CN101120123A - 结晶硅的方法、结晶硅的装置，薄膜晶体管及显示装置 - Google Patents

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Abstract

生成脉冲频率高于约300Hz的光。该光在非晶硅薄膜上照射预定时间段，以形成初始多晶硅晶体；沿预定方向移动该光以使初始多晶硅晶体生长。将输出能量降低了的激光束照射在非晶硅薄膜上，以将非晶硅薄膜结晶成多晶硅薄膜，使得降低了生成激光束用装置的负载，并且增加了生成激光束用装置的寿命。

Description

结晶硅的方法、结晶硅的装置，薄膜晶体管及显示装置
技术领域
本说明书涉及结晶硅的方法，用于结晶硅的装置，使用结晶硅的方法形成薄膜晶体管的方法，薄膜晶体管以及使用薄膜晶体管的显示装置。
背景技术
用于将电信号形式的数据转换成图像的显示装置是已知的。该数据可以是由诸如计算机的信号处理设备产生的。
显示装置例如包括阴极射线管(CRT)显示装置或者平板显示装置。
平板显示装置例如包括液晶显示(LCD)装置、等离子板(PDP)显示装置、以及有机电致发光显示(OELD)装置。
平板显示装置包括有用于显示图像的薄膜晶体管。
薄膜晶体管包括沟道层、栅极、源极和漏极。沟道层例如包括非晶硅或多晶硅。当向栅极施加电压时，电流可以通过沟道层流动。源极与沟道层电连接。漏极与源极电连接，并与源极间隔分开。
显示装置的薄膜晶体管的沟道层中包含的非晶硅可以在低温时淀积在基板上。
具有沟道层的基板可以包括玻璃基板。多晶硅不可以形成在玻璃基板上，因为多晶硅所形成的温度比玻璃基板的熔点高。
然而，具有多晶硅的沟道层的电特性比具有非晶硅的沟道层的电特性好。因此，具有非晶硅薄膜晶体管的显示设备的显示质量可能会恶化。
可以通过诸如激光束的光的照射来形成多晶硅薄膜。当激光束对淀积在基板上的非晶硅薄膜进行照射时，非晶硅薄膜可以溶化并结晶形成多晶硅薄膜。
传统激光束的脉冲频率较低。当激光束的脉冲频率较低时，对于激光熔化非晶硅必需较高的输出能量。当激光的输出能量高时，激光的寿命可能缩短。
发明内容
本发明提供了一种结晶硅的方法，该方法能够使用于生成激光装置的负载减小，并且能够使生成激光用装置的寿命增加。
本发明还提供了一种用于结晶硅的装置。
本发明还提供了一种使用该结晶硅的方法形成薄膜晶体管的方法。
本发明还通过使用该结晶硅的方法提供了一种薄膜晶体管和显示装置。
根据本发明的实施例，结晶硅的方法包括：生成脉冲频率高于约300Hz的光；将该光在至少一个非晶硅薄膜上照射一预定时间段，以形成初始多晶硅晶体，并沿预定方向移动(transport)该光以使初始多晶硅晶体生长。
脉冲频率可以在约300Hz至4KHz的范围内，或者高于约4KHz。该光可以具有矩形形状。移动光的步骤可以连续地或断续地发生。该方法还可以包括当连续地移动光时，对移动速率进行调整。当断续地移动光时，移动间隔可以约为1μm至约10μm。光可以具有在约100mJ约1J范围内的输出能量。
一种结晶硅的方法，根据本发明的另一实施例，包括：生成脉冲频率高于约300Hz的光；将光分为多个光部分；将多个光部分的每一个部分在多个非晶硅薄膜的各个上照射预定时间段，以形成多个初始多晶硅晶体；并且沿预定方向移动多个光部分的每一个，以使多个初始多晶硅晶体生长。
根据本发明实施例的用于结晶硅的装置，包括：光源，用于生成脉冲频率高于约300Hz的初级光束；衰减器，与光源相邻地设置，用于生成衰减后的光束；集中器，与衰减器相邻地设置，用于生成集中后的光束；以及光形变换器，与集中器相邻地设置，用于对集中后的光束的形状进行变换，并生成变换后的光束，其中变换后的光束照射在非晶硅薄膜上以形成多晶硅薄膜。
脉冲频率可以在约300Hz至约4KHz的范围内或高于4KHz。该装置还可以包括移动单元，用于移动非晶硅薄膜或光形变换器的其中之一，以便沿非晶硅薄膜移动经变换的光束，以使多晶硅晶体生长。该装置还可以包括用于改变衰减后的光束的方向的反光镜以及用于改变集中后的光束的方向的反光镜。初级光束、衰减后的光束、以及集中后的光束的每一个的截面可以是圆形。集中后的光束的形状可被变换成椭圆形状或矩形形状。集中后的光束的截面长度不小于约700mm，集中后的光束的截面宽度不大于约5μm。
