CN1388564A - 利用掩膜使非晶硅结晶的方法 - Google Patents

利用掩膜使非晶硅结晶的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1388564A
CN1388564A CN02122042A CN02122042A CN1388564A CN 1388564 A CN1388564 A CN 1388564A CN 02122042 A CN02122042 A CN 02122042A CN 02122042 A CN02122042 A CN 02122042A CN 1388564 A CN1388564 A CN 1388564A
Authority
CN
China
Prior art keywords
district
mask
slit
article
width
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN02122042A
Other languages
English (en)
Other versions
CN1252796C (zh
Inventor
郑允皓
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Display Co Ltd
Original Assignee
LG Philips LCD Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by LG Philips LCD Co Ltd filed Critical LG Philips LCD Co Ltd
Publication of CN1388564A publication Critical patent/CN1388564A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1252796C publication Critical patent/CN1252796C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02524—Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02532—Silicon, silicon germanium, germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/26—Bombardment with radiation
    • H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
    • H01L21/268—Bombardment with radiation with high-energy radiation using electromagnetic radiation, e.g. laser radiation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B1/00—Single-crystal growth directly from the solid state
    • C30B1/02—Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing
    • C30B1/023—Single-crystal growth directly from the solid state by thermal treatment, e.g. strain annealing from solids with amorphous structure
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/16—Heating of the molten zone
    • C30B13/22—Heating of the molten zone by irradiation or electric discharge
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B13/00—Single-crystal growth by zone-melting; Refining by zone-melting
    • C30B13/32—Mechanisms for moving either the charge or the heater
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/02—Elements
    • C30B29/06—Silicon
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02587—Structure
    • H01L21/0259—Microstructure
    • H01L21/02595—Microstructure polycrystalline
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02656—Special treatments
    • H01L21/02664—Aftertreatments
    • H01L21/02667—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H01L21/02675—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H01L21/02678—Beam shaping, e.g. using a mask
    • H01L21/0268—Shape of mask

Abstract

一种按序横向固化掩膜,包括具有由第一狭缝分开的多个第一条的第一区。该掩膜还包括具有由第二狭缝分开的多个第二条的第二区。该第二条与第一条垂直。还包括具有由第三狭缝分开的多个第三条的第三区,其中第三条相对第一条横向设置。第四区,具有多个第四条和第四条之间的多个第四狭缝,其中第四条相对于第二条横向设置。采用该掩膜经多次移动掩膜并多次重叠辐射而进行按序横向固化。

