KR100700179B1 - 실리콘 결정화 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 실리콘 결정화 방법에 관한 것으로 특히, 경사진 단면 프로파일을 가지는 레이저빔을 사용하여 순차적 수평 결정화를 진행함으로써 실리콘의 결정화에 소요되는 시간을 단축하여 구동소자 및 스위칭 소자의 생산성을 향상시킬 수 있다.
순차적 수평 결정화, SLS, 경사 빔, 레이저 빔

Description

실리콘 결정화 방법{METHOD FOR CRYSTALLIZING SILICON USING RAMP TYPE LASER BEAM}
도 1은 일반적인 레이저 에너지 강도와 결정성장 입자의 크기와의 관계를 나타내는 그래프.
도 2는 일반적인 순차적 수평 결정화 방법에 의해 결정화된 실리콘의 평면도.
도 3은 종래기술에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 기판에 레이저 빔이 조사되는 모식도.
도 4는 종래기술에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 레이저 빔의 단면 프로파일.
도 5는 본 발명에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 레이저 빔의 단면 프로파일.
도 6은 본 발명에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 레이저 빔에 의해 순차적 수평 결정화된 실리콘의 평면도.
도 7은 본 발명에 따른 레이저 결정화 방법을 나타내는 모식도.
도 8a는 본 발명에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 종래의 평탄형 단면 프로파일을 가지는 레이저를 사용한 결정화방법을 나타낸 모식도.
도 8b는 본 발명에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 경사진 단면 프로파일을 가지는 레이저빔을 사용한 결정화방법을 나타낸 모식도.
******** 본 발명의 주요부분에 대한 부호의 설명 *********
삭제
601,703a,801a,802a:제 1 수평결정영역
602,703b,801b,802b:제 2 수평결정영역
701:경사진 레이저 빔 702:마스크
본 발명은 폴리실리콘 결정화 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 프로파일이 경사진 레이저를 사용하는 폴리실리콘 결정화 방법에 관한 것이다.
액정표시장치는 경박단소하고 휴대성이 우수하여 오늘날 널리 사용되고 있다. 특히 오늘날에는 고속의 동작특성이 요구되는 영상표시장치의 수요가 증가함에 따라 고속의 동작이 가능한 영상표시장치를 개발하는 노력이 경주되고 있다.
액정표시장치에 있어서도 고속의 동작특성을 가지는 영상표시장치의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 그 중에서 액정표시장치의 동작특성을 결정할 수 있는 스위칭 소자의 동작속도 개선에 많은 노력이 집중되고 있다.
액정표시소자의 스위칭소자는 보통, 박막트랜지스터(Thin Film Transistor,TFT)가 주로 사용되고 있는데, TFT의 동작 속도는 채널을 구성하는 실리콘 박막의 성능에 크게 의존한다.
보통, TFT의 채널층으로는 비정질의 실리콘이 사용되는데, 비정질의 실리콘은 전기 이동도가 나쁜 단점이 있다.
그러므로 종래의 비정질 실리콘보다 전기 이동도가 수십 배 내지 수백 배 빠른 폴리실리콘을 채널로 적용하는 연구가 진행되고 있다.
폴리실리콘은 그 전기 이동도가 100cm2/Vsec 정도에 이르므로 전기이동도가 0.1 내지 0.2cm2/Vsec 인 비정질 실리콘에 비해 월등히 우수한 동작속도를 나타낼 수 있다.
폴리실리콘을 형성하는 방법에는 비정질의 박막을 결정화하는 방법이 주로 사용되는데, 비정질 실리콘을 결정화하는 방법에는 비정질의 실리콘을 퍼니스(furnace)내에서 가열하는 방식이 적용되어 왔다. 그런데 상기 방법은 결정화 속도에 있어서 느린 문제점이 있다. 또한, 액정표시장치는 기판으로써 유리기판을 주로 사용하는데, 유리기판은 600℃이상에서 변형되므로 600℃이상의 고온에서 결정화가 이루어지는 가열방식은 유리를 기판으로 적용하여 비정질 실리콘을 결정화하는 방법에는 적합하지 않다.
상기 문제를 해결하기 위하여 고안된 것이 레이저 결정화 방법인데, 레이저 결정화 방법은 국소부위에 고 강도의 레이저 에너지를 조사하여 순간적으로 비정질 실리콘층을 용융한 다음, 냉각하는 과정을 통하여 결정화를 유도하는 방법이다.
특히, 상기 레이저 결정화 방법은 유리의 전이온도이하에서 결정화가 가능하다.