根据本发明另一实施例的用于结晶硅的装置，包括：光源，用于生成脉冲频率高于约300Hz的初级光束；与光源相邻地设置的衰减器，用于生成衰减后的光束；与衰减器相邻地设置的集中器，用于使衰减后的光束集中，并用于生成集中后的光束；与集中器相邻地设置的分束器，用于将集中后的光束分为至少两个光束；以及与分束器相邻地设置的至少两个光形变换器，分别用于对至少两个光束的每一个的形状进行变换，并且生成至少两个各自的经变换的光束，其中至少两个各自的经变换的光束分别照射在至少两个非晶硅薄膜上以形成至少两个多晶硅薄膜。
根据本发明的另一实施例的用于形成薄膜晶体管的方法，包括：在基板上形成栅极；在其上形成有栅极的基板上形成第一绝缘层；在第一绝缘层上形成非晶硅薄膜；将脉冲频率在300Hz至4kHz范围内的光照射在非晶硅薄膜上；沿预定方向移动光以使多晶硅晶体生长以形成多晶硅薄膜；并且对多晶硅薄膜i进行构图以在第一绝缘层上形成多晶硅层。
该方法还可以包括在包括有多晶硅层的第一绝缘层上形成第二绝缘层，其中第二绝缘层包括使多晶硅层暴露的第一接触孔和第二接触孔。第一接触孔和第二接触孔可以间隔分开。可以在第二绝缘层上与第一和第二接触孔相对应地形成源极和漏极。源极通过第一接触孔与多晶硅图案电连接，漏极通过第二接触孔与多晶硅图案电连接。
根据本发明实施例的薄膜晶体管，包括：形成在基板上的栅极；形成在包括有栅极的基板上的第一绝缘层；设置在第一绝缘层上的沟道层，其中沟道层包括在预定的晶体生长方向上设置的多个多晶硅晶体；
第二绝缘层可以设置在沟道层上，并且可以包括第一接触孔和第二接触孔。
源极和漏极可以形成在第二绝缘层上，其中源极通过第一接触孔与沟道层电连接，漏极通过第二接触孔与沟道层电连接。多个多晶硅晶体可以彼此并列地设置。预定的晶体生长方向可以基本上平行于激光束的移动方向，以形成多个多晶硅晶体。激光束具有在约300Hz至4kHz范围内的脉冲频率。液晶显示装置可以包括薄膜晶体管。
根据本发明的另一实施例的显示装置，包括：包括有薄膜晶体管和像素电极的第一基板；包括有公共电极的第二基板，其中能够在第一和第二基板之间插入液晶层，并且薄膜晶体管包括：形成在透明基板上的栅极；形成在透明基板上的第一绝缘层，透明基板包括有形成在其上的栅极；设置在第一绝缘层上的沟道层，其中沟道层包括多个在预定的晶体生长方向上排列的多晶硅晶体。非晶硅被结晶以形成多晶硅。多晶硅还可以被结晶以形成单晶硅。
将输出能量降低了的激光束照射在非晶硅薄膜上，以将非晶硅薄膜结晶成多晶硅薄膜，使得降低了生成激光束用装置的负载，并且增加了生成激光束用装置的寿命。另外，改善了薄膜晶体管的特性以及显示装置的显示质量。
附图说明
根据以下结合附图的描述可以更加详细地理解本发明的优选实施例。
图1示出了根据本发明实施例的结晶硅的方法的流程图；
图2示出了根据本发明实施例的硅结晶工艺的截面图；
图3示出了根据本发明实施例的硅结晶工艺的平面图；
图4示出了根据本发明实施例的结晶硅的方法的流程图；
图5示出了根据本发明实施例的硅结晶工艺的截面图；
图6示出了根据本发明实施例的用于结晶硅的装置的示意图；
图7示出了根据本发明另一实施例的用于结晶硅的装置的示意图；
图8示出了图7所示的分束透镜的透光率与旋转角之间的关系曲线图；
图9示出了根据本发明实施例的薄膜晶体管的截面图；
图10示出了图9所示的多晶硅层的平面图；
图11至15是用于例示根据本发明的实施例形成薄膜晶体管的方法的截面图；以及
图16示出了根据本发明实施例的显示装置的截面图。
具体实施方式
下面将参照附图来充分地说明本发明的优选实施例。然而，本发明可以以不同的形式来实施，不应该认为被限制为所阐述的实施例。提供这些实施例是为了使本说明书更加全面和完整，并向本领域的技术人员完全地传达本发明的范围。
图1示出了根据本发明实施例的结晶硅的方法的流程图。图2示出了根据本发明实施例的硅结晶工艺的截面图。
参照图1和图2，在基板100上形成非晶硅薄膜200。
为了使非晶硅薄膜200结晶成多晶硅薄膜而生成脉冲频率比约300Hz高的光(步骤S10)。该光可以是激光束。
如果使用脉冲频率低于约300Hz(“第一脉冲频率”)的光来使非晶硅薄膜200结晶成多晶硅薄膜，则然后输出能量将大于1J(“第一输出能量”)。在该水平的输出能量可能导致激光束生成装置的故障。
具有第一脉冲频率和第一输出能量的激光束将必须在非晶硅薄膜200上照射第一时间段。具有第一脉冲频率和第一输出能量的激光束可以断续地照射，或者激光束的输出能量也可以断续地变化以形成具有第一脉冲频率的激光束。
如果具有第一脉冲频率和第一输出能量的激光束将在非晶硅薄膜200上照射第一时间段，则非晶硅薄膜200中的非晶硅可以熔化。