Description

利用掩膜使非晶硅结晶的方法
本申请要求于2001年5月30日在韩国提交的韩国专利申请2001-29913的优先权，在此引入所述申请其全文内容以作为参考。
技术领域
本发明涉及非晶硅的结晶方法。更具体的说，本发明涉及适用于形成具有均匀颗粒的多晶硅的按序横向固化(SLS)结晶方法。
背景技术
随着信息技术的快速发展，显示设备已经演变为能够处理和显示大量信息的设备。尽管阴极射线管(CRT)仍然是主流显示设备，但是为了满足目前的需求，体积小、重量轻并且耗能低的平面显示设备例如液晶显示器(LCD)正在变得越来越重要。
LCD设备通常包括两块基板和夹在基板之间的液晶层。LCD设备通过改变电场所排列的液晶分子的排列，来控制光传输，从而形成影像。
一块LCD基板包括作为开关装置的薄膜晶体管(TFT)。这些TFT通常是采用非晶硅活性层来形成。因为非晶硅可以在大的低成本的基板例如玻璃上形成。
LCD设备也包括控制TFT的驱动集成电路(驱动IC)。但遗憾的是，非晶硅不能形成为用于驱动IC的适当活性层，其中驱动IC通常为需要结晶硅活性层的CMOS(互补金属氧化物半导体)设备。因此驱动IC通常采用TAB(胶带自动粘接)系统连接至TFT基板。这明显增加了LCD设备的成本。
因为非晶硅的限制，因此研制和开发了采用多晶硅TFT活性层的LCD设备。多晶硅是非常适用的，因为它相对于非晶硅来说更适用于驱动IC中。因此多晶硅的优点在于：由于薄膜晶体管和驱动IC可以在同一个基板上制造，因此其制造步骤减少，省略了TAB连接的需要。另外多晶硅的场效应迁移率是比非晶硅的大100-200倍。并且多晶硅也是光稳定和热稳定的。
可以通过在基板上沉积非晶硅，例如通过等离子增强的化学气相沉积(PECVD)或低压化学气相沉积(LPCVD)方法，然后将非晶硅结晶为多晶硅，从而形成多晶硅。将非晶硅结晶成为多晶硅有许多不同的方法，包括固体结晶(SPC)、金属诱发的结晶(MIC)和激光退火等。
在SPC中，在石英基板上形成缓冲层。然后在缓冲层上沉积非晶硅。在超过600度的高温下将非晶硅加热较长的时间。缓冲层能防止杂质扩散进入非晶硅。高温使得非晶硅结晶。但是SPC方法导致了不规则的颗粒生长以及不均匀的颗粒尺寸。因此栅极绝缘器在SPC形成的多晶硅上不规则的生长。这降低了所得到的TFT的击穿电压。另外，因为不规则的颗粒尺寸，TFT的电性能也降低了。而且石英基板价格昂贵。
在MIC中，在非晶硅上沉积的金属在较低的温度下诱发结晶。其优点在于可以使用低成本的玻璃基板。但是保留在硅层中的沉积金属成为有害杂质。
在激光退火中，准分子激光器对基板上的非晶硅层进行几十至几百纳秒的辐射。这样使得非晶硅层熔融。然后熔融的硅固化成为多晶硅。在激光退火方法中，可以在低于400度的温度下进行结晶。遗憾的是，结晶进行得比较不好，特别是在采用单激光发射进行硅层结晶的情况下。实际上，通常通过辐射大约10次激光束而进行重结晶，来提高颗粒尺寸。因此激光退火的生产率低。另外，激光辐射会将硅层加热至约1400度。因为这种温度很容易氧化硅层而产生二氧化硅(SiO2)，因此通常在10-7-10-6托的高真空下进行激光退火。
近年来，一种被称之为按序横向固化(SLS)的新型结晶方法逐渐引起重视。SLS方法利用了硅颗粒从液相硅和固相硅之间的边界处横向生长这一事实。SLS方法可以通过控制激光束的能量强度以及激光束的辐射范围而提高所生长的硅颗粒的尺寸(参见Mat.Res.Soc.Symp.Proc的Vol.452(1997)上956-957页Robert S Sposilli，M.A.Crowder，以及James S.Im所述)。这使得TFT可以具有单晶硅的通道面积(channel area)。
以下参考图1详细描述传统的SLS方法，图1表示传统的SLS装置。在图1中，传统的SLS装置包括光源1、衰减器2、聚焦透镜5、掩膜6、成像透镜7和平移台10，具有非晶硅层的样品9(图2A中的元件20)位于该台上。SLS装置也包括反射镜3、4和8，用于改变光的方向。反射镜3和4设置在衰减器2和聚焦透镜5之间，反射镜8设置在成像透镜7和平移台10之间。
光源1最好是波长为308nm的XeCl准分子激光器，或波长为248nm的KrF激光器。衰减器2控制穿过该系统的激光束能量。聚焦透镜5和成像透镜7会聚集激光束，同时聚焦透镜5使得激光束的强度更加均匀。掩膜6将激光束形成为预定形状。
因此，从光源1发出的激光束通过衰减器2传播，被反射镜3和4反射。然后激光束被聚焦透镜5会聚，由掩膜6成形，穿过成像透镜7。此后，激光束被反射镜8反射在样品9上。然后平移台10移动样品9，并重复辐射。
图2A-2C表示采用图1的SLS装置结晶非晶硅膜的过程。图2A表示硅膜结晶的起始步骤，其中在非晶硅膜20的区域“A”进行第一次激光束辐射。如上所述，因为硅颗粒从液相硅和固相硅之间的边界处横向生长，因此区域“A”的颗粒22a和22b从“A”区域的两侧生长。在颗粒22a和22b相遇的线“IIa”处，颗粒22a和22b停止生长。
