專利名稱：順序橫向固化方法加工期間及其后硅薄膜的表面平面化的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體加工技術(shù)，尤其涉及可在低溫下執(zhí)行的半導(dǎo)體加工。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體加工領(lǐng)域中，已多次嘗試使用激光把非晶硅薄膜轉(zhuǎn)變成多晶薄膜。James Im等人在“Crystalline Si Film for Integrated Active-MatrixLiquid-Crystal Display”(11 MRS Bulletin 39(1996))中概述了傳統(tǒng)的準分子激光退火技術(shù)。在用于實行準分子激光退火的系統(tǒng)中，使準分子激光束形成長光束，其長度一般長達30cm，且寬度為500微米或更大。使成形的光束在非晶硅樣品上進行掃描以促使其融化，并在樣品重新固化時形成多晶硅。
由于某些原因，使用傳統(tǒng)的準分子激光退火技術(shù)來產(chǎn)生多晶或單晶硅會產(chǎn)生一些問題。首先，此過程中所產(chǎn)生的硅一般是具有任意微觀結(jié)構(gòu)的小晶粒，和/或晶粒的大小不均勻，這導(dǎo)致器件較差且不均勻，引起產(chǎn)量降低。其次，為了獲得可接受的性能水平所需的加工技術(shù)需要把生產(chǎn)多晶硅的生產(chǎn)量保持在較低水平。此外，加工過程通常要求非晶硅樣品具有受控氣氛及進行預(yù)熱，這導(dǎo)致生產(chǎn)率進一步降低。最后，所制造的薄膜通常表現(xiàn)出不可接受的表面粗糙度，這也可能對微電子器件的性能產(chǎn)生問題。
在本領(lǐng)域中，需要以較大的生產(chǎn)率生產(chǎn)出質(zhì)量較高的多晶硅和單晶硅薄膜。同時，還需要這樣一種制造技術(shù)，以減小這些多晶和單晶硅薄膜的表面粗糙度，使之可用于制造諸如平板顯示器等質(zhì)量較高的器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供使多晶和單晶硅薄膜半導(dǎo)體的表面平面化的技術(shù)。
本發(fā)明的另一個目的是提供可作為后加工步驟應(yīng)用于順序橫向固化工藝期間所生產(chǎn)的多晶和單晶硅薄膜半導(dǎo)體的表面平面化技術(shù)。
本發(fā)明的再一個目的是提供可作為在順序橫向固化工藝中生產(chǎn)多晶和單晶硅薄膜半導(dǎo)體期間的一個加工步驟而應(yīng)用的表面平面化技術(shù)。
本發(fā)明的又一個目的是提供制造可用于顯示器和其他產(chǎn)品的制造的高質(zhì)量半導(dǎo)體器件的技術(shù)。
為了實現(xiàn)這些和參考以下說明將變得明顯起來的其他目的，本發(fā)明提供了減小預(yù)先通過順序橫向固化工藝生產(chǎn)的多晶或單晶薄膜的表面粗糙度的系統(tǒng)和方法。在一個配置中，該系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生具有預(yù)定注量(fluence)的多個準分子激光脈沖的準分子激光器；用于可控地調(diào)節(jié)準分子激光脈沖的注量從而使該注量低于使薄膜完全融化所需的注量的能量密度調(diào)節(jié)器；用于把經(jīng)調(diào)節(jié)的激光脈沖在一預(yù)定平面內(nèi)均化的光束均化器；用于接收均化的激光脈沖以實行使多晶或單晶薄膜的部分相應(yīng)于激光脈沖局部融化的樣品臺；用于可控地平移(translate)樣品臺相對于激光脈沖的相對位置的平移裝置；以及用于以樣品臺的相對位置協(xié)調(diào)準分子脈沖的產(chǎn)生和注量調(diào)節(jié)從而通過樣品臺相對于激光脈沖的順序平移來加工多晶或單晶薄膜的計算機。準分子激光器最好是用于產(chǎn)生紫外線準分子激光脈沖的紫外線準分子激光器。
