterminada ; (b) un modulador de la densidad de la energía, acoplado 10 ópticamente a dicho láser de excímeros, para • modular, en forma controlable, dicha fluencia de dichos pulsos de láser excímeros emitidos por dicho láser de excímeros, de manera que dicha fluencia esté debajo de aquélla que se requiere para fundir 15 completamente la película delgada policristalina o de un solo cristal; (c) un homogeneizador de haces, acoplado ópticamente a dicho modulador de la densidad de la energía, para homogeneizar dichos pulsos de láser modulados en un 20 plano predeterminado; (d) una organización de muestra, acoplada ópticamente a dicha máscara, para recibir y dichos pulsos láser homogeneizados, para efectuar la fusión parcial de las porciones de dicha película delgada policristalina o de un solo cristal, que corresponde a dichos pulsos láser; (e) elementos de traslación, acoplados a dicha organización de muestra, para trasladar, de manera controlable, una posición relativa de dicha organización de muestra, con respecto a dichos pulsos láser; y (f) una computadora, acoplada a dicho láser de excímeros, dicho modulador de la densidad de energía y dicho elemento de translación, para controlar dicha modulación de fluencia controlable de dichos pulsos láser de excímeros y dichas posiciones relativas controlables de dicha organización de muestra y dichos pulsos láser, y para coordinar dicha generación de pulsos de excímeros y dicha modulación de fluencia con dichas posiciones relativas de dicha organización de muestra y dichos pulsos láser, para procesar así dicha película delgada policristalina o de un solo cristal, por la traslación en secuencia de dicha organización de muestra con relación a dichos pulsos láser en ubicaciones en secuencia correspondientes.
  2. 2. El sistema de la reivindicación 1, en que dicho láser de excímeros es un láser de excímeros ultravioleta, para generar pulsos de láser de excímeros ultravioleta. .- •S . . A..**:,. a.
  3. 3. El sistema de la reivindicación 1, en que dicho homogeneizador de haces puede ser operado para configurar dichos pulsos láser, con un perfil de sombrero de copa en ambas direcciones, x e y.
  4. 4. El sistema de la reivindicación 1, en que dicho modulador de densidad de energía puede ser operado para atenuar dicha fluencia de dichos pulsos láser de excímeros, a aproximadamente el 25 al 75% del umbral de fusión completa de dicha película delgada policristalina y de un solo cristal.
  5. 5. El sistema de la reivindicación 1, en que dicho elemento de traslación comprende dicha organización de muestra, y donde dicha organización de muestra incluye una porción de traslación en la dirección Y, acoplada a dicha computadora y que permite el movimiento en una dirección ortogonal a una dirección de dichos pulsos láser y se puede controlar por dicha computadora para trasladar, de manera controlable, dicha película delgada policristalina o de un solo cristal, en dicha dirección que se puede trasladar, bajo el control de dicha computadora.
  6. 6. El sistema de la reivindicación 5, en que dicho homogeneizador de haces puede ser operado para configurar dichos pulsos láser con un perfil de sombrero de copa, en al menos dicha dirección ortogonal a una dirección de dichos .&i. .. «¡tí&? - *-8*--* pulsos láser, y donde dicho elemento de traslación puede ser operado para trasladar dicha película delgada policristalina o de un solo cristal en dicha dirección ortogonal a una dirección de dichos pulsos láser, de modo que los pulsos 5 láser homogeneizados en secuencia sean incidentes en las regiones levemente de traslape de dicha película delgada policristalina o de un solo cristal.
  7. 7. El sistema de la reivindicación 1, en que dichos elementos de traslación comprenden dicha organización 10 de muestra, y donde dicha organización de muestra incluye • una porción de traslación en la dirección X y una porción de traslación en la dirección Y, cada una estando acoplada a dicha computadora y entre sí, dichas porciones de traslación en las direcciones X e Y permiten el movimiento en dos 15 direcciones ortogonales, que son perpendiculares a una trayectoria formada por dichos pulsos láser y se puede controlar por dicha computadora, para trasladar, de manera fH controlable, dicha muestra en ambas direcciones de traslación, bajo el control de la computadora. 20
  8. 8. El sistema de la reivindicación 7, en que dicho homogeneizador de haces se puede operar para configurar dichos pulsos láser con un perfil de sombrero de copa en ambas direcciones, x e y, y donde dicho elemento de traslación se puede operar para trasladar dicha película ..1. delgada policristalina o de un solo cristal, en dos direcciones ortogonales a una dirección de dichos pulsos láser, así que los pulsos láser homogeneizados en secuencia sean incidentes en regiones levemente traslapadas de dicha 5 película delgada policristalina o de un solo cristal en dichas dos direcciones.
  9. 9. Un método para reducir la aspereza superficial de una película delgada policristalina o de un solo cristal, producida por el proceso de solidificación lateral en 10 secuencia, que comprende las etapas de: • (a) generar una pluralidad de pulsos láser de excímeros de una fluencia predeterminada; (b) modular, de manera controlable, dicha fluencia de dichos pulsos láser de excímeros emitidos por dicho 15 láser de excímeros, de modo que dicha fluencia esté debajo de aquélla la cual se requiere para fundir completamente dicha película delgada policristalina f o de un solo cristal; (c) homogeneizar dichos pulsos láser modulados en un 20 plano predeterminado; (d) efectuar la fusión parcial de las porciones de dicha película delgada policristalina o de un solo cristal, que corresponde a dichos pulsos láser; y .«ha ., ^J* ^ -a-.. .^t-MB-a (e) trasladar, de manera controlable, una posición relativa de dicha organización de muestra con respecto a dichos pulsos láser, para procesar dicha película delgada policristalina o de un solo cristal, por la traslación en secuencia de dicha organización de muestra con relación a dichos pulsos láser, en ubicaciones en secuencia correspondientes.