图2B表示在非晶硅膜20的区域“B”进行第二次激光束辐射时的硅膜结晶。“B”区域包括部分区域“A”。颗粒23a和23b从“B”区域的边界处生长。在区域“A”和区域“B”重叠的“AB”区域，图2A的颗粒22a作为晶种。在颗粒23a和23b相遇的线“IIb”处，颗粒23a和23b停止生长。颗粒23a比在第一次激光辐射之后形成的颗粒22a和22b大。
在图2C中，在非晶硅膜20的区域“C”进行第三次激光辐射。图2C的颗粒24a和24b从区域“C”的边界处生长。“C”区域包括部分区域“B”。在区域“B”和区域“C”重叠的“BC”区域，图2B的颗粒23a作为晶种。因此图2C的颗粒24a比图2B的颗粒23a大及多。
整个非晶硅膜20被激光束重复辐射而扫描。因此生成具有大颗粒的多晶硅。另外，因为同一点被辐射的次数少，因此结晶生产率高。
但是，SLS生长的多晶硅膜易于具有不同尺寸的颗粒以及不规则的生长方向。因此由SLS生长的多晶硅制造的TFT具有依赖于颗粒生长的性能。
图3表示由多晶硅制成的TFT的电流电压图。X轴表示TFT栅极电压(Vg)，Y轴表示TFT漏电流(Id)。每条线(实线)表示通道穿过电流和颗粒生长方向平行的情况，短点划线表示通道穿过电流和颗粒生长方向成45度的情况，长点划线表示通道穿过电流和颗粒生长方向成90度的情况。这些线是基于0.1V和10V的漏电压(Vd)而测出的。
如图3所示，通道方向和颗粒生长方向之间的夹角越小，颗粒边界的数量越小。这样改善了电流电压特性。因此如果TFT的通道方向与颗粒生长方向平行，就增强了TFT的性能。但是如果TFT的通道方向与颗粒生长方向成90度，那么TFT的性能最不好。
因为SLS生长的多晶硅具有不规则的颗粒生长方向，因此难以使得在SLS生长的多晶硅上形成的TFT性能最好。实际上，甚至难以制造具有均匀性能的TFT。
因此改善颗粒生长性能的方法将是有益的。
发明概述
本发明涉及一种采用掩膜制造多晶硅的方法，该方法基本避免了上述现有技术的限制和缺点所造成的一个或多个问题。
本发明的优点在于提供了具有大颗粒的多晶硅。
本发明的另一优点在于提供了具有尺寸更均匀的颗粒的多晶硅制造方法。
本发明的其他特征和优点将在下文中进行阐述，从说明书中可以清楚的了解，或可以从本发明的实践中得知。通过在说明书、权利要求书和附图中着重提及的结构可以实现和达到本发明的目的和优点。
为了实现这些和其他的优点，根据本发明的目的，如具体和广义的描述，按序横向固化掩膜包括具有多个第一条和位于第一条之间的多个第一狭缝的第一区。另外，该掩膜包括具有多个第二条和位于第二条之间的多个第二狭缝的第二区。该多个第二条垂直于多个第一条。另外，包括具有多个第三条和位于第三条之间的多个第三狭缝的第三区。该第三条和第三狭缝分别与第一狭缝和第一条相对应。还包括具有多个第四条和位于第四条之间的多个第四狭缝的第四区。该第四条和第四狭缝分别与第二狭缝和第二条相对应。
在上述掩膜中，第一区至第四区的条由光遮蔽膜制成，每个条的宽度小于或等于每个狭缝的宽度。而且，掩膜可以按照第一区至第四区的顺序顺次设置或按照第一、第三、第二和第四区的顺序设置。
在另一方面，提供一种采用掩膜使硅膜结晶方法，所述掩膜包括具有多个第一条和位于第一条之间的多个第一狭缝的第一区，以及具有多个第二条和位于第二条之间的多个第二狭缝的第二区，其中该多个第二条垂直于多个第一条。另外，该方法中使用的掩膜包括具有多个第三条和位于第三条之间的多个第三狭缝的第三区，其中该第三条和第三狭缝分别与第一狭缝和第一条相对应。而且该掩膜还包括具有多个第四条和位于第四条之间的多个第四狭缝的第四区，其中该第四条和第四狭缝分别与第二狭缝和第二条相对应。该方法包括相对于具有非晶硅膜的基板设定掩膜的步骤、向该硅膜通过掩膜施加第一激光束由此使得对应于狭缝的第一部分结晶的步骤、按照掩膜的四分之一宽度移动具有结晶的第一部分的基板；然后向硅膜施加第二激光束。通过按照掩膜的四分之一宽度移动基板并辐射硅膜而连续进行该过程。
在上述方法中，在硅膜的一个区域施加四次激光束辐射。另外，掩膜的第一区至第四区的条由光遮蔽膜制成，掩膜每个条的宽度小于或等于每个狭缝的宽度。而且，掩膜可以按照第一区至第四区的顺序顺次设置或按照第一、第三、第二和第四区的顺序设置。
可以理解，前述概述和后面的详细描述是示意性的，希望为如权利要求所述的本发明提供进一步的解释。
附图的简要说明
附图是用来进一步理解本发明的，构成本说明书的一部分，显示了本发明，并同说明书一起用于解释本发明的原理。
图1为传统按序横向固化(SLS)设备的示意结构图。
图2A-2C表示将非晶硅膜通过传统的SLS方法结晶成为多晶硅的方法步骤。
图3表示用传统SLS方法利用多晶硅制成的TFT的电流电压特征曲线。