在一個配置中，光束均化器可用來使激光脈沖形成沿x和y方向的頂帽(tophat)分布。能量密度調(diào)節(jié)器可用來使準分子激光脈沖的注量衰減到近似于多晶或單晶薄膜的完全融化閾值的25％到75％。
平移臺有利地包括X方向的平移部分和Y方向的平移部分，每一部分都耦合到計算機且相互耦合，并允許沿與激光脈沖所形成路徑垂直的兩個正交方向移動，每一部分可由計算機控制，以在所述計算機的控制下沿所述兩個可平移方向可控地平移樣品。此外，光束均化器可用來使所述激光脈沖形成沿x和y方向的頂帽分布，平移裝置可用來沿與所述激光脈沖方向垂直的兩個方向平移多晶或單晶薄膜，從而順序均化的激光脈沖沿這兩個方向入射到多晶或單晶薄膜的稍稍重疊區(qū)。
在另一個配置中，本發(fā)明提供了用于把非晶硅薄膜樣品加工成表面粗糙度減小的多晶或單晶硅薄膜的系統(tǒng)和方法。在一個配置中，該方法包括在厚度足以承受順序橫向固化工藝中硅薄膜的融化和重新固化期間的收縮和膨脹的非晶硅薄膜樣品上形成剛性覆蓋層。該方法還包括產(chǎn)生一準分子激光脈沖序列；把該序列中的每個準分子激光脈沖可控地調(diào)節(jié)到預(yù)定注量；把該序列中每個經(jīng)調(diào)節(jié)的激光脈沖在一預(yù)定平面內(nèi)均化；遮蔽該序列中每個注量受控的均化激光脈沖的部分，以產(chǎn)生一具有被構(gòu)圖的子光束(beamlet)的注量受控的脈沖序列；以此注量受控的被構(gòu)圖的子光束序列輻照非晶硅薄膜樣品，以使其部分融化；相對于具有被構(gòu)圖的子光束的每個所述注量受控的脈沖可控地順序平移樣品，從而把非晶硅薄膜樣品加工成表面粗糙度減小的單晶或多晶硅薄膜；以及從所加工的單晶或多晶硅薄膜上除去所述覆蓋層。
結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成其一部分的附圖示出本發(fā)明的較佳實施例，且用來說明本發(fā)明的原理。
附圖概述

圖1是用于執(zhí)行對實現(xiàn)本發(fā)明的較佳工藝來實行較佳的順序橫向固化工藝的系統(tǒng)的功能圖；圖2是示出已被圖1的順序橫向固化系統(tǒng)加工的典型薄膜的表面分布的圖表；圖3是依據(jù)本發(fā)明用于對順序橫向固化工藝期間產(chǎn)生的多晶或單晶薄膜的表面進行平面化的較佳系統(tǒng)的功能圖；圖4a和4b是待由圖3的系統(tǒng)使用窄光束加工的晶化硅膜的示意圖；圖5是待由圖3的系統(tǒng)使用寬光束加工的晶化硅膜的示意圖；圖6-7是示出圖3的系統(tǒng)加工前后典型薄膜的表面分布的圖表；圖8是依據(jù)本發(fā)明第二實施例的圖1的系統(tǒng)所加工的晶化硅膜的剖面的示意圖；圖9是示出已依據(jù)本發(fā)明第二實施例加工的典型薄膜的表面分布的圖表；圖10是示出依據(jù)本發(fā)明第一實施例在圖3的系統(tǒng)中所實行的步驟的流程圖；以及圖11是示出依據(jù)本發(fā)明第二實施例在圖1的系統(tǒng)中實行的步驟的流程圖。
本發(fā)明的較佳實施方式本發(fā)明提供了使多晶和單晶薄膜半導(dǎo)體的表面平面化的技術(shù)。在較佳實施例中，把表面平面化技術(shù)用作在順序橫向固化工藝期間生產(chǎn)的多晶和單晶薄膜半導(dǎo)體的后加工步驟，或用作在順序橫向固化工藝中生產(chǎn)多晶和單晶薄膜半導(dǎo)體期間的加工步驟。相應(yīng)地，為了完全理解這些技術(shù)，必須首先理解順序橫向固化工藝。
順序橫向固化工藝是一種通過使硅樣品在準分子激光器發(fā)射的順序脈沖中間小刻度地單向平移而產(chǎn)生大晶粒的硅結(jié)構(gòu)的技術(shù)。在每個脈沖被樣品吸收時，使樣品的小區(qū)域完全融化，且沿橫向重新固化成由一脈沖組的在先脈沖所產(chǎn)生的晶體區(qū)。
