[发明专利]激光退火装置和激光退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及液晶显示器制造领域，特别是涉及使用准分子激光来使非晶硅膜退火的装置。本发明还涉及使用这种装置进行退火的方法。

背景技术

在液晶显示器中，在基板上形成有多晶硅半导体层。该半导体层用于形成薄膜晶体管。因此，多晶硅半导体层的电子迁移率的大小会严重影响薄膜晶体管的性能，并由此而影响液晶显示器的显示效果。

在现有技术中，多晶硅半导体层通常通过下面方式来制备：在准分子激光退火制程中，使用准分子激光均匀照射处于基板上的非晶硅层，使得非晶硅层受高温熔融，然后重结晶形成多晶硅层。重结晶时会按照从低能量向高能量的方向(即，从低温到高温的方向)结晶。然而，由于采用准分子激光均匀照射非晶硅膜层的方式来加热，因此非晶硅膜层的各部分的温度大致相等。在这种情况下，非晶硅重结晶的起点和方向是凌乱的，这将导致所形成的多晶硅层的晶粒较小、晶界较多，而这会有害地影响多晶硅半导体层的电子迁移率。

发明内容

针对上述问题，提出了一种激光退火装置。通过使用这种激光退火装置，在将非晶硅熔融再结晶时，能够控制再结晶的方向。这样可以使所形成的多晶硅层的晶粒较大、晶界较少，多晶硅半导体层的电子迁移率也因此而提高。

根据第一方面，提出了一种激光退火装置，包括：用于承载透明基板的载台，在透明基板上设置有非晶硅层，在载台内设置有控制非晶硅层的温度的温控构件，激光器，其能提供透射透明基板而照射到温控构件上的激光。温控构件在激光的照射下将非晶硅层划分成多个区域，并且该多个区域中相邻的区域之间的温度彼此不同。

在使用这种激光退火装置时，可以根据需求将透明基板放置在载台上使得温控构件处于相对于透明基板而言适当的位置处。非晶硅层会吸收激光器产生的激光而被熔融。在温控构件的作用下，熔融的非晶硅层中预定区域形成高温区域和低温区域，这使得非晶硅会沿着从低温区域向高温区域的方向而重结晶。这样就使得非晶硅重结晶的起点和方向不再杂乱，所形成的多晶硅层的晶粒较大、晶界较少，多晶硅半导体层的电子迁移率也就会因此而较高。

在一个实施例中，温控构件包括多个交错布置的反光区和吸光区。反光区能够将照射到其上的激光反射到非晶硅上，而吸光区能够吸收照射到其上的激光而不是反射。这样，非晶硅的不同区域接收到的能量就彼此不同而导致温度不同。

在一个具体的实施例中，温控构件为设置在载台内的光罩，光罩包括深色区和镜面区，深色区形成吸光区，镜面区形成反光区。这样，在载台上放置和调整透明基板时，光罩以及其上的吸光区和反光区的位置不会受到影响。使用者就能够方便地根据预定要求来设置透明基板和光罩之间的相对位置。

在一个优选的实施例中，光罩以能更换的方式设置在载台内。由此，在给不同尺寸的透明基板进行退火操作时，仅需更换光罩而无需更换整个退火装置，由此极大地方便了使用者的使用，并且降低了退火成本。

在一个优选的实施例中，反光区和/或吸光区的形状为正方形、三角形、圆形以及多边形中的一种。这样，进一步方便了使用者的使用。

根据第二方面，提出了一种使用上文所述的激光退火装置对非晶硅层退火的方法，包括以下步骤，步骤一：将设置有非晶硅层的透明基板设置在所述载台上，步骤二：使用激光器产生的激光照射该透明基板和温控构件，步骤三：温控构件根据预定要求使非晶硅层形成具有多个不同温度的区域，以使非晶硅层根据预定要求而结晶形成多晶硅层。

根据这种退火方法，熔融的非晶硅层的结晶方向为多个不同温度的区域中的低温区域向高温区域。这样就使得非晶硅重结晶的起点和方向不再杂乱，所形成的多晶硅层的晶粒较大、晶界较少，多晶硅半导体层的电子迁移率也就会因此而较高。

在一个实施例中，温控构件包括多个交错布置的反光区和吸光区，非晶硅层的多个不同温度的区域中的高温区域对应于吸光区，低温区域对应于反光区。优选地，透明基板设置为使得非晶硅层背向载台。通过以这种方式设置基板，非晶硅层实际上与温控构件通过透明基板而隔开。这样，温控构件的吸光区产生的高温就不会对熔融的非晶硅的低温区域加热。由此，进一步加大了熔融的非晶硅的高温区域和低温区域之间的温度差，这非常有助于多晶硅晶粒的长大，并且减少多晶硅晶粒的数量。

在一个实施例中，温控构件为设置在载台内的光罩，光罩包括深色区和镜面区，深色区形成吸光区，镜面区形成反光区。

在一个实施例中，反光区和/或吸光区的形状为正方形、三角形、圆形以及多边形中的一种。