상기 레이저 결정화 방법에 의해 비정질의 실리콘이 결정화되는 원리를 도 1을 참조하여 간단히 살펴본다.
도 1은 비정질 실리콘에 조사되는 레이저 강도와 결정화되는 입자의 크기와의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 1의 그래프와 같이, 비정질 실리콘의 결정화는 조사되는 레이저 에너지의 강도에 따라 제 1,2 3 영역으로 나눌 수 있다.
도 1을 참조하면, 제 1영역은 부분 용융 영역(partial melting region)으로, 비정질 실리콘층의 표면만이 용융될 정도의 세기로 레이저 에너지가 비정질 실리콘층에 조사되는 영역이다. 상기 제 1 영역에서는 레이저 조사에 의해 비정질 실리콘의 표면만이 부분 용융되고 고상화(solidification)과정을 거쳐 상기 비정질 실리콘층 표면에 작은 결정 입자가 형성된다.
제 2 영역은 완전 용융 근접 영역(near-complete melting region)으로, 상기제 1 영역보다 강한 레이저 에너지를 비정질 실리콘에 조사하여 비정질 실리콘층이 거의 용융되게 한다. 그러나 완전히 용융되지는 않는데, 용융되지 않고 남는 작은 핵들이 시드(seed)로 작용하여 결정이 성장되며 제 1 영역에 비해 큰 결정 입자를 얻을 수 있다. 그러나 제 2 영역에서 성장하는 결정은 균일하지 못하며 또한 제 2 영역은 제 1 영역에 비해 그 폭이 상당히 작다.
제 3 영역은 완전 용융 영역(complete melting region)으로, 조사되는 레이저 에너지의 강도를 제 2 영역보다 높여 비정질 실리콘층을 모두 용융시킨다. 완전히 용융된 실리콘층은 냉각 과정을 거치면서 고상화가 진행되는데 이때 형성되는 결정은 균일한 핵 형성(homogeneous nucleation)이 가능하나 형성하는 입자가 매우 작다.
다결정 실리콘을 제조하는 공정에서 사용하는 레이저 강도 범위는 상기 제 2 영역으로 균일하고 조대한 결정을 얻기 위하여 레이저 빔의 조사 횟수 및 중첩비를 조절하여 결정화를 이룬다.
통상 상기의 엑시머 레이저를 레이저 광원으로 사용하고 사용되는 레이저의강도가 제 2 영역의 레이저 강도인 결정화 방법을 엑시머 레이저 어닐링(Eximer Laser Annealing,ELA)라 부른다.
특히 상기 ELA방법에 의한 결정화 과정을 살펴보면, 레이저 빔에 직접 노출되는 비정질 실리콘막의 표면에는 강한 레이저 에너지가 조사되지만 비정질 실리콘막의 하부에는 상대적으로 약한 레이저 에너지가 조사되기 때문에 표면은 완전 용융 상태가 되지만 하부는 완전히 용융되지 않고 남는 실리콘이 시드(seed)로 작용하고 상기 시드를 중심으로 결정화가 이루어져 결정이 성장하여 크고 작은 크기의 결정을 만든다.
반면 실리콘층에 조사되는 레이저 에너지 강도가 제 3 영역에 이르면 조사되는 영역의 비정질 실리콘이 모두 용융되고 그레인이 성장할 수 있는 핵이 존재하지 않게 된다.
이후, 냉각되는 비정질실리콘에는 무작위로 핵이 형성되고 그 핵을 중심으로 결정이 성장된다. 이때 형성되는 그레인은 매우 작은 형태이다.
그런데 완전용융영역의 레이저를 사용하고 일정한 크기를 가지는 레이저 마스크를 적용하여 결정화를 진행할 경우에는 용융되지 않은 비정질실리콘층이 시드가 되어 결정화가 수평으로 진행되는 현상이 나타난다.
즉, 개구부를 구비하는 레이저 마스크를 사용하여 비정질실리콘층에 레이저를 조사하면 비정질실리콘층 하부의 절연층보다 측면의 고체상의 비정질실리콘층이 더 큰 열 전도도를 가지기 때문에 레이저 조사가 끝난 직후부터 비정질 실리콘은 양 측면, 즉 레이저가 조사되지 않은 비정질 실리콘층을 통해 냉각된다.