在我們1999年9月3日提交的題為“Systems and Methods usingSequential Lateral Solidification for Producing Single orPolycrystalline Silicon Thin Films at Low Temperatures”的共同待批專利申請09/390,537中，揭示了一種特別優(yōu)越的順序橫向固化工藝以及執(zhí)行該工藝的設(shè)備，在此引用作為參考。盡管上述技術(shù)的揭示是針對我們的共同待批專利申請中所述的特定技術(shù)來進行的，但應(yīng)理解，可容易地將其它順序橫向固化技術(shù)應(yīng)用于本發(fā)明。
參考圖1，我們的共同待批專利申請把一系統(tǒng)描述為較佳實施例，該系統(tǒng)包括準分子激光器110、快速地改變激光束111的能量密度的能量密度調(diào)節(jié)器120、光束衰減和光閘130、光學(xué)元件140、141、142和143、光束均化器144、透鏡系統(tǒng)145、146和148、遮蔽系統(tǒng)150、透鏡系統(tǒng)161、162、163、入射激光脈沖164、硅薄膜樣品170、樣品平移臺180、花崗石塊190、支撐系統(tǒng)191、192、193、194、195、196以及管理計算機100?？稍谟嬎銠C100的指揮下，通過遮蔽系統(tǒng)150內(nèi)掩模710的移動或樣品平移臺180的移動來實現(xiàn)硅樣品170的X和Y方向的平移。
如我們的共同待批專利申請中所述，把非晶硅薄膜樣品加工成單晶或多晶硅薄膜是通過產(chǎn)生具有預(yù)定注量的多個準分子激光脈沖；可控地調(diào)節(jié)準分子激光脈沖的注量；把經(jīng)調(diào)節(jié)的激光脈沖在一預(yù)定平面內(nèi)均化；遮蔽經(jīng)均化調(diào)節(jié)的激光脈沖的部分，而使之成為被構(gòu)圖的子光束；用被構(gòu)圖的子光束輻照非晶硅薄膜樣品，使其部分相應(yīng)于子光束而融化；以及相對于經(jīng)構(gòu)圖的子光束且相對于可控調(diào)節(jié)可控地平移樣品，從而通過相對于經(jīng)構(gòu)圖的子光束順序平移樣品，以及通過在樣品上的相應(yīng)順序位置處以注量變化的經(jīng)構(gòu)圖的子光束輻照樣品，把非晶硅薄膜樣品加工成單晶或多晶硅薄膜。
雖然順序橫向固化工藝在產(chǎn)生單晶或大晶粒的多晶硅薄膜方面是非常有利的，但是所產(chǎn)生的晶體通常因晶體生長過程中固有的融化和固化的無理性本質(zhì)而表現(xiàn)得表面粗糙。因而，如圖2所示，一200nm厚的晶體將表現(xiàn)出在整個晶體長度上的高度變化。在圖2中，高度0指示200nm厚的晶體中的最佳高度，在整個晶體長度上，從175nm變到225nm的高度被示為是平常的。注意，大凸起210靠近晶體的邊界，在這里晶體厚度比200nm的最佳厚度超過350nm。
參考圖3和4，現(xiàn)在將描述本發(fā)明的第一實施例。圖3示出用于對通過順序橫向固化工藝產(chǎn)生的多晶和單晶薄膜半導(dǎo)體進行平面化的后加工系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括準分子激光器310、光束衰減器和光閘320、反射板330、收縮式透鏡331、332、反射板333、光束均化器340、聚光透鏡345、反射板347、向場(field)透鏡350、樣品360、樣品平移臺370、光學(xué)工作臺380和管理計算機300。較佳的激光器310、衰減器320、收縮式透鏡331、332、均化器340和能在正交方向移動樣品平移臺370在09/390,537號共同待批專利申請中都已作了描述。工作臺380可以是該專利文件中所述的，或者可以是普通工作臺。最好，使均化的光束346形成沿x和y方向的頂帽分布，光束能量密度必須低于使樣品360完全融化所需的能量密度。
參考圖4a和4b，更詳細地示出樣品360。由于本實施例中的樣品已經(jīng)過加工，所以它已包括大量單晶區(qū)域，它們被示意地示為山形晶體365。所示的均化光束346入射到樣品360的一部分361上，以使其局部融化。