应该注意到，脉冲频率与输出能量成反比，而输出能量与激光束生成装置的负载成正比地增加。因此，如果脉冲频率降低，则输出能量随激光束生成装置的负载一并增加。
因此，低于约300Hz的第一脉冲频率导致比利用高于约300Hz的脉冲频率所得到的输出能量高。结果，在低脉冲频率时激光束生成装置的负载高(由于较高的输出能量)，并且激光束生成装置可能发生故障。
在本发明的实施例中，光包括脉冲频率高于约300Hz(“第二脉冲频率”)的激光束300，该脉冲频率导致比第一输出能量低的“第二”输出能量。第二脉冲频率比第一脉冲频率高，第二输出能量约为100mJ至约1J。
激光束300的第二脉冲频率约为300Hz至约4kHz。在激光束的脉冲频率小于约300Hz时，在激光管振荡小于约12亿次之后就可以要求替换该振荡激光管。从而，使显示装置的制造成本增加。优选地，激光束300的第二脉冲频率约为2kHz至约4kHz。另选地，激光束300的第二脉冲频率可以是高于约4kHz。
具有第二脉冲频率和第二输出能量的激光束300在非晶硅薄膜200上照射第二时间段。该激光束具有沿预定方向延伸的矩形形状。
具有第二脉冲频率和第二输出能量的激光束300在非晶硅薄膜200上照射第二时间段以熔化非晶硅薄膜。第一时间段可以不同于或者基本等于第二时间段。
当具有第二脉冲频率和第二输出能量的激光束300在非晶硅薄膜200上照射第二时间段以熔化非晶硅薄膜时，生成激光束300的装置的负载降低，并且生成激光束300的装置的寿命增加。
图3示出了根据本发明实施例的硅结晶工艺的平面图。
参照图3，激光束300具有第二脉冲频率和第二输出能量用于熔化非晶硅薄膜200。从而，在与非晶硅薄膜200相邻的位置处形成初始多晶硅晶体(步骤S20)。
具有第二脉冲频率和第二输出能量的激光束300沿非晶硅薄膜200移动，并沿激光束300的移动方向使初始多晶硅晶体横向生长，从而形成多晶硅薄膜400(步骤S30)。激光束300可在基板100上连续地、或断续地移动。当激光束300在基板100上连续地移动时，可以调整移动速率以确保使非晶硅薄膜200熔化。
在该实施例中，当激光束300被断续地移动时，激光束300的移动间隔约为1μm至约10μm。
图4示出了根据本发明实施例的结晶硅的方法的流程图。图5示出了根据本发明实施例的硅结晶工艺的截面图。
参照图4和图5，分别在多个基板上形成多个硅薄膜。在该实施例中，在两个基板110和120上形成两个硅薄膜，并且硅薄膜是非晶硅薄膜200和200’。
为了在各个基板110和120上将非晶硅薄膜200和200’结晶成多晶硅薄膜400和400’，而生成脉冲频率比约300Hz高的光(步骤240)。
如果使用包括有第一脉冲频率(小于300Hz)和相应的第一输出能量的激光束将非晶硅薄膜200和200’结晶成多晶硅薄膜400和400’，则激光束生成装置可能发生故障。具有第一脉冲频率和第一输出能量的激光束将在非晶硅薄膜200和200’上照射第一时间段以熔化非晶硅。
因为脉冲频率与输出能量成反比，而输出能量与生成激光束用装置的负载成正比地增加，所以如果脉冲频率超出预定水平，激光束生成装置就可能发生故障。
为了防止激光束生成装置的故障，在本发明的实施例中，激光束300包括有比第一脉冲频率高的第二脉冲频率和比第一输出能量低的第二输出能量。
激光束300的第二脉冲频率约为300Hz至约4kHz。优选地，激光束300的第二脉冲频率约为2kHz至约4kHz。另选地，激光束300的第二脉冲频率可以高于约4kHz。第二输出能量在约100mJ至约1J的范围内。
具有第二脉冲频率的激光束300被分为多个激光束部分(步骤S50)。激光束部分的数量与基板的数量相等，这些基板具有形成在其上的非晶硅薄膜200和200’。在该实施例中，使用分束器将具有第二脉冲频率的激光束300分为两个激光束部分310和320。通过分束器的激光束300的透光率取决于激光束300到分束器的入射角。
各个激光束部分310和320具有第二脉冲频率和第二输出能量。各个激光束部分310和320的输出能量小于第一输出能量。激光束300的输出能量(例如，第二输出能量)可以大于各个激光束部分310和320的输出能量。
各个激光束部分310和320具有沿预定方向延伸的矩形形状。各个激光束部分310和320对形成在各个基板110和120上的非晶硅薄膜200和200’分别照射第二时间段以熔化非晶硅薄膜200和200’。第一时间段与第二时间段可以不同或基本相同。