图4根据本发明用于制造多晶硅的掩膜的示意结构图。
图5A-5D表示根据本发明将非晶硅结晶为多晶硅膜的结晶方法步骤。
具体实施例
以下详细的描述附图中所示的本发明的实施方案。
图4是用于根据本发明制造多晶硅的按序横向固化(SLS)掩膜100的结构示意图。如图所示，掩膜100包括第一至第四区110、120、130和140。第一区110具有由固定的间隔112分开的多个第一条111，第二区120具有由固定的间隔122分开的多个第二条121，第三区130具有由间隔132分开的多个第三条131，并且第三条131与第一条111的间隔112(也称作狭缝)相对准，第四区140具有由间隔142分开的多个第四条141，并且第四条与第二区120的间隔122相对准。此处，第一条111和第三条131横向设置，第二条121和第四条141纵向设置。因此第一条111和第二条121垂直。
每个区的条111、121、131和141由不透过激光的光遮蔽膜制成。狭缝112、122、132和142透过激光束。理想的是条111、121、131和141的宽度小于或等于狭缝112、122、132和142的宽度。这使得非晶硅顺次采用前述方法时能够完全暴露于激光束。条111、121、131和141的宽度可以根据激光束的能量密度或根据硅膜的条件而改变。例如该宽度可以是2-10mm。
尽管已经显示了掩膜100的第一至第四区(区110、120、130和140)的特定排列顺序，但是该顺序可以改变。例如掩膜100可以按照(从右至左)第一区110、第三区130、第二区120和第四区140的顺序设置。该第一至第四区的宽度最好相等。
通过使用图4所示的掩膜100，激光束首先照射在非晶硅膜上，从而该非晶硅膜熔融，并顺次结晶。然后将保持着该非晶硅膜的基板移动掩膜100的四分之一宽度，在非晶硅膜上进行第二次激光束辐射，从而非晶硅膜重结晶。接下来，将基板再移动掩膜100的四分之一宽度，进行第三次激光束辐射，从而该非晶硅膜再一次重结晶。然后在基板又移动掩膜100的四分之一宽度之后，进行第四次激光束辐射，以使得该膜再一次重结晶。
激光束的尺寸可以通过透镜来减小，从而控制激光束的强度。因此当掩膜100宽度为16mm并且激光束的减小比例为1/4时，带有非晶硅层的基板可以移动1mm。
图5A-5D表示采用图4的掩膜100进行本发明非晶硅结晶的过程。结晶设备整体可以和图1的设备相同，但是采用掩膜100。在图5A-5D中，所示区域是对应于图4掩膜100的第一区域，即图4区域“S”的部分区域。
图5A表示当激光束第一次照射在硅200上时硅200结晶的初始步骤。在图5A中，激光束照射在硅200的与图4中掩膜100的第一区域110狭缝112相对应的部分210。硅200的部分210熔融然后冷却形成颗粒211和212。颗粒211和212从硅200的部分210暴露于激光束的边缘处开始生长，并朝着部分210的中心发展，在具有不同生长方向的颗粒相遇的线“Va”处停止。
图5B表示硅200结晶的第二步骤。在硅200已经向左移动了掩膜100的四分之一宽度之后，在硅200的部分220上进行第二次激光束辐射。部分220与掩膜100的第二区120相对应。部分220熔融然后冷却，导致硅的结晶。在部分220内，颗粒221和222从部分220的边缘沿与图5A中颗粒211和212的颗粒生长方向相垂直的方向生长。颗粒221和222在颗粒相遇的线“Vb”处停止生长。在部分210和220重叠的区域“E”内，图5A的颗粒211和212(第一次激光束辐射产生的)作为结晶种。因此颗粒221和222的尺寸大于图5A的颗粒211和212。
图5C表示第三结晶步骤。在图5C中，硅200向左移动掩膜100的四分之一宽度。然后在硅200的部分230上第三次辐射激光束，该部分与掩膜100的狭缝132(见图4)相对应。部分230熔融然后冷却，从而在部分230内完成结晶。在部分220和230重叠的区域“F”内，颗粒221和222(第二次激光束辐射产生的)作为结晶种。因此颗粒231和232的尺寸大。
图5D表示第四结晶步骤。在图5D中，硅200向左移动掩膜100的四分之一宽度。然后在硅200的部分240上辐射激光束，该部分240与图4中掩膜100的狭缝142相对应。部分240熔融然后冷却，从而完成结晶。在硅200的部分230和240相交的区域“G”内，在图5C步骤中产生的颗粒231和232作为结晶种。因此如图5D所示，产生了方形的颗粒241和242。
因此，通过重复前述过程，制成了具有大的和较均匀颗粒的多晶硅。在这种多晶硅上制造的TFT具有较均匀的特性。如前所示的激光结晶方法由四次激光辐射构成。因此膜表面的氧化速率低至足以使得结晶能够在普通气体中进行。
本领域技术人员可以理解，在本发明的制造和应用中可以作出各种改进和变化，而不脱离本发明的精神或范围。因此本发明意图覆盖这些落入所附权利要求和其等价物的范围内的本发明所有改进和变化。