對于200nm厚的硅薄膜，完全融化閾值近似于600mJ/cm2。因而，為了引起部分361的充分局部融化，應(yīng)利用能量近似于完全融化閾值的25％到75％的光束346。如果該光束的能量更高，則準分子激光器中固有的能量波動將引起樣品區(qū)域361完全融化的可能性。如果光束能量較低，則樣品部分361將不能充分融化而達到令人滿意的平面化。
如圖4b所示，樣品360包括氧化硅基底層400和硅層410。依據(jù)本發(fā)明，使硅層410的外表面融化到深度420。在重新固化時，粗糙表面430以更平面化的方式重整。
雖然能量近似于完全融化閾值的25％到75％的單個均化光束脈沖足以引起區(qū)域361的局部融化，但最好以多個光束脈沖輻照每個這樣的區(qū)域。每個隨后的光束脈沖將引起區(qū)域361的局部融化，據(jù)此重新固化將表現(xiàn)出更平面化的表面。因而，與使用單個脈沖相比，對每個區(qū)域361使用十個光束脈沖將產(chǎn)生光滑得多的表面。
回到圖4a，在計算機300的控制下，把樣品臺370從右向左平移，以使均化光束346在樣品360的頂部從左到右進行掃描450。然后，沿正交方向(示為Y方向)移動平臺370以使樣品重新定位在一新的位置460，并開始沿相反方向平移470。重復(fù)此過程，直到樣品360的整個表面已被均化光束346掃描。
當沿Y方向平移樣品臺時，有利的是對準均化光束，以與樣品360先前掃描的區(qū)域稍稍重疊。因而，如果區(qū)域361為1.2×1.2cm，則可利用1.15cm的Y方向平移來避免均化光束不規(guī)則所引起的邊緣效應(yīng)。同樣，有利的是，與X方向的平移稍稍重疊。
雖然以上相對于頂帽分布的方形均化光束進行了描述，但可利用其他形狀的光束。因而，如圖5所示，可利用寬到足以消除X方向平移需要的寬的均化光束500，其優(yōu)點是使平移臺360所需的移動較少，繼而較大生產(chǎn)量。同樣，如果在X平移之間進行較大的重疊，則可利用以沿X方向的高斯分布成形的光束。
如圖6-7所示，示出參考圖3-4a所述的工藝的結(jié)果。在圖6a中示出依據(jù)順序橫向固化工藝制造的樣品360的分布。該樣品表現(xiàn)出離最佳200nm高度有+/-25nm的表面不規(guī)則度。如圖6b所示，在依據(jù)本發(fā)明以單個激光脈沖進行后加工后，明顯地減少了這些表面不規(guī)則。在圖7中也示出這些結(jié)果，其中示出依據(jù)本發(fā)明的后加工所引起的表面粗糙度降低了超過100％。
再參考圖8，將描述本發(fā)明的第二實施例。在本實施例中，通過在順序橫向固化工藝期間利用剛性覆蓋層保持了硅薄膜表面的平面化。因而，圖8示出由淀積在氧化硅基底層820上的近似50-200nm厚的非晶硅層810所形成的薄的硅樣品。該樣品覆蓋有一厚的第二氧化硅層820，它近似2微米厚，且基本上是剛性的。覆蓋層必須足夠厚，以承受順序橫向固化工藝中硅層融化和成形固化期間的收縮和膨脹。
然后，替代樣品170，在橫向固化工藝中使用具有覆蓋層830的樣品，其完整描述包含在上述09/390,537號專利申請中。在此加工后，通過傳統(tǒng)的濕式或干式蝕刻技術(shù)從樣品上除去覆蓋層830。如圖9所示，示出參考圖8所述的工藝的結(jié)果。
參考圖10，將描述計算機300為控制圖1的順序橫向固化工藝以及相對于圖3所實行的表面平面化工藝而執(zhí)行的步驟。由計算機300對系統(tǒng)的各電子設(shè)備進行初始化1000，以開始該工藝。然后，把樣品裝到樣品平移臺上1005。應(yīng)注意，這種裝載可以是手工的，或者是在計算機300的控制下自動地實現(xiàn)。接著，使用圖1的設(shè)備依據(jù)順序橫向固化工藝對樣品進行加工1010。把經(jīng)加工的樣品定位，以進行平面化1015。在必要時，使系統(tǒng)的各光學(xué)元件聚焦1020。然后，把激光器穩(wěn)定到依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)局部融化樣品所需的能量水平和可靠率1025。如果需要，對激光脈沖的衰減進行細調(diào)1030。