当具有第二脉冲频率和第二输出能量的激光束部分310和320对非晶硅进行照射以熔化非晶硅薄膜200和200’时，生成激光束300用装置的负载降低，并且激光束生成装置的寿命增加。
具有第二脉冲频率和第二输出能量的激光束部分310和320在非晶硅薄膜200和200’上分别照射以熔化非晶硅薄膜200和200’。因此，在与熔化非晶硅薄膜200和200’相邻的位置处形成初始多晶硅晶体(步骤S60)。
具有第二脉冲频率和第二输出能量的激光束部分310和320沿非晶硅薄膜200和200’移动，以沿激光束部分310和320的移动方向使初始多晶硅晶体横向生长，从而形成多晶硅薄膜400和400’(步骤S70)。
具有第二脉冲频率和第二输出能量的激光束部分310和320可基板110和120上连续地移动、或断续地移动。当激光束部分310和320在基板100和120上连续地，可以调整移动速率以确保使非晶硅薄膜200和200’熔化。
在该实施例中，当激光束部分310和320被断续地移动时，激光束部分310和320的移动间隔约为1μm至约10μm。
图6示出了根据本发明实施例的用于结晶硅的装置的示意图。
参照图6，用于结晶硅的装置500包括光源510、衰减器520、集中器530、光形变换器540和移动单元560。
光源510生成初级激光束300a。优选地，初级激光束300a的脉冲频率不小于约300Hz。
如果初级激光束300a的脉冲频率小于约300Hz，则初级激光束300a的输出能量将增加到足够熔化非晶硅。激光束300a的输出能量与生成激光束用装置的负载成正比地增加。因此，如果脉冲频率小于大约300Hz，则用于生成激光束的装置就可能发生故障。
为了防止激光束生成装置的故障，从光源510生成的初级激光束300a的脉冲频率不低于约300Hz。因为初级激光束300a的输出能量与脉冲频率成反比地降低，从而光源510的寿命增加。
初级激光束300a的脉冲频率约为300Hz至4kHz。另选地，初级激光束300a的脉冲频率可以高于约4kHz。
衰减器520设置在与光源510相邻的位置处。初级激光束300a入射到衰减器520。衰减器520对入射到其中的初级激光束300a的输出能量进行精确地控制，以输出衰减后的激光束300b。衰减后的激光束300b从反光镜550反射，以便可以改变衰减后的激光束300b的方向。
集中器530设置在与衰减器520相邻的位置处。集中器530使衰减后的激光束300b集中。集中器530包括一个聚焦镜或多个聚焦镜。集中后的激光束300c从反光镜550’反射，以便可以改变集中后的激光束300c的方向。
光形变换器540设置在与集中器530相邻的位置处。光形变换器540对集中后的激光束300c的形状进行变换。初级激光束300a、衰减后的激光束300b、集中后的激光束300c的每一个的截面图都是圆形。
光形变换器540使用凹透镜或凸透镜将集中后的激光束300c分别变换成椭圆形和矩形。在该实施例中，光形变换器540将集中后的激光束300c变换成矩形。经通过光形变换器540，集中后的激光束300c的形状被变换产生了激光束300，激光束300被照射在非晶硅薄膜200上。优选地，通过光形变换器540的集中后的激光束300c的截面长度不小于约700mm，集中后的激光束300c的截面宽度不大于约5μm。
光形变换器540可以包括有用于对集中后的激光束300c的形状进行变换的障板(mask)540a。
从光形变换器540输出的激光束300照射在非晶硅薄膜200上，以将非晶硅薄膜200转换成多晶硅薄膜400。
移动单元560移动非晶硅薄膜200或光形变换器540，使得从光形变换器540输出的激光束300沿非晶硅薄膜200移动，以使多晶硅晶体横向生长，从而形成多晶硅薄膜400。
移动可以是连续的或断续的。当激光束300被连续地移动时，可以调整移动速率以确保使非晶硅薄膜200熔化。当移动是断续的时，激光束300的移动间隔约为1μm至10μm。
图7示出了根据本发明另一实施例的用于结晶硅的装置的示意图。
参照图7，用于结晶硅的装置600包括光源610、衰减器620、集中器630、分束器640、光形变换器650和650’以及移动单元660和660’。
用于结晶硅的装置600可以包括多于两个光形变换器和多于两个移动单元。在该实施例中，结晶硅的装置600包括两个光形变换器650和650’以及两个移动单元660和660’。
光源610生成初级激光束300a。优选地，初级激光束300a的脉冲频率不小于约300Hz。