Claims (22)

1.一种按序横向固化掩膜，包括：
第一区，具有由第一狭缝分开的多个第一条；
第二区，具有由第二狭缝分开的多个第二条，其中多个第二条与多个第一条垂直；
第三区，具有由第三狭缝分开的多个第三条，其中第三条与第一条平行；
第四区，具有由第四狭缝分开的多个第四条，其中第四条与第二条平行。
2.如权利要求1中所述的按序横向固化掩膜，其中第一、第二、第三和第四条由光遮蔽膜构成。
3.如权利要求1中所述的按序横向固化掩膜，其中第一、第二、第三和第四条的宽度分别小于或等于第一、第二、第三和第四狭缝的宽度。
4.如权利要求1中所述的按序横向固化掩膜，其中第二区设置在第一和第三区之间。
5.如权利要求1中所述的按序横向固化掩膜，其中第三区设置在第一和第二区之间。
6.如权利要求1中所述的按序横向固化掩膜，其中第一区挨着第四区。
7.一种非晶硅膜结晶方法，采用掩膜进行按序横向固化来结晶，所述掩膜包括具有多个第一条和位于第一条之间的多个第一狭缝的第一区，具有多个第二条和位于第二条之间的多个第二狭缝的第二区，其中多个第二条垂直于多个第一条，以及包括具有多个第三条和位于第三条之间的多个第三狭缝的第三区，其中该第三条和第三狭缝分别与第一狭缝和第一条相对应，还包括具有多个第四条和位于第四条之间的多个第四狭缝的第四区，其中第四条和第四狭缝分别与第二狭缝和第二条相对应，该方法包括：
将掩膜设定在具有非晶硅膜的基板之上；
通过掩膜对非晶硅膜施加激光束，从而使得与第一、第二、第三和第四狭缝相对应的部分结晶；
按照掩膜的四分之一宽度移动带有结晶部分的基板；以及
在基板移动掩膜的四分之一宽度之后，重复对非晶硅膜施加激光束。
8.如权利要求7的方法，其中激光束在非晶硅膜的一个区域上辐射四次。
9.如权利要求7的方法，其中第一、第二、第三和第四条由光遮蔽膜构成。
10.如权利要求7的方法，其中第一、第二、第三和第四条的宽度分别小于或等于第一、第二、第三和第四狭缝的宽度。
11.如权利要求7的方法，其中按序横向固化掩膜按序设置，从而第二区设置在第一和第三区之间。
12.如权利要求7的方法，其中该掩膜设置成为使得第三区设置在第一和第二区之间。
13.一种硅膜结晶方法，采用掩膜进行按序横向固化来结晶，所述掩膜包括具有多个第一条和第一狭缝的第一区，具有多个第二条和第二狭缝的第二区，其中多个第二条垂直于多个第一条，以及包括具有多个第三条和第三狭缝的第三区，其中该第三条平行于第一条，还包括具有多个第四条和第四狭缝的第四区，其中第四条平行于第二条，该方法包括：
将掩膜设定在具有硅膜的基板之上；
通过掩膜对硅膜施加激光束，从而使得与第一、第二、第三和第四狭缝相对应的部分结晶；
按照掩膜的四分之一宽度将硅膜相对于掩膜而移动；以及
在基板移动掩膜的四分之一宽度之后，重复对硅膜施加激光束。
14.如权利要求13的方法，其中激光束在硅膜的一个区域上辐射四次。
15.如权利要求13的方法，其中第一、第二、第三和第四条由光遮蔽膜构成。
16.如权利要求13的方法，其中第一、第二、第三和第四条的宽度分别小于或等于第一、第二、第三和第四狭缝的宽度。
17.如权利要求13的方法，其中第二区设置在第一和第三区之间。
18.如权利要求13的方法，其中第三区设置在第一和第二区之间。
19.如权利要求13的方法，其中第三条在第一条的横向。
20.如权利要求13的方法，其中第四条在第二条的横向。
21.一种多晶硅膜，由在第一方向生长的晶体颗粒和在第二方向生长的晶体颗粒的图案构成，其中第一和第二方向是正交的，并且在第一方向生长的晶体颗粒和在第二方向生长的晶体颗粒拥有的共同颗粒边界。
22.如权利要求21的多晶硅膜，其中该膜至少包括硅。
CNB021220425A 2001-05-30 2002-05-28 利用掩膜使非晶硅结晶的方法 Expired - Fee Related CN1252796C (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR10-2001-0029913A KR100379361B1 (ko) 2001-05-30 2001-05-30 실리콘막의 결정화 방법
KRP200129913 2001-05-30

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1388564A true CN1388564A (zh) 2003-01-01
CN1252796C CN1252796C (zh) 2006-04-19

Family

ID=36717155

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB021220425A Expired - Fee Related CN1252796C (zh) 2001-05-30 2002-05-28 利用掩膜使非晶硅结晶的方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6755909B2 (zh)
JP (1) JP4211967B2 (zh)
KR (1) KR100379361B1 (zh)
CN (1) CN1252796C (zh)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1300634C (zh) * 2005-01-12 2007-02-14 友达光电股份有限公司 光罩与应用其形成多晶硅层的方法
CN100342495C (zh) * 2003-10-20 2007-10-10 三星Sdi株式会社 多晶硅薄膜制造方法以及使用该多晶硅薄膜的设备
CN100394548C (zh) * 2004-11-25 2008-06-11 友达光电股份有限公司 制造多晶硅层的方法及其光罩
CN100465743C (zh) * 2003-12-29 2009-03-04 乐金显示有限公司 使用激光掩模结晶的显示器件
CN1637483B (zh) * 2003-12-29 2010-04-28 乐金显示有限公司 激光掩模及使用它的结晶方法
CN1637484B (zh) * 2003-12-24 2010-04-28 乐金显示有限公司 连续横向结晶装置和使用它结晶硅的方法
US7767507B2 (en) 2003-03-05 2010-08-03 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Polycrystalline silicon thin film, fabrication method thereof, and thin film transistor without directional dependency on active channels fabricated using the same
US7790341B2 (en) 2004-04-14 2010-09-07 Lg Display Co., Ltd. Laser mask and method of crystallization using the same
US7811721B2 (en) 2005-12-16 2010-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Mask for crystallizing silicon, apparatus having the mask and method of crystallizing with the mask
CN101123183B (zh) * 2004-03-31 2012-02-01 日本电气株式会社 光束成形掩模