接著，依據(jù)先前經(jīng)順序橫向固化加工的樣品區(qū)域，以預(yù)定的速度沿預(yù)定方向開始樣品的平移1035。打開光閘1040，以使樣品暴露于輻照并相應(yīng)地開始平面化工藝。
繼續(xù)樣品平移和輻照，直到平面化已完成1045，105，此時計算機關(guān)閉光閘并停止平移1055、1060。如果指定對樣品上的其他區(qū)域進行平面化，則把樣品重新定位1065、1066，并在此新的區(qū)域上重復(fù)該工藝。如果指定沒有區(qū)域需要平面化，則斷開激光器1070，斷開硬件1075，結(jié)束此工藝1080。
接著參考圖11，將描述計算機100以相對于圖1實行的表面平面化步驟控制晶體生長過程所執(zhí)行的步驟。圖10是示出在圖1的系統(tǒng)中使用圖8所示的被覆蓋樣品所實行的基本步驟。在基底1100上淀積氧化層。然后，在氧化物緩沖層1110上淀積硅層，在樣品1120的頂層淀積覆蓋氧化物。
接著，使用圖1的設(shè)備依據(jù)順序橫向固化工藝對樣品進行加工。在加工后，例如通過稀釋的氫氟酸溶液除去覆蓋氧化物。
以上僅說明了本發(fā)明的原理。根據(jù)這里的公開，對所述實施例的各種修改和變化將對本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員變得明顯起來。例如，雖然已揭示了使用稀釋的氫氟酸溶液來除去覆蓋層，但可通過諸如干式蝕刻等任何常規(guī)技術(shù)來除去覆蓋層。因而，可理解，雖然這里未明確地示出或描述，但本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員能設(shè)計出實現(xiàn)本發(fā)明原理繼而在本發(fā)明精神和范圍內(nèi)的各種系統(tǒng)和方法。
權(quán)利要求
1.一種用于減小通過順序橫向固化工藝生產(chǎn)的多晶或單晶薄膜的表面粗糙度的系統(tǒng)，包括(a)準分子激光器，用于產(chǎn)生具有預(yù)定注量的多個準分子激光脈沖；(b)光學(xué)耦合到所述準分子激光器的能量密度調(diào)節(jié)器，用于可控地調(diào)節(jié)所述準分子激光器發(fā)射的所述準分子激光脈沖的注量，從而所述注量低于使所述多晶或單晶薄膜完全融化所需的注量；(c)光學(xué)地耦合到所述能量密度調(diào)節(jié)器的光束均化器，用于把所述經(jīng)調(diào)節(jié)的激光脈沖在一預(yù)定平面內(nèi)均化；(d)光學(xué)地耦合到所述掩模的樣品臺，用于接收所述均化的激光脈沖，以使所述多晶或單晶薄膜的部分相應(yīng)于所述激光脈沖而局部融化；(f)耦合到所述樣品臺的平移裝置，用于可控地平移所述樣品臺相對于所述激光脈沖的相對位置；以及(g)耦合到所述準分子激光器、所述能量密度調(diào)節(jié)器以及所述平移裝置的計算機，用于控制所述準分子激光脈沖的可控注量調(diào)節(jié)以及所述樣品臺和所述激光脈沖的所述可控相對位置，以及以所述樣品臺與所述激光脈沖的所述相對位置協(xié)調(diào)所述準分子脈沖的產(chǎn)生和所述注量調(diào)節(jié)，從而通過相對于所述激光脈沖順序平移所述樣品臺，在所述多晶或單晶薄膜上的相應(yīng)順序位置處對其進行加工。
2.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述準分子激光器是用于產(chǎn)生紫外線準分子激光脈沖的紫外線準分子激光器。
3.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光束均化器可用來使所述激光脈沖形成沿x和y方向的頂帽分布。
