CN101202218B - 应用于连续性侧向长晶技术的掩膜以及激光结晶方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种应用于连续性侧向长晶技术的掩膜以及使用此掩膜的激光结晶方法。所述的掩膜包括主透光单元以及副透光单元。主透光单元相对于对称轴具有主对称透光区域。副透光单元沿对称轴位于主透光单元的两侧。副透光单元具有遮光图案，且遮光图案中具有相对于对称轴对称分布的复数个副透光区域。激光结晶方法步骤包含提供具有非晶硅层的基板、提供上述掩膜、使用激光通过掩膜熔融该非晶硅层以于基板上产生第一结晶区域、移动掩膜使副透光单元的第一副透光单元移动至与第一结晶区域的第二副结晶单元对应、以及使用激光通过掩膜熔融非晶硅层以于基板上产生第二结晶区域。

Description

应用于连续性侧向长晶技术的掩膜以及激光结晶方法

技术领域

本发明是关于一种掩膜以及激光结晶方法；具体而言，本发明是关于一种应用于连续性侧向长晶技术的掩膜以及激光结晶方法。

背景技术

液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)广泛应用在计算机、电视、以及移动电话等各种电子产品上。液晶显示器是以集成电路驱动，因此，集成电路的晶体管运行的速度成为影响液晶显示器效能的重要因素之一。

与非晶硅内电荷载体相比，多晶硅内电荷载体的移动性(Mobility)较高。因此多晶硅型薄膜晶体管广泛应用于液晶显示器的集成电路。欲增加多晶硅内电荷载体的移动性(Mobility)，可增加结晶晶粒大小，或减少晶体管组件的信道(Channel)中的晶粒边界(Grain Boundary)数目。

如图1a及图1b所示，现有的低温多晶硅的结晶技术是利用激光200通过掩膜90的透光区域10照射在基板800上的非晶硅型硅层400，使非晶型硅熔解成液态后再固化成多晶硅，意即形成如如图1a及图1b中所示的第一结晶区域61及第二结晶区域62。

如图1b所示。在过程中，掩膜90会朝方向201平移。而掩膜90移动后激光200于基板80上可照射到的区域会有部分重迭如重迭结晶区域63，藉以达成连续性侧向长晶。然而，重迭结晶区域63经过激光200重复照射，易产生破洞。因此，上述连续性侧向长晶方法仍有改进的空间。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种应用于连续性侧向长晶技术的掩膜，供减少多晶硅层产生破洞的机会。

本发明的另一主要目的在于提供一种应用于连续性侧向长晶技术的掩膜，供增加多晶硅层的均匀度。

本发明的另一主要目的在于提供一种激光结晶方法方法，供减少多晶硅层产生破洞的机会。

本发明的另一主要目的在于提供一种激光结晶方法方法供增加多晶硅层的均匀度。

本发明的掩膜包括主透光单元以及副透光单元。主透光单元相对于对称轴具有主对称透光区域。副透光单元沿对称轴位于主透光单元的两侧。副透光单元具有遮光图案，且遮光图案中具有相对于对称轴对称分布的复数个副透光区域。

副透光单元进一步包含沿对称轴设置于主透光单元的二侧的第一副透光单元及第二副透光单元。第一副透光单元及第二副透光单元包含相互为镜面对称。遮光图案包含具有复数个遮光线条。遮光线条可具有相同大小或具有不同大小。副透光单元的开口率为0、0.5、π/4、以及1以外的值。副透光单元与相邻的主透光单元连通或相互独立。主透光单元相对于对称轴两端的两侧的形状包含尖锥形。主透光单元相对于对称轴两端的两侧的形状包含圆弧形。主透光单元相对于对称轴两端的两侧的形状包含矩形。

激光结晶方法步骤包含提供具有非晶硅层的基板；提供上述掩膜；使用激光通过掩膜熔融非晶硅层，以于基板上产生第一结晶区域，第一结晶区域包含分别与主透光单元、第一副透光单元、以及第二副透光单元对应的主结晶单元、第一副结晶单元、以及第二副结晶单元；移动掩膜，使对应于第一副结晶单元的第一副透光单元移动至与第二副结晶单元对应；以及使用激光通过掩膜熔融非晶硅层，以于基板上产生第二结晶区域。激光结晶方法步骤还包括重复移动掩膜与使用激光，使非晶硅层转变成多晶硅层。