如果初级激光束300a的脉冲频率小于约300Hz，则初级激光束300a的输出能量将增加到足够熔化非晶硅。激光束300a的输出能量与生成激光束用装置的负载成正比地增加。因此，如果脉冲频率低于大约300Hz，则用于生成激光束的装置就可能发生故障。
从光源610生成的初级激光束300a的脉冲频率不低于约300Hz。因为初级激光束300a的输出能量与脉冲频率成反比地降低，从而光源610的寿命增加。
初级激光束300a的脉冲频率约为300Hz至4kHz。另选地，初级激光束300a的脉冲频率可以高于约4kHz。
衰减器620设置在与光源610相邻的位置处。初级激光束300a入射到衰减器620。衰减器620对入射到其中的初级激光束300a的输出能量进行精确地控制，以输出衰减后的激光束300b。
集中器630设置在与衰减器620相邻的位置处。集中器630使衰减后的激光束300b集中。集中器630包括一个聚焦镜。集中器630也可以包括多个聚焦镜。
分束器640设置在与集中器630相邻的位置处。分束器640将集中后的激光束300c分为多个激光束部分。在该实施例中，分束器640将集中后的激光束300c分为两个激光束部分300d和300e，并且分束器640包括两个分束透镜(beam dividing len)642和644。分束器640可以包括多于两个分束透镜。
图8示出了图7所示的分束透镜的透光率与旋转角之间的关系曲线图.
参照图8，横轴表示各个分束透镜642和644的旋转角，而纵轴表示通过各个分束透镜642和644的激光束的透光率。
当各个分束透镜642和644基本上与集中后的激光束300c的方向垂直，各个分束透镜642和644的旋转角约为0°，以便各个分束透镜642和644的透光率基本上是100％。即，当各个分束透镜642和644的旋转角约为0°，则基本上所有的集中后的激光束300c都通过分束透镜642和644。
当各个分束透镜642和644相对于集中后的激光束300c倾斜约45°，各个分束透镜642和644的旋转角度是A°，以便各个分束透镜642和644的透光率基本上是50％。即，当各个分束透镜642和644的旋转角是A°时，大约一半的集中后的激光束300c被各个分束透镜642和644反射，集中后的激光束300c剩余部分通过各个分束透镜642和644。
当各个分束透镜642和644相对于集中后的激光束300c倾斜约80°，各个分束透镜642和644的旋转角度是是B°，以便各个分束透镜642和644的透光率基本上是0％。即，当各个分束透镜642和644的旋转角是B°时，基本上全部集中后的激光束300c被各个分束透镜642和644反射，不通过各个分束透镜642和644。
集中后的激光束300c被分为两个激光束部分300d和300e。分束器640可以包括多个分束透镜。可并行或串行地设置这些分束透镜。还可将这些分束透镜排列成阵列形状。在该实施例中，激光束部分300d和300e的数量与非晶硅薄膜200和200’的数量相等。
激光束部分300d和300e其中之一的输出能量比集中后的激光束300c的输出能量小。
光形变换器650和650’分别设置在分束器640与移动单元660和660’之间。各个光形变换器650和650’对各个激光束部分300d和300e的形状进行变换。各个初级激光束300a、衰减后的激光束300b、集中后的激光束300c以及激光束部分300d和300e都具有圆形截面。
光形变换器650和650’使用凹透镜或凸透镜将激光束部分300d和300e分别变换成椭圆形和矩形。在该实施例中，光形变换器650和650’将激光束部分300d和300e变换成沿预定方向延伸的矩形。通过光形变换器650和650’的激光束部分300d和300e分别照射在非晶硅薄膜200和200’上。优选地，通过光形变换器650和650’的激光束部分300d和300e的截面长度不小于约700mm，激光束部分300d和300e的截面宽度不大于约5μm。
光形变换器650和650’可以包括有用于对激光束部分300d和300e的形状进行变换的掩模。
通过光形变换器650和650，激光束部分300d和300e的形状被变换产生了激光束300和300’，激光束300和300’照射在非晶硅薄膜200和200’上，以将非晶硅薄膜200和200’转换成多晶硅薄膜400和400’。
移动单元660和660’移动非晶硅薄膜200和200’或光形变换器550和550’，以便沿非晶硅薄膜200和200’来移动从光形变换器550和550’输出的激光束300和300’，以使多晶硅晶体横向生长，从而形成多晶硅薄膜400和400’。