4.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述能量密度調(diào)節(jié)器可用來使所述準分子激光脈沖的所述注量衰減到近似于所述多晶或單晶薄膜的完全融化閾值的25％到75％。
5.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述平移裝置包括所述樣品臺，所述樣品臺包括Y方向平移部分，所述Y方向平移部分耦合到所述計算機，允許沿與所述激光脈沖的方向正交的一個方向移動，且可由所述計算機控制，以在所述計算機的控制下沿所述平移方向可控地平移樣品。
6.如權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光束均化器可用來使所述激光脈沖形成至少沿與所述激光脈沖的方向正交的所述方向的頂帽分布，所述平移裝置可用來沿與所述激光脈沖的方向正交的所述方向平移所述多晶或單晶薄膜，從而順序均化的激光脈沖入射到所述多晶或單晶薄膜的稍稍重疊區(qū)域上。
7.如權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于所述平移裝置包括所述樣品臺，所述樣品臺包括X方向的平移部分和Y方向的平移部分，每一部分都耦合到所述計算機且相互耦合，所述X和Y平移部分允許沿與所述激光脈沖所形成路徑垂直的兩個正交方向移動，每一部分可由所述計算機控制，以在所述計算機的控制下沿所述兩個可平移方向可控地平移所述樣品。
8.如權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于所述光束均化器可用來使所述激光脈沖形成沿x和y方向的頂帽分布，所述平移裝置可用來沿與所述激光脈沖的方向正交的兩個方向平移所述多晶或單晶薄膜，從而順序均化的激光脈沖沿所述兩個方向入射到所述多晶或單晶薄膜的稍稍重疊區(qū)域上。
9.一種用于減小通過順序橫向固化工藝生產(chǎn)的多晶或單晶薄膜的表面粗糙度的方法，包括以下步驟(a)產(chǎn)生具有預(yù)定注量的多個準分子激光脈沖；(b)可控地調(diào)節(jié)所述準分子激光器發(fā)射的所述準分子激光脈沖的注量，從而所述注量低于使所述多晶或單晶薄膜完全融化所需的注量；(c)把所述經(jīng)調(diào)節(jié)的激光脈沖在一預(yù)定平面內(nèi)均化；(d)使所述多晶或單晶薄膜的部分相應(yīng)于所述激光脈沖而局部融化；(f)可控地平移所述樣品臺相對于所述激光脈沖的相對位置，以通過相對于所述激光脈沖順序平移所述樣品臺，在所述多晶或單晶薄膜上的相應(yīng)順序位置處對其進行加工。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述準分子激光脈沖包括紫外線準分子激光脈沖。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述均化步驟包括使所述激光脈沖形成沿x和y方向的頂帽分布。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述調(diào)節(jié)步驟包括使所述準分子激光脈沖的所述注量衰減到近似于所述多晶或單晶薄膜的完全融化閾值的25％到75％。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述平移步驟包括沿與所述激光脈沖的方向正交的一個方向可控地平移所述多晶或單晶薄膜。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于所述均化步驟包括使所述激光脈沖形成至少沿與所述激光脈沖的方向正交的所述方向的頂帽分布，所述平移步驟包括沿與所述激光脈沖的方向正交的所述方向平移所述多晶或單晶薄膜，從而順序均化的激光脈沖入射到所述多晶或單晶薄膜的稍稍重疊區(qū)域上。