附图说明

图1a及图1b为现有技术示意图；

图2为本发明较佳实施例示意图；

图3a至图3d为本发明方法较佳实施例示意图；

图4至图6为本发明主透光单元与副透光单元连通的不同实施例示意图；

图7至图11为本发明主透光单元与副透光单元相互独立的不同实施例示意图；

图12至图14为本发明主透光单元相对于对称轴两端的两侧具有不同形状的实施例示意图；

图15为本发明的激光结晶方法的较佳实施例流程图；

图16为本发明的激光结晶方法制成的多晶薄膜晶体管实施例示意图；

附图标号：

10现有掩膜透光区域            61现有技术第一结晶区域

62现有技术第二结晶区域        63现有技术重迭结晶区域

90现有掩膜                    100主透光单元

110对称轴                     130主对称透光区域

200激光                       201方向

300副透光单元                 310主透光单元

330第一副透光单元             350第二副透光单元

400非晶硅层                   500多晶硅薄膜晶体管

510多晶硅层                   512源/漏极区

514通道区                     520栅极介电层

530栅极                       600多晶硅层

610 第一结晶区域    611 主结晶单元

613 第一副结晶单元  615 第二副结晶单元

620 第二结晶区域    700 遮光图案

730 副透光区域      800 基板

900 掩膜

具体实施方式

本发明提供一种应用于连续性侧向长晶技术的掩膜，以及使用此掩膜的激光结晶方法。

如图2所示的较佳实施例，本发明的掩膜900包括主透光单元100以及副透光单元300。主透光单元100相对于对称轴110具有主对称透光区域130。副透光单元300沿对称轴110位于主透光单元100的两侧。副透光单元300具有遮光图案700，且遮光图案700中具有相对于对称轴110对称分布的复数个副透光区域730。在此较佳实施例中，副透光单元300进一步包含沿对称轴110设置于主透光单元100的二侧的第一副透光单元330及第二副透光单元350。

进一步说明本发明的掩膜900的使用方法。如图3a及图3b所示的较佳实施例侧视图及俯视图，本发明的掩膜900下方设置有基板800，基板800上具有非晶硅层400。在较佳实施例中，激光200由掩膜900上方分别通过掩膜900的主透光单元100、第一副透光单元330及第二副透光单元350照射于非晶硅层400。而后于被照射的非晶硅层400的对应区域形成第一结晶区域610。其中，第一结晶区域610包含分别与主透光单元100、第一副透光单元330及第二副透光单元350对应的主结晶单元611、第一副结晶单元613及第二副结晶单元615。

如图3c及图3d所示的较佳实施例侧视图及俯视图，当第一结晶区域610形成后，掩膜900沿方向201移动，且使对应于第一副结晶单元613的第一副透光单元330移动至与第二副结晶单元615对应。而后，激光200由掩膜900上方分别通过掩膜900的主透光单元100、第一副透光单元330及第二副透光单元350照射于非晶硅层400，并于被照射的非晶硅层400的对应区域形成第二结晶区域620。

如图2所示的较佳实施例，由于副透光单元300具有遮光图案700，使激光仅能由如图2中所示的副透光区域730通过副透光单元300。换言之，当激光200如图3a中所示自掩膜900上方通过第一副透光单元330及第二副透光单元350时，有部分激光被图2中的遮光图案700所遮蔽。因此，相较于照射在主结晶单元611的激光的能量，照射于第一副结晶单元613及第二副结晶单元615的激光的能量可相对减少。藉此，可减少掩膜900如图3b所示沿方向201移动至使第一副透光单元330移动至与第二副结晶单元615对应后，第二副结晶单元615因为再度受到激光200照射而有过度照射的情况。避免形成为多晶硅层的第二副结晶单元615因激光过度照射产生破洞，且可进一步增加成为多晶硅层的第一结晶区域610及第二结晶区域620的均匀度。

在如图2所示的较佳实施例中，第一副透光单元330及第二副透光单元350相互为镜面对称。然而在不同实施例中，第一副透光单元330及第二副透光单元350不限相互为镜面对称。在较佳实施例中，副透光单元的开口率为0、0.5、π/4、以及1以外的值。其中，开口率是指单位面积中透明区域的面积所占的比率。遮光图案700包含具有复数个遮光线条。在如图2所示的较佳实施例中，遮光图案700的遮光线条具有相同大小。具体而言，在此实施例中，副透光区域730为具有相同大小的矩形图案，而副透光区域730间的区域即为相同大小的矩形遮光线条。