移动可以是连续的或断续的。当激光束300和300’被连续地移动时，可以调整移动速率以确保使非晶硅薄膜200和200’熔化。当移动是断续的时，激光束300和300’的移动间隔约为1μm至10μm。
图9示出了根据本发明实施例的薄膜晶体管的截面图。图10示出了图9所示的多晶硅层的平面图。
参照图9和图10，薄膜晶体管700包括栅极710、第一绝缘层720、多晶硅沟道层730、第二绝缘层740、源极750和漏极760。
从外部向栅极710提供选通电压。栅极710形成在基板701上。在其上具有栅极710的基板701之上形成有第一绝缘层720，以使栅极710电绝缘。
多晶硅沟道层730形成在第一绝缘层720上。多晶硅沟道层730被设置在与栅极710相对应的位置处。多晶硅沟道层730包括有多个彼此并列设置的多晶硅晶体。
使用脉冲频率约为300Hz至约4kHz的激光束来形成多晶硅沟道层730。在多晶硅沟道层730中多晶硅的晶体生长方向与激光束的移动方向基本上平行，以便多晶硅沟道层730包括一个晶体生长方向。多晶硅沟道层730的电特性比具有多个晶体生长方向的多晶硅沟道层的电特性或非晶硅沟道层的电特性好。
在其上具有多晶硅沟道层730的第一绝缘层720之上形成第二绝缘层740。第二绝缘层740包括第一接触孔741和第二接触孔742。通过第一接触孔741和第二接触孔742使多晶硅沟道层730暴露。
源极750通过第一接触孔741与多晶硅沟道层730电连接。漏极760通过第二接触孔742与多晶硅沟道层730电连接。
图11至15是用于例示根据本发明的实施例形成薄膜晶体管的方法的截面图。
参照图11，将金属淀积在基板701上以形成栅薄膜。通过光刻工艺对栅薄膜进行构图以在基板701上形成栅极710。
参照图12，将绝缘材料淀积在具有栅极710的基板701上，以形成第一绝缘层720。
将非晶硅淀积在第一绝缘层720上，以形成非晶硅薄膜735。
参照图13，使具有脉冲频率的激光束300照射在非晶硅薄膜735上。脉冲频率约为300Hz至4kHz。然后非晶硅薄膜735被熔化并横向结晶，以形成多晶硅薄膜732。
多晶硅薄膜732中的多晶硅晶体是以预定方向排列的。
参照图14，通过光刻工艺对形成在第一绝缘层720上的多晶硅薄膜732进行构图以在第一绝缘层720上形成多晶硅沟道层730。将多晶硅沟道层730设置在与栅极710相对应的位置处。
将绝缘材料淀积在其上具有多晶硅沟道层730的第一绝缘层720上。通过光刻工艺对淀积的绝缘材料进行构图以形成包括有第一和第二接触孔741和742的第二绝缘层740，多晶硅沟道层730通过第一和第二接触孔741和742被暴露。
参照图15，将金属淀积在第二绝缘层740上。通过光刻工艺对淀积的金属进行构图以形成源极750和漏极760。
源极750通过第一接触孔741与多晶硅沟道层730电连接。漏极760通过第二接触孔742与多晶硅沟道层730电连接。
图16示出了根据本发明实施例的显示装置的截面图。
参照图16，显示装置800包括第一基板703、第二基板705和液晶层707。
第一基板703包括多个薄膜晶体管700和多个以矩阵形状排列的多个像素电极770。
各个薄膜晶体管700包括栅极710、第一绝缘层720、多晶硅沟道层730、第二绝缘层740、源极750和漏极760。
从外部向栅极710施加选通电压。栅极710形成在基板701上。
在其上具有栅极710的基板701上形成有第一绝缘层720，第一绝缘层720与栅极710电绝缘。
多晶硅沟道层730形成在第一绝缘层720上。多晶硅沟道层730设置在与栅极710相对应的位置处。多晶硅沟道层730包括有沿预定方向相互并列设置的多个多晶硅晶体。
使用激光束形成多晶硅晶体。激光束的脉冲频率约为300Hz至4kHz。多晶硅晶体的晶体生长方向与激光束的移动方向基本上平行，以便多晶硅沟道层730包括一个晶体生长方向。多晶硅沟道层730的电特性比具有多个晶体生长方向的多晶硅沟道层的电特性或非晶硅沟道层的电特性好。
在其上具有多晶硅沟道层730的第一绝缘层720之上形成有第二绝缘层740。第二绝缘层740包括第一接触孔741和第二接触孔742，通过第一接触孔741和第二接触孔742使多晶硅沟道层730暴露。
源极750通过第一接触孔741与多晶硅沟道层730电连接。漏极760通过第二接触孔742与多晶硅沟道层730电连接。