Families Citing this family (55)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6555449B1 (en) 1996-05-28 2003-04-29 Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods for producing uniform large-grained and grain boundary location manipulated polycrystalline thin film semiconductors using sequential lateral solidfication
TW527732B (en) * 2001-08-21 2003-04-11 Samsung Electronics Co Ltd Masks for forming polysilicon and methods for manufacturing thin film transistor using the masks
US6767804B2 (en) * 2001-11-08 2004-07-27 Sharp Laboratories Of America, Inc. 2N mask design and method of sequential lateral solidification
KR101058464B1 (ko) * 2002-08-19 2011-08-24 더 트러스티스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 기판상의 필름영역과 그 에지영역에서의 실질적인 균일성을제공하기 위한 필름영역의 레이저 결정 가공을 위한 방법과 시스템 및 그 필름영역을 가진 구조물
TWI378307B (en) 2002-08-19 2012-12-01 Univ Columbia Process and system for laser crystallization processing of film regions on a substrate to minimize edge areas, and structure of such film regions
KR20050047103A (ko) 2002-08-19 2005-05-19 더 트러스티스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 다양한 조사 패턴을 포함하는 원 샷 반도체 가공 시스템 및방법
AU2003286430A1 (en) * 2002-12-10 2004-06-30 Canon Kabushiki Kaisha Process for producing crystalline thin film
KR100508001B1 (ko) 2002-12-30 2005-08-17 엘지.필립스 엘시디 주식회사 구동회로 일체형 액정표시장치용 어레이 기판의 제조 방법
KR100496139B1 (ko) * 2002-12-30 2005-06-16 엘지.필립스 엘시디 주식회사 광학용 마스크, 이를 이용한 비정질 실리콘막의 결정화방법 및 어레이 기판의 제조 방법
KR100920343B1 (ko) * 2003-01-08 2009-10-07 삼성전자주식회사 다결정 규소 박막 트랜지스터 표시판 및 그 제조 방법
JP5164378B2 (ja) 2003-02-19 2013-03-21 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 逐次的横方向結晶化技術を用いて結晶化させた複数の半導体薄膜フィルムを処理するシステム及びプロセス
KR100956947B1 (ko) * 2003-06-12 2010-05-12 엘지디스플레이 주식회사 실리콘 결정화 방법
KR100492352B1 (ko) * 2003-06-12 2005-05-30 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘 결정화 방법
KR100997275B1 (ko) * 2003-06-12 2010-11-29 엘지디스플레이 주식회사 실리콘 결정화 방법
KR100720452B1 (ko) * 2003-06-30 2007-05-22 엘지.필립스 엘시디 주식회사 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법
US6939754B2 (en) * 2003-08-13 2005-09-06 Sharp Laboratories Of America, Inc. Isotropic polycrystalline silicon and method for producing same
KR100546711B1 (ko) 2003-08-18 2006-01-26 엘지.필립스 엘시디 주식회사 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법
JP4780943B2 (ja) * 2003-09-09 2011-09-28 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザ照射装置及び半導体装置の作製方法
TWI359441B (en) 2003-09-16 2012-03-01 Univ Columbia Processes and systems for laser crystallization pr
US7164152B2 (en) 2003-09-16 2007-01-16 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Laser-irradiated thin films having variable thickness
WO2005029549A2 (en) 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for facilitating bi-directional growth
US7318866B2 (en) * 2003-09-16 2008-01-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for inducing crystallization of thin films using multiple optical paths
WO2005029546A2 (en) 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for providing a continuous motion sequential lateral solidification for reducing or eliminating artifacts, and a mask for facilitating such artifact reduction/elimination
US7311778B2 (en) 2003-09-19 2007-12-25 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Single scan irradiation for crystallization of thin films
KR100543007B1 (ko) * 2003-10-14 2006-01-20 삼성에스디아이 주식회사 다결정 실리콘 박막의 제조 방법 및 이를 사용하여 제조된디스플레이 디바이스
KR100707026B1 (ko) * 2003-11-26 2007-04-11 비오이 하이디스 테크놀로지 주식회사 비정질실리콘막의 결정화 방법
