CN101221902B - 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激光结晶方法。掩膜包含第一透光单元以及第二透光单元。第一透光单元具有多个圆形透光区域。第二透光单元设置于第一透光单元侧边。第二透光单元具有多个多边形遮光区域。多边形遮光区域与第一透光单元的圆形透光区域一对一对应设置，且每一多边形遮光区域的对角线长度小于每一圆形透光区域的直径。方法步骤包含使用激光透过上述掩膜于基板上产生具有第二结晶单元及与第一透光单元对应的第一结晶单元、移动掩膜使第一透光单元移动至与相邻的第二结晶单元对应、以及使用激光透过掩膜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)广泛应用在电脑、电视、以及行动电话等各种电子产品上。液晶显示器以集成电路驱动，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。

与非晶硅层内电荷载体相比，多晶硅层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。欲增加多晶硅层内电荷载体的移动性(Mobility)，可增加结晶晶粒大小，或减少晶体管元件的通道(Channel)中的晶粒边界(Grain Boundary)数目。

如图1A及图1B所示，已知的低温多晶硅层的结晶技术是利用激光200透过掩膜90的透光区域10照射在基板800上的非晶硅层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800上可照射到的区域会有部分重叠如重叠结晶区域63，藉以达成连续性侧向长晶。然而，重叠结晶区域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，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供增加多晶硅层的均匀度。

本发明的掩膜包含第一透光单元以及第二透光单元。第一透光单元具有多个圆形透光区域。第二透光单元设置于第一透光单元侧边。第二透光单元具有多个多边形遮光区域。多边形遮光区域与第一透光单元的圆形透光区域一对一对应设置，且每一多边形遮光区域的对角线长度小于每一圆形透光区域的直径。

圆形透光区域的相邻距离大于1.5um。每一圆形透光区域的直径为1.5-7um。多边形遮光区域的形状包含正方形。多边形遮光区域的形状包含正六边形。

本发明的掩膜包含多个第一透光单元以及多个第二透光单元。其中，第一透光单元为等距离设置，每一第一透光单元具有多个圆形透光区域。第二透光单元与第一透光单元间隔设置。每一第二透光单元具有多个多边形遮光区域。多边形遮光区域与相邻的第一透光单元的圆形透光区域对称设置，且每一多边形遮光区域的对角线长度小于每一圆形透光区域的直径。

本发明的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；使用激光透过掩膜熔融非晶硅层，以于基板上产生多个第一结晶区域，每一第一结晶区域包含分别与第一透光单元及第二透光单元对应的多个第一结晶单元及多个第二结晶单元；移动掩膜，使第一透光单元移动至与相邻的第二结晶单元对应；以及使用激光透过掩膜熔融非晶硅层，以于基板上产生多个第二结晶区域。

附图说明

图1A及图1B为已知技术示意图；

图2A为本发明较佳实施例示意图；

图2B为本发明不同实施例示意图；

图3A为本发明较佳实施例俯视图；

图3B为本发明不同实施例俯视图；

图4为本发明不同实施例俯视图；

图5A至图5B为本发明实施例使用示意图；

图6为本发明实施例的结晶结果的扫描式电子显微镜相片图；

图7为本发明的激光结晶方法的较佳实施例流程图；

附图标号：

100掩膜

200激光

300第一透光单元

310圆形透光区域

400非晶硅层

500第二透光单元

510多边形遮光区域

601主晶界

610第一结晶区域

613第一结晶单元

615第二结晶单元

620第二结晶区域

800基板

1001步骤

1003步骤

1005步骤

1007步骤

1009步骤

d₃₁₀圆形透光区域直径

d₅₁₀多边形遮光区域直径

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2A所示的较佳实施例，本发明的掩膜100包含第一透光单元300以及第二透光单元500。第二透光单元设置于第一透光单元侧边。在此较佳实施例中，第一透光单元300以及第二透光单元500为多个。换言之，掩膜100包含多个第一透光单元300以及多个第二透光单元500。其中，第一透光单元300为等距离设置，第二透光单元500与第一透光单元间隔设置。然而在如图2B所示的不同实施例中，第一透光单元300以及第二透光单元500可以为单个，不限于以多组设置。