各个像素电极770包括诸如氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZO)等透明导电材料。像素电极770与薄膜晶体管700的漏极760电连接。
第二基板705面向第一基板703。公共电极780形成在第二基板705的与第一基板703相对应的表面上。公共电极780形成在第二基板705上。公共电极780包括有氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZO)等。
可以在第二基板705与公共电极780之间设置有滤色器790。可以在与第一基板703上设置的像素电极770相对应的位置处设置有多个滤色器790。
在第二基板705上形成有黑色矩阵(black matrix)795以对通过滤色器790之间的间隙的光进行阻挡。在第二基板705上可以形成有多个黑色矩阵795。
根据本发明的实施例，输出能量被减小的激光束照射在非晶硅薄膜上以使非晶硅薄膜结晶成多晶硅薄膜。从而，降低了生成激光束用装置的负载，增加了生成激光束用装置寿命。另外，改善了薄膜晶体管的特性和显示装置的显示质量。
尽管在此参照附图对本发明的例示性实施例进行了说明，但是应该理解，本发明并不限于那些具体的实施例，而是在不脱离本发明的精神或范围的情况下，本领域的技术人员可以进行多种其他的变化和修改。旨在将所有这些变化和修改都包括在有所附权利要求限定的本发明的范围内。

Claims (47)

1.一种结晶硅的方法，包括：
生成脉冲频率高于约300Hz的光；
将所述光在至少一个非晶硅薄膜上照射预定时间段，以形成初始多晶硅晶体；并且
沿预定方向移动所述光以使所述初始多晶硅晶体生长。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述脉冲频率在约300Hz至约4KHz的范围内。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述脉冲频率高于约4KHz。
4.如权利要求1所述的方法，其中所述光具有矩形形状。
5.如权利要求1所述的方法，其中移动所述光的步骤连续地或断续地发生。
6.如权利要求5所述的方法，还包括当连续地移动所述光时，对移动速率进行调整。
7.如权利要求5所述的方法，其中当断续地移动所述光时，移动间隔约为1μm至10μm。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述光具有在约100mJ至约1J范围内的输出能量。
9.一种结晶硅的方法，包括：
生成脉冲频率高于约300Hz的光；
将所述光分为所述多个光部分；
将所述多个光部分的每一个在多个非晶硅薄膜的各个非晶硅薄膜上照射预定时间段，以形成多个初始多晶硅晶体；并且
沿预定方向移动所述多个光部分的每一个，以使所述多个初始多晶硅晶体生长。
10.如权利要求9所述的方法，其中所述多个光部分的每一个具有高于约300Hz的脉冲频率。
11.如权利要求9所述的方法，其中所述脉冲频率在约300Hz至约4KHz的范围内。
12.如权利要求9所述的方法，其中所述脉冲频率高于约4KHz。
13.如权利要求9所述的方法，其中所述多个光部分的每一个具有矩形形状。
14.如权利要求9所述的方法，其中移动所述多个光部分的每一个的步骤连续地或断续地发生。
15.如权利要求14所述的方法，还包括当连续地移动所述多个光部分的每一个时，对移动速率进行调整。
16.如权利要求14所述的方法，其中当断续地移动所述多个光部分的每一个时，移动间隔约为1μm至10μm。
17.如权利要求9所述的方法，其中所述光具有在约100mJ至约1J范围内的输出能量。
18.如权利要求9所述的方法，其中所述多个光部分的每一个的输出能量比所述光的输出能量少。
19.一种用于结晶硅的装置，包括：
衰减器，被设置用于从光源接收脉冲频率高于约300Hz的初级光束，并用于生成衰减后的光束；
集中器，用于使所述衰减后的光束集中，并用于生成集中后的光束；并且
光形变换器，用于对所述集中后的光束的形状进行变换，生成变换后的光束，其中所述变换后的光束照射在非晶硅薄膜上以形成多晶硅薄膜。
20.如权利要求19所述的装置，其中所述脉冲频率在约300Hz至约4KHz的范围内。
21.如权利要求19所述的装置，其中所述脉冲频率高于约4KHz。
22.如权利要求19所述的装置，还包括移动单元，用于移动非晶硅薄膜或所述光形变换器的其中之一，以便沿所述非晶硅薄膜移动所述经变换的光束，从而使多晶硅晶体生长。