KR101032943B1 (ko) * 2003-12-19 2011-05-06 삼성전자주식회사 결정화용 광마스크 및 이를 이용한 박막 트랜지스터 표시판의 제조 방법
KR100698056B1 (ko) * 2003-12-26 2007-03-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 레이저 빔 패턴 마스크 및 이를 이용한 결정화 방법
JP4834853B2 (ja) 2004-06-10 2011-12-14 シャープ株式会社 薄膜トランジスタ回路、薄膜トランジスタ回路の設計方法、薄膜トランジスタ回路の設計プログラム、設計プログラム記録媒体、及び表示装置
US7645337B2 (en) 2004-11-18 2010-01-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for creating crystallographic-orientation controlled poly-silicon films
TWI274956B (en) * 2005-01-07 2007-03-01 Au Optronics Corp Mask and method of manufacturing a polysilicon layer using the same
US8221544B2 (en) 2005-04-06 2012-07-17 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Line scan sequential lateral solidification of thin films
KR100796590B1 (ko) * 2005-07-12 2008-01-21 삼성에스디아이 주식회사 다결정 실리콘 박막의 제조 방법, 이에 사용되는 마스크패턴 및 이를 사용하는 평판 표시 장치의 제조 방법
KR20070014528A (ko) * 2005-07-29 2007-02-01 삼성전자주식회사 어레이 기판, 이의 제조방법 및 실리콘 결정화 방법
US20090242805A1 (en) * 2005-08-16 2009-10-01 Im James S Systems and methods for uniform sequential lateral solidification of thin films using high frequency lasers
JP2007096244A (ja) * 2005-08-29 2007-04-12 Sharp Corp 投影マスク、レーザ加工方法、レーザ加工装置および薄膜トランジスタ素子
KR100753432B1 (ko) * 2005-11-08 2007-08-31 경희대학교 산학협력단 다결정 실리콘 및 그의 결정화 방법
KR100691247B1 (ko) 2005-11-15 2007-03-12 코닉시스템 주식회사 격자 마스크를 이용하여 균일한 입자 크기를 가지도록 하는레이저 결정화 방법 및 장치
CN101617069B (zh) 2005-12-05 2012-05-23 纽约市哥伦比亚大学理事会 处理膜的系统和方法以及薄膜
KR20070078132A (ko) * 2006-01-26 2007-07-31 삼성전자주식회사 실리콘 결정화 마스크, 이를 갖는 실리콘 결정화 장치 및이를 이용한 실리콘 결정화 방법
KR101192798B1 (ko) * 2006-06-30 2012-10-18 엘지디스플레이 주식회사 섀도우 마스크 및 이를 이용한 유기 발광 소자의 제조 방법
US8614471B2 (en) 2007-09-21 2013-12-24 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Collections of laterally crystallized semiconductor islands for use in thin film transistors
JP5385289B2 (ja) 2007-09-25 2014-01-08 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 横方向に結晶化した薄膜上に作製される薄膜トランジスタデバイスにおいて高い均一性を生成する方法
WO2009067688A1 (en) 2007-11-21 2009-05-28 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for preparing epitaxially textured polycrystalline films
US8012861B2 (en) 2007-11-21 2011-09-06 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for preparing epitaxially textured polycrystalline films
EP2212913A4 (en) 2007-11-21 2013-10-30 Univ Columbia SYSTEMS AND METHODS FOR PREPARING EPITAXY TEXTURED THICK FILMS
KR101481686B1 (ko) 2008-02-12 2015-01-13 삼성디스플레이 주식회사 반도체층 결정화 마스크 및 이를 이용한 반도체층 결정화방법
US8569155B2 (en) 2008-02-29 2013-10-29 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Flash lamp annealing crystallization for large area thin films
JP2009302251A (ja) * 2008-06-12 2009-12-24 Sharp Corp レーザ結晶化装置、マスク、レーザ結晶化方法、結晶材、および半導体素子
EP2351067A4 (en) 2008-11-14 2013-07-03 Univ Columbia SYSTEMS AND METHODS FOR CRYSTALLIZATION OF THIN FILMS
NO20091104L (no) * 2009-03-13 2010-09-14 Innotech Solar Asa Hindring av sprekkutbredelse i spro materialer
US8440581B2 (en) 2009-11-24 2013-05-14 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for non-periodic pulse sequential lateral solidification
US9087696B2 (en) 2009-11-03 2015-07-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for non-periodic pulse partial melt film processing
US9646831B2 (en) 2009-11-03 2017-05-09 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Advanced excimer laser annealing for thin films
KR101752400B1 (ko) * 2010-09-03 2017-06-30 삼성디스플레이 주식회사 다결정 규소층의 형성 방법, 상기 다결정 규소층을 포함하는 박막 트랜지스터 및 유기 발광 장치