如图3A图3B所示的较佳实施例俯视图，第一透光单元300具有多个圆形透光区域310。第二透光单元具有多个多边形遮光区域510。且多边形遮光区域510与相邻的第一透光单元300的圆形透光区域310对称设置，且每一多边形遮光区域510的对角线长度d₅₁₀小于每一圆形透光区域310的直径d₃₁₀。换言之，每一多边形遮光区域510可由对应的圆形透光区域310完全涵盖。

在较佳实施例中，圆形透光区域310的相邻距离大于1.5um。每一圆形透光区域310的直径为1.5-7um。多边形遮光区域510的形状为正方形。然而，在如图4所示的不同实施例中，多边形遮光区域510的形状包含正六边形等圆形以外的形状。

以下进一步说明本发明的掩膜100的使用方式。如图2A所示的较佳实施例，首先将具有非晶硅层400的基板800置于掩膜100下方。而后，如图5A所示的较佳实施例，使用激光200透过掩膜100熔融非晶硅层400，以于基板800上产生多个第一结晶区域610，其中，每一第一结晶区域610包含分别与第一透光单元300及第二透光单元500对应的多个第一结晶单元613及多个第二结晶单元615。具体而言，在此较佳实施例中，第一结晶单元613为与第一透光单元300的圆形透光区域310对应的圆形结晶。第二结晶单元615则在其中具有形状与第二透光单元500的多边形遮光区域510对应的非晶硅层400。

接下来，如图5B所示的较佳实施例，移动掩膜100，使第一透光单元300移动至与相邻的第二结晶单元615对应，而后再度使用激光200透过掩膜100熔融非晶硅层400。由于多边形遮光区域510与相邻的第一透光单元300的圆形透光区域310对称设置，且每一多边形遮光区域510的对角线长度小于每一圆形透光区域310的直径，因此每一多边形遮光区域510可由对应的圆形透光区域310完全涵盖。换言之，在图5A的较佳实施例中与第二透光单元500的多边形遮光区域510对应的非晶硅层400，在图5B所示的较佳实施例中可完全被激光200照射。

整体而言，在如图5A的较佳实施例中，第一次使用激光200透过掩膜100熔融非晶硅层400，可产生多个第一结晶区域610。未受到激光200照射的区域，则在如图5B所示的较佳实施例中，移动掩膜100后再使用激光200照射而熔融形成第二结晶区域620。其中，由于掩膜100的第一透光单元300为等距离设置，第二透光单元500与第一透光单元间隔设置，而圆形透光区域310不仅与多边形遮光区域510对应设置，每一多边形遮光区域510亦可由对应的圆形透光区域310完全涵盖。因此，透过本发明的掩膜100移动前后的二次照射，可使基板800的非晶硅层400全部受到激光200照射而熔融结晶。

在较佳实施例中，使用如图3A所示的掩膜100所得的结晶结果如图6的扫描式电子显微镜(Scanning Electron Microscope，SEM)相片图所示。由于图3A中的圆形透光区域310的形状为圆形设计，因此图6中对应形成的结晶副晶界为全方向，主晶界601则为规则图形。换言之，透过本发明掩膜100所形成的多晶硅层具有等方向性结晶，使电荷载体传导不会受到结晶方向的限制，增加半导体电路元件设计上的弹性。此外，因为激光重复照射的区域小，可减少激光过度照射而产生破洞。

如图7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2A所示提供具有非晶硅层400的基板800。

步骤1003为如图5A所示提供前述本发明的掩膜100。具体而言，掩膜100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5A所示使用激光200透过掩膜100熔融非晶硅层400，以于基板800上产生多个第一结晶区域610，每一第一结晶区域610包含分别与第一透光单元300及第二透光单元500对应的多个第一结晶单元613及多个第二结晶单元615。