23.如权利要求19所述的装置，其中还包括用于改变所述衰减后的光束的方向的反光镜。
24.如权利要求19所述的装置，其中还包括用于改变所述集中后的光束的方向的反光镜。
25.如权利要求19所述的装置，其中所述初级光束、所述衰减后的光束、以及所述集中后的光束的每一个的截面都是圆形。
26.如权利要求19所述的装置，其中所述集中后的光束的形状被变换成椭圆形状或矩形形状。
27.如权利要求19所述的装置，其中所述集中后的光束的截面长度不小于约700mm。
28.如权利要求19所述的装置，其中所述集中后的光束的截面宽度不大于约5μm。
29.一种用于结晶硅的装置，包括：
光源，用于生成脉冲频率高于约300Hz的初级光束；
与所述光源相邻地设置的衰减器，用于生成衰减后的光束；
与所述衰减器相邻地设置的集中器，用于使所述衰减后的光束集中，并用于生成集中后的光束；
与所述集中器相邻地设置的分束器，用于将所述集中后的光束分为至少两个光束；以及
与所述分束器相邻地设置的至少两个光形变换器，用于分别对所述至少两个光束的每一个的形状进行变换，并且生成至少两个相应的经变换的光束，其中所述至少两个相应的经变换的光束分别照射在至少两个非晶硅薄膜上以形成至少两个多晶硅薄膜。
30.如权利要求29所述的装置，其中所述脉冲频率在约300Hz至约4KHz的范围内。
31.如权利要求29所述的装置，其中所述脉冲频率高于约4KHz。
32.如权利要求29所述的装置，其中所述初级光束、所述衰减后的光束、所述集中后的光束和所述至少两个光束中的每一个的截面为圆形形状。
33.如权利要求29所述的装置，其中将所述至少两个光束的每一个的形状变换成椭圆形状或矩形形状。
34.如权利要求29所述的装置，其中所述分束器包括多个分束透镜，所述多个分束透镜被设置为并行、串行和矩阵形状中的一种。
35.一种形成薄膜晶体管的方法，包括：
在基板上形成栅极；
在其上形成有所述栅极的基板上形成第一绝缘层；
在所述第一绝缘层上形成非晶硅薄膜；
将脉冲频率在约300Hz至约4kHz范围内的光照射在所述非晶硅薄膜上；
沿预定方向移动所述光以使多晶硅晶体生长以形成多晶硅薄膜；并且
对所述多晶硅薄膜进行构图以在所述第一绝缘层上形成多晶硅层。
36.如权利要求35所述的方法，还包括，在包括有所述多晶硅层的所述第一绝缘层上形成第二绝缘层，其中所述第二绝缘层包括使所述多晶硅层暴露的第一接触孔和第二接触孔。
37.如权利要求35所述的方法，还包括，在所述第二绝缘层上对应于所述第一和第二接触孔而形成源极和漏极，其中所述源极通过所述第一接触孔与所述多晶硅层电连接，所述漏极通过所述第二接触孔与所述多晶硅层电连接。
38.一种薄膜晶体管，包括：
形成在基板上的栅极；
形成在包括有所述栅极的基板上的第一绝缘层；
设置在所述第一绝缘层上的沟道层，其中所述沟道层包括沿预定的晶体生长方向设置的多个多晶硅晶体。
39.如权利要求38所述的薄膜晶体管，还包括：
在包括有第一接触孔和第二接触孔的所述沟道层上设置的第二绝缘层；
形成在所述第二绝缘层上的源极和漏极，其中所述源极通过所述第一接触孔与所述沟道层电连接，所述漏极通过所述第二接触孔与所述沟道层电连接。
40.如权利要求38所述的薄膜晶体管，其中所述多个多晶硅晶体彼此并列地设置。
41.如权利要求38所述的薄膜晶体管，其中所述预定的晶体生长方向基本上平行于用于形成所述多个多晶硅晶体的激光束的移动方向。
42.如权利要求41所述的薄膜晶体管，其中所述激光束具有在约300Hz至4kHz范围内的脉冲频率。
43.一种包括有如权利要求38所述的薄膜晶体管的液晶显示装置。
44.一种显示装置，包括：
包括有薄膜晶体管和像素电极的第一基板；以及
包括有公共电极的第二基板，其中能够在所述第一和第二基板之间插入液晶层，并且所述薄膜晶体管包括：
形成在透明基板上的栅极；
形成在所述透明基板上的第一绝缘层，所述透明基板包括有形成在其上的所述栅极；
设置在所述第一绝缘层上的沟道层，其中所述沟道层包括多个沿预定的晶体生长方向设置的多晶硅晶体；
45.如权利要求44所述的显示装置，其中所述多个多晶硅晶体彼此并列地设置。
46.如权利要求44所述的显示装置，其中所述预定的晶体生长方向基本上平行于用于形成所述多个多晶硅晶体的激光束的移动方向。
47.如权利要求46所述的薄膜晶体管，其中所述激光束具有在约300Hz至4kHz范围内的脉冲频率。
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