在不同实施例中，遮光图案700的遮光线条可具有不同大小。如图4所示的实施例，副透光区域730为具有不同宽度的矩形图案，而副透光区域730间的区域即为不同宽度的矩形遮光线条。遮光图案700的图形可视需求而有不同设置。如图5所示的实施例，通过遮光图案700的区隔，使副透光区域730成为具有长度不同但宽度相同的矩形图案。如图6所示的实施例，通过遮光图案700的区隔，使副透光区域730成为可视作由不同矩形方块形成的不规则形状。

在如图2至图6所示的较佳实施例中，第一副透光单元330及第二副透光单元350与相邻的主透光单元100连通。然而在如图7至图11所示的不同实施例中，第一副透光单元330及第二副透光单元350可与相邻的主透光单元100相互独立。

如图7所示的实施例，第一副透光单元330及第二副透光单元350与相邻的主透光单元100相互独立。第一副透光单元330及第二副透光单元350相互为镜面对称。副透光区域730为具有相同大小的矩形图案，而副透光区域730间的区域即为相同大小的矩形遮光线条。

如图8所示的实施例，第一副透光单元330及第二副透光单元350与相邻的主透光单元100相互独立。副透光区域730为具有不同宽度的矩形图案，而副透光区域730间的区域即为不同宽度的矩形遮光线条。

如图9所示的实施例，第一副透光单元330及第二副透光单元350与相邻的主透光单元100相互独立。通过遮光图案700的区隔，使副透光区域730成为具有长度不同但宽度相同的矩形图案，而副透光区域730间的区域即为遮光区域。

如图10所示的实施例，第一副透光单元330及第二副透光单元350与相邻的主透光单元100相互独立。通过遮光图案700的区隔，使副透光区域730成为可视作由不同矩形方块形成的不规则形状，而副透光区域730间的区域即为遮光区域。

如图11所示的实施例，第一副透光单元330及第二副透光单元350与相邻的主透光单元100相互独立。副透光区域730为具有不同宽度或长度的矩形图案，而副透光区域730间的区域即为遮光区域。

此外，在不同实施例中，主透光单元100相对于第一轴110两端的两侧可具有矩形之外的不同形状。如图12所示的实施例，主透光单元100相对于对称轴两端110的两侧的形状包含尖锥形。如图13所示的实施例，主透光单元100相对于对称轴两端110的两侧的形状包含圆弧形。如图14所示的实施例，主透光单元100相对于对称轴两端110的两侧的形状包含圆弧形。

如图15所示本发明的激光结晶方法流程图，本发明的激光结晶方法包含：

步骤1001为如图3a所示提供具有非晶硅层400的基板800。

步骤1003为如图3a所示提供前述本发明的掩膜900。具体而言，掩膜900下方设置有基板800，基板800上具有非晶硅层400。

步骤1005为如图3a所示使用激光200通过掩膜900熔融非晶硅层400，以于基板800上产生第一结晶区域610，第一结晶区域610包含分别与主透光单元100、第一副透光单元330、以及第二副透光单元350对应的主结晶单元611、第一副结晶单元613及第二副结晶单元615。

步骤1007为如图3b所示移动掩膜900，使对应于第一副结晶单元613的第一副透光单元330移动至与第二副结晶单元615对应。

步骤1009为如图3b所示使用激光200通过掩膜900熔融非晶硅层400，以于基板800上产生第二结晶区域620。

重复步骤1007与步骤1009，使非晶硅层400转变成一层多晶硅层600(未图示)。

通过以上所述的多晶硅横向结晶方法，可制成如图16所示的多晶硅薄膜晶体管500。如图16所示的实施例，多晶硅薄膜晶体管500制作于基底800上，多晶硅薄膜晶体管500包括多晶硅层510。多晶硅层510形成于基底800表面，上面覆盖栅极介电层520，而且在栅极介电层520上设置由导电材料构成的栅极530。在栅极530两侧的多晶硅层510中掺杂形成源/漏极区512，并且在栅极530底下形成通道区514。在较佳实施例中，基底800为一绝缘基板，且选自高分子、氧化金属、玻璃、及陶瓷等非导电材料。此多晶薄膜晶体管500可应用于制造薄膜晶体管液晶显示器，或是其他的平面显示器。