步骤1007为如图5B所示移动掩膜100，使第一透光单元300移动至与相邻的第二结晶单元615对应。

步骤1009为如图5B所示使用激光200透过掩膜100熔融非晶硅层400，以于基板800上产生多个第二结晶区域620。

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，已揭露的实施例并未限制本发明的范围。相反地，包含于权利要求书的精神及范围的修改及均等设置均包含于本发明的范围内。

Claims (15)

1.一种应用于连续性侧向长晶技术的掩膜，其特征在于，所述掩膜包含：

第一透光单元，具有多个圆形透光区域；以及

第二透光单元，设置于所述第一透光单元侧边，所述第二透光单元具有多个多边形遮光区域，所述这些多边形遮光区域与所述第一透光单元的所述这些圆形透光区域一对一对应设置，且每一多边形遮光区域的对角线长度小于每一圆形透光区域的直径。

2.如权利要求1所述的掩膜，其特征在于，所述这些圆形透光区域的相邻距离大于1.5um。

3.如权利要求1所述的掩膜，其特征在于，每一圆形透光区域的直径为1.5-7um。

4.如权利要求1所述的掩膜，其特征在于，所述这些多边形遮光区域的形状包含正方形。    

5.如权利要求1所述的掩膜，其特征在于，所述这些多边形遮光区域的形状包含正六边形。

6.一种应用于连续性侧向长晶技术的掩膜，其特征在于，所述掩膜包含：

多个第一透光单元，所述这些第一透光单元为等距离设置，每一第一透光单元具有多个圆形透光区域；以及

多个第二透光单元，所述这些第二透光单元与所述这些第一透光单元间隔设置，每一第二透光单元具有多个多边形遮光区域，所述这些多边形遮光区域与相邻的所述第一透光单元的所述这些圆形透光区域对称设置，且每一多边形遮光区域的对角线长度小于每一圆形透光区域的直径。

7.如权利要求6所述的掩膜，其特征在于，所述这些圆形透光区域的相邻距离大于1.5um。

8.如权利要求6所述的掩膜，其特征在于，每一圆形透光区域的直径为1.5-7um。

9.如权利要求6所述的掩膜，其特征在于，所述这些多边形遮光区域的形状包含正方形。

10.如权利要求6所述的掩膜，其特征在于，所述这些多边形遮光区域的形状包含正六边形。

11.一种激光结晶方法，其特征在于，步骤包含：

提供基板，其中所述基板上具有非晶硅层；

提供掩膜，包含：

多个第一透光单元，所述这些第一透光单元为等距离设置，每一第一透光单元具有多个圆形透光区域；以及

多个第二透光单元，所述这些第二透光单元与所述这些第一透光单元间隔设置，每一第二透光单元具有多个多边形遮光区域，所述这些多边形遮光区域与相邻的所述第一透光单元的所述这些圆形透光区域对称设置，且每一多边形遮光区域的对角线长度小于每一圆形透光区域的直径；

使用激光透过所述掩膜熔融所述非晶硅层，以于所述基板上产生多个第一结晶区域，每一第一结晶区域包含分别与所述这些第一透光单元及所述这些第二透光单元对应的多个第一结晶单元及多个第二结晶单元；

移动所述掩膜，使所述这些第一透光单元移动至与相邻的所述这些第二结晶单元对应；以及

使用激光透过所述掩膜熔融所述非晶硅层，以于所述基板上产生多个第二结晶区域。

12.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述这些圆形透光区域的相邻距离大于1.5um。

13.如权利要求11所述的方法，其特征在于，每一圆形透光区域的直径为1.5-7um。

14.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述这些多边形遮光区域的形状包含正方形。

15.如权利要求11所述的方法，其特征在于，所述这些多边形遮光区域的形状包含正六边形。

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