  10. 10. El método de la reivindicación 9, en que dichos pulsos láser de excímeros comprenden pulsos láser de excímeros ultravioleta.
  11. 11. El método de la reivindicación 8, en que dicha etapa de homogeneización comprende homogeneizar dichos pulsos láser con un perfil de sombrero de copa en ambas direcciones, x e y.
  12. 12. El método de la reivindicación 8, en que dicha etapa de modulación comprende atenuar dicha fluencia de dichos pulsos láser de excímeros, a aproximadamente el 25 hasta el 75% del umbral de fusión completo de dicha película delgada policristalina o de un solo cristal.
  13. 13. El método de la reivindicación 8, en que dicha etapa de traslación comprende trasladar, de manera controlable, dicha película delgada policristalina o de un solo cristal, en una dirección ortogonal a una dirección de dichos pulsos láser.
  14. 14. El método de la reivindicación 13, en que dicha etapa de homogeneización comprende homogeneizar dichos 5 pulsos láser con un perfil de sombrero de copa, en al menos dicha dirección ortogonal a una dirección de dichos pulsos láser, y donde dicha etapa de traslación comprende trasladar dicha película delgada policristalina o de un solo cristal en dicha dirección ortogonal a una dirección de dichos 10 pulsos láser, de manera que los pulsos láser homogeneizados • en secuencia sean incidentes sobre las regiones levemente traslapadas de dicha película delgada policristalina o de un solo cristal .
  15. 15. El método de la reivindicación 8, en que la 15 etapa de traslación comprende trasladar, de manera controlable, dicha película delgada policristalina o de un solo cristal, en dos direcciones ortogonales, que son perpendiculares a una trayectoria formada por dichos pulsos de láser. 20
  16. 16. El método de la reivindicación 15, en que dicha etapa de homogeneización comprende homogeneizar dichos pulsos láser, con perfil de sombrero de copa en dichas dos direcciones ortogonales a una dirección de dichos pulsos láser, y donde dicha etapa de translación comprende ^-,,t^í ré *M^^1®^ -- -* - - -trasladar dicha película delgada, policristalina o de un solo cristal, en dichas dos direcciones, de modo que los pulsos láser homogeneizados en secuencia sean incidentes sobre las regiones levemente traslapadas de dicha película delgada, policristalina o de un solo cristal, en dichas dos direcciones .
  17. 17. El método de la reivindicación 8, en que dicha etapa de traslación comprende trasladar dicha película delgada policristalina o de un solo cristal, después de al menos dos de dichos pulsos de haces irradien dicha porción de dicha película delgada policristalina o de un solo cristal .
  18. 18. Un método para procesar una muestra de película delgada de silicio amorfo en una película delgada de silicio policristalino de un solo cristal, que tiene una aspereza superficial reducida, este método comprende las etapas de : (a) formar una capa superior rígida sobre dicha muestra de película delgada de silicio amorfo, que tiene un espesor suficiente para resistir las contracciones y expansiones durante la fusión y re-solidificación de dicha película delgada de silicio; (b) generar una secuencia de los pulsos láser de excímeros; -b.L •*»-. - .. ,á «iteau (c) modular, en forma controlable, cada pulso de láser de excímeros en dicha secuencia, a una fluencia predeterminada ; (d) homogeneizar cada pulso láser modulado en dicha 5 secuencia en un plano predeterminado; (e) enmascarar porciones de cada pulso láser controlado de fluencia homogeneizada, en dicha secuencia, para generar una secuencia de pulsos controlados de fluencia de haces pequeños con patrones; • 10 (f) irradiar dicha muestra de película delgada de silicio amorfa con dicha secuencia de haces pequeños con patrones, de fluencia controlada, para efectuar la fusión de sus porciones, que corresponden a cada pulso de haz pequeño con patrón, de fluencia 15 controlada, en dicha secuencia de pulsos de haces pequeños con patrones; • (g) trasladar en secuencia, en forma controlada, dicha muestra con relación a cada pulso controlado de fluencia de haces pequeños con patrones, para 20 procesar así dicha muestra de película delgada de silicio amorfo en una película delgada de silicio policristalino o de un solo cristal; y »»"•- - - ¿jtU*¡¡ . . .t,«,..áa->,a ,....„, (h) remover dichas capas superiores desde dicha película delgada de silicio, . policristalino o de una sola capa.
  19. 19. El método de la reivindicación 18, en que dichos pulsos láser de excímeros comprende pulsos láser de excímeros ultravioleta.
  20. 20. El método de la reivindicación 18, en que la etapa de formar una capa superior rígida sobre dicha muestra de película delgada de silicio amorfa, comprende formar una capa de óxido de silicio sobre dicha muestra de película delgada de silicio amorfo.
  21. 21. El método de la reivindicación 18, en que dicha etapa de formar una capa superior rígida sobre dicha muestra de película delgada de silicio amorfo comprende formar una capa de óxido de silicio de aproximadamente 2 mieras de espesor, sobre dicha muestra de película delgada de silicio amorfa.
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