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR19980060717A (ko) * 1996-12-31 1998-10-07 김광호 실리콘박막의 결정화방법
JP3642546B2 (ja) * 1997-08-12 2005-04-27 株式会社東芝 多結晶半導体薄膜の製造方法
KR100303138B1 (ko) * 1998-06-09 2001-11-30 구본준, 론 위라하디락사 실리콘박막을결정화하는방법과이를이용한박막트랜지스터제조방법
KR100327087B1 (ko) * 1999-06-28 2002-03-13 구본준, 론 위라하디락사 레이저 어닐링 방법

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7777226B2 (en) 2003-03-05 2010-08-17 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Polycrystalline silicon thin film, fabrication method thereof, and thin film transistor without directional dependency on active channels fabricated using the same
US7767507B2 (en) 2003-03-05 2010-08-03 Samsung Mobile Display Co., Ltd. Polycrystalline silicon thin film, fabrication method thereof, and thin film transistor without directional dependency on active channels fabricated using the same
CN100342495C (zh) * 2003-10-20 2007-10-10 三星Sdi株式会社 多晶硅薄膜制造方法以及使用该多晶硅薄膜的设备
CN1637484B (zh) * 2003-12-24 2010-04-28 乐金显示有限公司 连续横向结晶装置和使用它结晶硅的方法
US7501211B2 (en) 2003-12-29 2009-03-10 Lg Display Co., Ltd. Laser mask and crystallization method using the same
CN1637483B (zh) * 2003-12-29 2010-04-28 乐金显示有限公司 激光掩模及使用它的结晶方法
CN100465743C (zh) * 2003-12-29 2009-03-04 乐金显示有限公司 使用激光掩模结晶的显示器件
US7927936B2 (en) 2003-12-29 2011-04-19 Lg Display Co., Ltd. Laser mask and crystallization method using the same
US8207050B2 (en) 2003-12-29 2012-06-26 Lg Display Co., Ltd. Laser mask and crystallization method using the same
CN101123183B (zh) * 2004-03-31 2012-02-01 日本电气株式会社 光束成形掩模
US7790341B2 (en) 2004-04-14 2010-09-07 Lg Display Co., Ltd. Laser mask and method of crystallization using the same
CN100394548C (zh) * 2004-11-25 2008-06-11 友达光电股份有限公司 制造多晶硅层的方法及其光罩
CN1300634C (zh) * 2005-01-12 2007-02-14 友达光电股份有限公司 光罩与应用其形成多晶硅层的方法
US7811721B2 (en) 2005-12-16 2010-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Mask for crystallizing silicon, apparatus having the mask and method of crystallizing with the mask
CN1983512B (zh) * 2005-12-16 2011-01-12 三星电子株式会社 掩模、具有其的装置以及使用其结晶的方法
US8367301B2 (en) 2005-12-16 2013-02-05 Samsung Display Co., Ltd. Mask for crystallizing silicon, apparatus having the mask and method of crystallizing with the mask

Also Published As

Publication number Publication date
KR100379361B1 (ko) 2003-04-07
US20020179001A1 (en) 2002-12-05
US6755909B2 (en) 2004-06-29
JP2003022969A (ja) 2003-01-24
CN1252796C (zh) 2006-04-19
KR20020091352A (ko) 2002-12-06
JP4211967B2 (ja) 2009-01-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1252796C (zh) 利用掩膜使非晶硅结晶的方法
US6573163B2 (en) Method of optimizing channel characteristics using multiple masks to form laterally crystallized ELA poly-Si films
US6495405B2 (en) Method of optimizing channel characteristics using laterally-crystallized ELA poly-Si films
KR100618184B1 (ko) 결정화 방법
US20100129970A1 (en) Method of fabricating polycrystalline silicon thin film for improving crystallization characteristics and method of fabricating liquid crystal display device using the same
JP2001035806A (ja) 半導体薄膜の製造方法
US6686978B2 (en) Method of forming an LCD with predominantly <100> polycrystalline silicon regions
US7087964B2 (en) Predominantly <100> polycrystalline silicon thin film transistor
CN1514469A (zh) 结晶掩模、非晶硅结晶方法及利用其制造阵列基板的方法
JP2002280569A (ja) 主として＜１００＞配向した多結晶シリコン膜上に薄膜トランジスタを形成する方法
CN101038867B (zh) 结晶半导体薄膜的方法
JP2002261016A (ja) 横方向に結晶化した多結晶ｓｉ膜の品質の均一性を向上させるマスクパターン設計
US7767558B2 (en) Method of crystallizing amorphous silicon and device fabricated using the same
KR20010066253A (ko) 박막트랜지스터의 반도체층 형성방법
CN1246879C (zh) 晶化方法
KR100546711B1 (ko) 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 실리콘 결정화 방법
CN100347820C (zh) 有源矩阵显示器件及其制作
US20040258930A1 (en) Grain-free polycrystalline silicon and a method for producing same
CN1567534A (zh) 多晶硅薄膜的制造方法
JPH02226718A (ja) 非単結晶半導体の作製方法
Crowder et al. N-shot SLS-processed polycrystalline silicon TFTs
KR100296141B1 (ko) 비정질 실리콘 박막의 선택적 실리콘 이온주입 및 레이저 결정화를 이용한 박막 트랜지스터 제조방법
CN1808694A (zh) 多晶硅薄膜的制造方法
JPH1064816A (ja) 半導体装置の製造方法
KR20030047571A (ko) 실리콘박막 형성방법

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C56 Change in the name or address of the patentee

Owner name: LG DISPLAY CO., LTD.

Free format text: FORMER NAME OR ADDRESS: LG. PHILIP LCD CO., LTD.

CP01 Change in the name or title of a patent holder

Address after: Seoul, Korea

Patentee after: LG Display Co., Ltd.

Address before: Seoul, Korea

Patentee before: LG Philips LCD Co., Ltd.

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20060419

Termination date: 20200528