그러므로 레이저에너지를 받아 용융된 비정질실리콘은 양 측면의 비용융된 비정질실리콘을 핵으로 삼아 그레인 성장이 일어나는데, 이때 그레인은 수평방향으 로 일정한 패턴을 가지고 결정화가 일어난다. 그 결과, 수평으로 성장하는 결정질은 가운데에서 하나의 그레인 바운더리를 만들며 큰 그레인을 형성한다.
상기 결정화 방법은 그레인이 수평으로 성장하기 때문에 순차적 수평 결정화(Sequential Lateral Solidification, SLS)라고 부른다. 수평으로 성장하는 그레인의 크기는 보통 1~2㎛의 크기를 보인다.
일반적인 레이저 어닐링을 통한 그레인의 크기는 수백nm의 크기를 보이는 반면 상기의 SLS 결정화 방법을 통하여 얻어진 그레인의 크기는 수㎛에 이르므로 상기의 그레인 크기를 가진 다결정 실리콘을 소자로 적용하면 큰 이동도를 가진 소자를 구현할 수 있다.
특히, 순차적 수평 결정화에 의해 성장시킬 수 있는 그레인의 최대 크기를 고려해 본다면 순차적 수평 결정화를 양쪽에서 진행시키면 그레인은 단 하나의 그레인 경계를 가지면서 더 큰 결정 크기를 가진 결정체를 얻을 수 있다.
도 2는 측면에서 수평으로 결정화가 진행되어 가운데에서 하나의 그레인바운더리를 만들며 만나는 SLS결정화된 실리콘을 도시한 것이다.
그러나 최근에 들어 오면서 액정표시소자의 화소부 뿐만 아니라 구동소자들도 하나의 기판상에 형성하는 일체형 액정표시소자의 개발이 활발히 진행되고 있어, 보다 빠른 동작특성을 나타내는 폴리실리콘의 제조가 요구되고 있다.
이에 본 발명은 상기 종래기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 본 발명은 고속동작에 사용되는 액정표시소자를 제조함에 있어 순차적 수평결정화 방법에 의해 결정화를 진행하되 성장되는 결정질 실리콘의 크기를 더욱 크게 할 수 있는 실리콘 결정화방법을 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 순차적 수평결정화에 사용되는 레이저 빔의 상단 프로파일이 경사진 레이저 빔(ramp type laser beam)을 사용하여 순차적 수평결정화를 진행함으로써 단위시간당 결정화 속도를 향상시킬 수 있는 실리콘 결정화방법을 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 본 발명의 결정화 방법은, 기판상에 비정질실리콘층을 형성하는 단계; 폭 방향의 단면 프로파일이 경사진 레이저 빔을 상기 비정질실리콘층상에 조사하여 결정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 순차적 수평 결정화 방법에 의해 결정화된 실리콘은 수평방향으로 마이크로미터 단위의 크기로 성장한 큰 그레인을 형성한다. 그러므로 상기 순차적 수평 결정화된 실리콘층을 박막트랜지스터등에 적용하면 단결정의 채널층도 구현할 수 있다. 이러한 장점을 극대화하기 위해 본 발명의 결정화 방법은 순차적 수평 결정화를 진행하되, 한번의 레이저 샷에 의해 성장되는 결정질의 크기를 더욱 크게 하여 실리콘층 전체를 결정화하는 기간을 단축하고자 한다. 상기 목적을 위해 본 발명에 사용되는 레이저 빔은 상단 프로파일이 경사진 것을 특징으로 한다.
삭제
순차적 수평 결정화에 사용되는 레이저의 강도는 레이저가 조사되는 비정질실리콘층이 완전용융되는 완전용융영역(complete melting region)의 레이저를 사용한다. 그리고 완전용융영역의 강도를 가지는 레이저를 사용하여 결정화를 진행할 때 레이저 강도가 강할수록 수평으로 성장하는 그레인의 크기가 커지는 관계를 가 진다.
본 발명은 상기 현상에 착안하여 레이저 빔의 폭 방향의 단면 프로파일이 경사진 레이저 빔을 비정질실리콘층에 조사하여 순차적 수평 결정화가 비대칭적으로 이루어지게 하는 것을 특징으로 한다. 즉, 레이저 빔이 경사진 프로파일을 가지므로 일 측이 다른 측에 비해 레이저 강도가 강하고, 강한 레이저가 조사되는 실리콘층은 상대적으로 오래 결정화가 진행되어 그레인이 길어진다.
상기의 긴 길이의 그레인을 단위 그레인으로 하여 결정화를 반복하면 전체 결정화에 소요되는 시간을 단축할 수 있다.
