[发明专利]脉冲线束有效

专利信息
申请号: 201410095844.9 申请日: 2014-03-14
公开(公告)号: CN104051244B 公开(公告)日: 2018-01-09
发明(设计)人: J·M·哈登;S·R·卡尔森;R·J·马丁森 申请(专利权)人: 恩耐公司
主分类号: B23K26/00 分类号: B23K26/00;B23K26/08;H01L21/02;H01S5/042;H01S5/40;B23K26/0622;B23K1/005
代理公司: 永新专利商标代理有限公司72002 代理人: 周家新
地址: 美国华*** 国省代码: 暂无信息
权利要求书: 查看更多 说明书: 查看更多
摘要:
搜索关键词: 脉冲
【说明书】:

技术领域

本公开内容涉及基于激光二极管的材料处理系统。

背景技术

各种类型的硅衬底被用在包含太阳能电池和显示器器件的许多应用中。所谓的非晶硅(a-Si)被用在高分辨率液晶显示器中,以提供有源层,薄膜晶体管可以被限定在所述有源层中。可以使用PECVD将非晶硅沉积在薄膜中。可以通过如下方式来产生低温多晶硅(polysilicon)(LTPS):将a-Si层曝光至高强度的紫外激光脉冲,所述高强度的紫外激光脉冲在不加热下面的衬底的情况下快速地熔融所沉积的a-Si层。然后,a-Si层以晶粒(grain)方式结晶,所述晶粒具有的尺寸依赖于处理期间的温度梯度。LTPS层的典型迁移率在约50-150cm2/V-sec的数量级上,高于与a-Si相关联的0.5cm2/V-sec的迁移率。

常规LTPS处理基于用准分子激光器的表面处理,或所谓的准分子层退火(ELA)。在ELA中,线形的、近似均匀的激光束(典型地,308nm的激光束)作为持续时间约25ns的一系列脉冲被引导到被加热且被熔融的a-Si层。然后,所熔融的层再结晶,以形成一层多晶体硅(polycrystalline silicon)(p-Si)。激光脉冲能量和束均匀性必须被精确地控制。靶a-Si层的每个区域都被曝光至若干准分子激光脉冲,且加热、熔融以及再结晶处理被重复。所产生的LTPS层展现矩形阵列的结晶区(crystalline region)。处理通常以产生结晶区或“晶粒”为目的,对于大多数薄膜晶体管(TFT)背板,结晶区或“晶粒”具有约300nm的尺度。

将准分子激光器维持作为生产设备是复杂且昂贵的。即使最好的准分子激光器也趋于具有非常有限的使用寿命,且准分子激光器腔体及其相关联的光学部件的更换可能是破坏性的且昂贵的。尽管可以获得满意的结果,但是与ELA相关联的处理成本仍居高不下。其他基于激光的处理也需要复杂的或昂贵的设备,因此需要替代的方法。

发明内容

公开了使用脉冲激光二极管以进行材料处理的方法和设备。在一个实施例中,方法包括:选择一个衬底;以及,通过将所述衬底在一个曝光区域中曝光至来自至少一个激光二极管的脉冲光束来处理所述衬底。在特定的实施例中,所述脉冲光束被成形,以形成线束,其中所述曝光区域对应于所述线束。根据一些实施例,所述脉冲光束的光学脉冲具有一个脉冲持续时间T和一个脉冲重复频率f,使得fT小于1、0.5或0.1。在典型的实施例中,所述脉冲光束的波长范围在700nm与980nm之间,且峰脉冲功率是至少10/fT、100/fT或1000/fT瓦特。在一些实施例中,所述脉冲光束由多个激光二极管产生,其中与所述激光二极管相关联的波长在700nm与980nm之间,且在一些实施例中,所述多个激光二极管中的至少两个具有相差至少100nm的发射波长。在其他实施例中,所述多个激光二极管中的至少一个被配置以发射连续光束。在又一些实施例中,所述脉冲光学束作为线束被引导至所述衬底。根据一些实施例,所述脉冲光束和所述衬底中的至少一个被扫描以处理所述衬底。在一些实施例中,扫描被配置成使得所述衬底区域接收至少2个、5个、10个、20个或100个的顺次的光学脉冲。在特定的实施例中,所述衬底是表面上具有非晶硅层的玻璃,且所述脉冲光束被施加,从而在所述表面上产生多晶硅层。在一些情况下,所述非晶硅层被处理,使得多晶硅的迁移率是至少1、10、50、75、100或150cm2/Vs。在附加的替代方案中,所述脉冲光束被引导至光导(light guide),所述光导被配置以使所述脉冲光束均化,且所述衬底被曝光至所均化的光束。

设备包括一个脉冲束源,所述脉冲束源包含被配置以产生相应的脉冲光束的多个激光二极管。束成形系统(beam shaping system)被配置以成形多个脉冲光束,且将一个衬底曝光至所述脉冲光束,其中所述脉冲光束的占空比小于约0.5、0.2、0.1、0.05或0.01。在其他实施例中,所述束成形光学系统包含:一个束均化器(homogenizer),被配置以产生均化束(homogenized beam);以及,一个透镜,被配置以将所述均化束作为线束引导至所述衬底。在一些实施例中,多个光纤被定位,以将多个束中的相应束输送至所述束均化器。

从下面参考附图进行的详细描述中,所公开技术的前述和其他的目的、特征和优势将变得更加明显。

附图说明

图1例示了一个代表性的处理系统,包含激光二极管脉冲束源。

下载完整专利技术内容需要扣除积分,VIP会员可以免费下载。

该专利技术资料仅供研究查看技术是否侵权等信息,商用须获得专利权人授权。该专利全部权利属于恩耐公司,未经恩耐公司许可,擅自商用是侵权行为。如果您想购买此专利、获得商业授权和技术合作,请联系【客服

本文链接:http://www.vipzhuanli.com/pat/books/201410095844.9/2.html,转载请声明来源钻瓜专利网。

×

专利文献下载

说明:

1、专利原文基于中国国家知识产权局专利说明书;

2、支持发明专利 、实用新型专利、外观设计专利(升级中);

3、专利数据每周两次同步更新,支持Adobe PDF格式;

4、内容包括专利技术的结构示意图流程工艺图技术构造图

5、已全新升级为极速版,下载速度显著提升!欢迎使用!

请您登陆后,进行下载,点击【登陆】 【注册】

关于我们 寻求报道 投稿须知 广告合作 版权声明 网站地图 友情链接 企业标识 联系我们

钻瓜专利网在线咨询

周一至周五 9:00-18:00

咨询在线客服咨询在线客服
tel code back_top