本发明已由上述相关实施例加以描述，然而上述实施例仅为实施本发明的范例。必需指出的是，已揭示的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (25)

1.一种应用于连续性侧向长晶技术的掩膜，其特征是，该掩膜至少包括：

一主透光单元，该主透光单元相对于一对称轴具有一主对称透光区域，其中所述掩模以平行于该对称轴的方向移动；以及

一第一副透光单元及一第二副透光单元，沿所述的对称轴位于所述的主透光单元的两侧，该第一副透光单元及第二副透光单元相互为镜面对称，该第一副透光单元及第二副透光单元分别具有一遮光图案，且该遮光图案中具有相对于所述的对称轴对称分布的复数个副透光区域。

2.如权利要求1所述的掩膜，其特征是，所述的遮光图案包含具有复数个遮光线条。

3.如权利要求2所述的掩膜，其特征是，所述的遮光线条具有相同大小。

4.如权利要求2所述的掩膜，其特征是，所述的遮光线条具有不同大小。

5.如权利要求1所述的掩膜，其特征是，所述的副透光单元的开口率为0、0.5、π/4、以及1以外的值。

6.如权利要求1所述的掩膜，其特征是，所述的副透光单元与相邻的所述的主透光单元连通。

7.如权利要求1所述的掩膜，其特征是，所述的副透光单元与相邻的所述的主透光单元独立。

8.如权利要求1所述的掩膜，其特征是，所述的主透光单元相对于所述的对称轴两端的两侧的形状包含尖锥形。

9.如权利要求1所述的掩膜，其特征是，所述的主透光单元相对于所述的对称轴两端的两侧的形状包含圆弧形。

10.如权利要求1所述的掩膜，其特征是，所述的主透光单元相对于所述的对称轴两端的两侧的形状包含矩形。

11.一种激光结晶形成多晶硅层的方法，其特征是，该方法的步骤包含：

提供一基板，其中所述的基板上具有一非晶硅层；

提供一掩膜，至少包含：

一主透光单元，所述的主透光单元相对于一对称轴具有一主对称透光区域；以及

一副透光单元，沿所述的对称轴位于所述的主透光单元的两侧，该副透光单元具有一遮光图案，且该遮光图案中具有相对于所述的对称轴对称分布的复数个副透光区域，所述的副透光单元包含沿所述的对称轴设置于所述的主透光单元的二侧的所述的一第一副透光单元及一第二副透光单元；

使用激光通过所述的掩膜熔融所述的非晶硅层，以于该基板上产生一第一结晶区域，该第一结晶区域包含分别与所述的主透光单元、所述的第一副透光单元、以及所述的第二副透光单元对应的一主结晶单元、一第一副结晶单元、以及一第二副结晶单元；

移动所述的掩膜，使对应于所述的第一副结晶单元的所述的第一副透光单元移动至与所述的第二副结晶单元对应；以及

使用激光通过所述的掩膜熔融所述的非晶硅层，以于所述的基板上产生一第二结晶区域。

12.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的掩膜是以平行于所述的对称轴的方向移动。

13.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的一第一副透光单元及一第二副透光单元包含相互为镜面对称。

14.如权利要求11述的方法，其特征是，所述的遮光图案包含具有复数个遮光线条。

15.如权利要求14所述的方法，其特征是，所述的遮光线条具有相同大小。

16.如权利要求14所述的方法，其特征是，所述的遮光线条具有不同大小。

17.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的副透光单元的开口率为0、0.5、π/4、以及1以外的值。

18.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的副透光单元与相邻的所述的主透光单元连通。

19.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的副透光单元与相邻的所述的主透光单元独立。

20.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的主透光单元相对于所述的对称轴两端的两侧的形状包含尖锥形。

21.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的主透光单元相对于所述的对称轴两端的两侧的形状包含圆弧形。

22.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的主透光单元相对于所述的对称轴两端的两侧的形状包含矩形。

23.如权利要求11所述的方法，其特征是，所述的方法还包括重复移动所述的掩膜与使用所述的激光，使所述的非晶硅层转变成一多晶硅层。

24.如权利要求23所述的方法，其特征是，所述的方法还包括一薄膜晶体管，其中所述的薄膜晶体管包含所述的多晶硅层。

25.如权利要求23所述的方法，其特征是，所述的方法还包括一薄膜晶体管液晶显示器，其中所述的薄膜晶体管液晶显示器包含所述的多晶硅层。

Images