이하, 본 발명에 따른 경사형 레이저빔을 이용한 실리콘 결정화방법에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 5는 본 발명에 사용되는 폭 방향으로 비대칭적 상단 프로파일을 가지는 레이저 빔의 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 레이저 빔에 의해 순차적 수평 결정화된 실리콘의 평면도이다.
여기서, 도 5의 X축은 본 발명에 사용되는 선형 레이저 빔의 폭 방향을 나타내며, Y축은 레이저 빔의 강도를 나타낸다.
도 5에 도시된 바와 같이, 레이저 빔은 상단면의 프로파일이 경사를 이룬다.
상기 경사는 레이저 빔이 이동하는 방향인 스캔 방향으로 점점 하향하도록 구성된다. 또한 상기 레이저 빔의 최소강도(Y1)는 완전용융영역에 존재한다. 그러므로 상기 레이저 빔은 전 영역에 걸쳐 완전용융영역에 존재한다.
또한, 상기 레인저 빔의 최대강도(Y2)는 실리콘층을 증발시키는 강도 이하이다. 이는 레이저 강도가 실리콘층을 용융시키는 이상으로 강하면 실리콘층이 증발되어 결정화를 이룰 수 없기 때문이다.
일정한 개구부를 구비하는 마스크를 필터로 해서 상기 경사진 레이저 빔을 실리콘층에 조사시키면, 도 6에 도시되는 바와 같이, 비대칭적으로 수평으로 성장하는 결정질 실리콘을 얻을 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 결정질 실리콘은 제 1 순차적 수평 결정 영역(601)과 상기 제 1 순차적 수평 결정영역(601)보다 그레인 길이가 작은 제 2 순차적 수평 결정 영역(602)으로 나뉠 수 있다.
상기 제 1 수평 결정영역(601)은 큰 피크의 레이저 빔이 조사되는 영역에 대응되며, 상기 제 2 수평 결정영역(602)은 작은 피크의 레이저 빔이 조사되는 영역과 대응된다.
즉, 강한 레이저 빔이 조사된 제 1 수평 결정 영역(601)은 상대적으로 약한 레이저 빔이 조사된 제 2 수평 결정 영역(602)에 비해 그레인의 크기가 크다.
순차적 수평 결정화는 결정화가 비정질이 존재하는 양측면의 실리콘층에서 가운데로 결정화가 진행되어 가운데에서 하나의 그레인바운더리를 만들며 수평으로 결정화가 진행된다.
그러므로 강한 레이저 강도가 비정질실리콘에 조사되면, 결정화가 상대적으로 오래 진행되어 큰 결정을 얻을 수 있다.
이후, 기판 또는 레이저 발생장치를 제 1 수평 결정 영역(601)보다 조금 작은 길이만큼 이동하여 재차 결정화를 진행하면, 제 1 수평 결정화 영역(601)에 이어서 결정화가 계속 진행되어 수평으로 성장하는 큰 그레인을 얻을 수 있다.
본 발명은 레이저 빔이 경사를 이루는 단면 프로파일을 가지므로 단위 레이저 조사에 의해 결정화되는 수평 결정의 크기가 상대적으로 커 전체 기판을 결정화하는 데 걸리는 시간을 줄일 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 실리콘 결정화 공정에 대해 도 7을 참조하여 더욱 상세히 살펴본다.
도 7은 경사진 단면 프로파일을 가지는 레이저 빔(701)과 상기 레이저 빔이 기판에 조사될 때 필터링하는 마스크(702)와 레이저 빔에 의해 결정화되는 영역(703)을 도시한 것이다.
또한, 상기 레이저 빔은 레이저 발생장치에 의해 형성되며 상기 레이저 발생장치가 스캔방향으로 이동하거나, 레이저 발생장치는 고정되고 기판이 스캔방향과 반대로 이동하면서 기판상의 비정질실리콘을 결정화할 수 있다.
본발명의 실시예에서는 설명을 위해 레이저 발생장치가 스캔방향으로 이동하는 것을 가정한다.
먼저, 도 7에 도시된 바와 같이, 스캔 방향으로 레이저 빔의 경사가 점점 하향하도록 레이저 빔 발생장치를 위치시키고 레이저 발생장치의 투사렌즈 외측에 형성되는 마스크(702)를 통해 레이저 빔을 기판(미도시)상에 조사한다.