15.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述平移步驟包括沿與所述激光脈沖所形成路徑垂直的兩個正交方向可控地平移所述多晶或單晶薄膜。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于所述均化步驟包括使所述具有頂帽分布的激光脈沖在與所述激光脈沖的方向正交的所述兩個方向上均化，所述平移步驟包括沿與所述激光脈沖的方向正交的兩個方向平移所述多晶或單晶薄膜，從而經(jīng)順序均化的激光脈沖沿所述兩個方向入射到所述多晶或單晶薄膜的稍稍重疊區(qū)域上。
17.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于所述平移步驟包括在所述激光脈沖中的至少兩個輻照了所述多晶或單晶薄膜的所述部分后，平移所述多晶或單晶薄膜。
18.一種用于把非晶硅薄膜樣品加工成表面粗糙度減小的單晶或多晶硅薄膜的方法，包括以下步驟(a)在厚度足以承受所述硅薄膜的融化和重新固化期間的收縮和膨脹的非晶硅薄膜樣品上形成剛性覆蓋層；(b)產(chǎn)生一準分子激光脈沖序列；(c)把所述序列中的每個準分子激光脈沖可控地調(diào)節(jié)到預(yù)定注量；(d)把所述序列中每個經(jīng)調(diào)節(jié)的激光脈沖在一預(yù)定平面內(nèi)均化；(e)遮蔽所述序列中每個注量受控的均化激光脈沖的部分，以產(chǎn)生一具有被構(gòu)圖的子光束的注量受控的脈沖序列；(f)以所述注量受控的被構(gòu)圖的子光束序列輻照非晶硅薄膜樣品，以相應(yīng)于經(jīng)被構(gòu)圖的子光束的所述脈沖序列中每個注量受控的被構(gòu)圖的子光束脈沖，使所述非晶硅薄膜樣品的部分融化；(g)相對于經(jīng)被構(gòu)圖的子光束的每個所述注量受控的脈沖，可控地順序平移所述樣品，從而把所述非晶硅薄膜樣品加工成單晶或多晶硅薄膜；以及(h)從所述單晶或多晶硅薄膜上除去所述覆蓋層。
19.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于所述準分子激光脈沖包括紫外線準分子激光脈沖。
20.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在所述非晶硅薄膜樣品上形成剛性覆蓋層的所述步驟包括在所述非晶硅薄膜樣品上形成氧化硅層。
21.如權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于在所述非晶硅薄膜樣品上形成剛性覆蓋層的所述步驟包括在所述非晶硅薄膜樣品上形成近似2微米厚的氧化硅層。
全文摘要
揭示了減小通過順序橫向固化工藝生產(chǎn)的多晶或單晶薄膜的表面粗糙度的系統(tǒng)和方法。在一個配置中,該系統(tǒng)包括用于產(chǎn)生具有預(yù)定注量的多個準分子激光脈沖的準分子激光器(110);用于可控地調(diào)節(jié)準分子激光脈沖的注量從而使該注量低于使薄膜完全融化所需的注量的能量密度調(diào)節(jié)器(120);用于把經(jīng)調(diào)節(jié)的激光脈沖在一預(yù)定平面內(nèi)均化的光束均化器(144);用于接收均化的激光脈沖以實行使多晶或單晶薄膜的部分相應(yīng)于激光脈沖局部融化的樣品臺(170);用于可控地平移樣品臺(170)相對于激光脈沖的相對位置的平移裝置;以及用于以樣品臺(170)的相對位置協(xié)調(diào)準分子脈沖的產(chǎn)生和注量調(diào)節(jié)從而通過樣品臺(170)相對于激光脈沖的順序平移來加工多晶或單晶薄膜的計算機(110)。
文檔編號H01L21/20GK1363117SQ00810687
公開日2002年8月7日 申請日期2000年3月21日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月21日
發(fā)明者J·S·艾姆, R·S·斯波西利, M·A·克勞德 申請人:紐約市哥倫比亞大學(xué)托管會