제 1 레이저 샷에 의해, 제 1 수평 결정화 영역(703a)과 제 2 수평 결정화 영역(703b)이 형성된다. 그 결과, 양측면의 비정질실리콘을 시드로 삼아 가운데로 결정화가 진행되어 중심에서 벗어난 곳에서 그레인 바운더리를 형성하면서 순차적 수평 결정화가 이루어진다. 그러므로 상기 제 1 수평 결정화 영역(703a)은 제 2 수평 결정화 영역(703b)에 비해 상대적으로 크다. 이는 경사진 레이저 빔에 의해 서로 다른 강도의 레이저 빔이 기판에 조사되기 때문이다.
이어서, 상기 레이저 발생장치를 제 1 수평 결정화 영역의 길이(W)보다 소정의 길이만큼 작도록 이동하여 제 2 레이저 샷을 조사한다.
그 결과, 제 1 수평 결정화 영역(703a)은 일부(도 7c의 s영역)가 오버 랩 되면서 다시 결정화가 이루어진다. 이때 제 1 수평 결정화 영역(703a)이 시드로 작용하여 제 1 수평 결정화 영역에 이어서 결정화가 진행되어 더 큰 그레인이 형성된다.
상기와 같은 레이저 샷을 반복함으로써 결정화를 진행하여 한 방향으로만 그레인이 성장하는 거의 단결정의 수평결정을 얻을 수 있다.
또한 경사진 프로파일을 가지는 레이저 빔에 의해 형성되는 수평결정이 상대적으로 크기 때문에 전체 기판의 결정화를 위해 소요되는 시간을 단축할 수 있어 생산성을 향상시킬 수 있다.
또 한편, 본 발명의 실리콘 결정화 방법에 의해 결정화 속도가 향상되는 정도에 대해 도 8a 및 도 8b를 참조하여 살펴 보면 다음과 같다.
도 8a는 본 발명에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 종래의 평탄형 단면 프로파일을 가지는 레이저를 사용한 결정화방법을 나타낸 모식도이다. 즉, 도 8a는 종래의 평탄형 단면 프로파일(이하 탑 햇 프로파일(top-hat profile)이라 한다)을 가지는 레이저를 사용한 결정화 방법을 나타낸다.
도 8b는 본 발명에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서, 경사진 단면 프로파일을 가지는 레이저빔을 사용한 결정화방법을 나타낸 모식도이다.
도 8a를 참조하면, 탑 햇 프로파일을 가지는 레이저 빔을 이용해 제 1 레이저 샷을 조사하면 같은 크기를 가지는 제 1 수평 결정화 영역(801a)과 제 2 수평결정화 영역(801b)이 형성된다. 상기 제 1 샷에 의해 결정화되는 길이를 A라하면, 제 1 및 제 2 수평 결정화영역의 길이는 A/2이다.
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이어서, 소정영역(도8a의 O)을 오버랩 하여 제 2 레이저 샷을 조사한다. 그 결과, 제 1 수평 결정화 영역(801a)에 이어서 결정화가 더 진행되어 A/2+B(B는 제 1 샷에 의해 형성되고 제 2 샷 후 남겨진 수평 결정 영역의 길이)크기의 수평 결정을 얻을 수 있다. 상기 방법을 반복하여 전체 길이 L에 해당하는 실리콘층을 결정화한다.
이때, 상기 B영역의 길이는 A/2*f(f는 제 2 샷 후 남겨지는 제 1 결정화 영역의 A/2에 대한 비율,0<f<1 사이에서 결정된다)이다. 즉 B= A/2*f이다.
상기 결정화를 총 길이 L에 대해서 반복하면, 총 샷의 수는 총 길이를 B로 나눈 값이 된다.
즉, 총 샷 수= L/B=L/(A/2*f)
반면, 도 8b를 참조하면, 경사진 단면 프로파일을 가지는 레이저 빔에 의해 결정화되는 본 발명의 결정화 방법은 제 1 레이저 샷에 의해 상대적으로 더 긴 제 1 수평 결정화 영역(802a)과 제 2 수평 결정화 영역(802b)이 형성된다.
상기 제 1 수평 결정화 영역의 길이는 A/2+C (A=제 1 레이저 샷에 의해 결정화되는 총 길이, C는 종래 방법에 의해 형성된 결정화 길이보다 더 길어진 본 발명의 제 1 수평결정화 영역의 길이)이다.
이어서, 제 1 수평 결정화 길이 중 일부(도 8b의 O)를 오버 랩 한 채 , 제 2 레이저 샷을 조사한다.
그 결과, 상기 제 1 수평 결정화 영역(802a)에 이어서 결정화가 더 진행되어 B'+(A/2+C)의 길이를 가지는 수평 결정화 영역이 형성된다.
이때 상기 B'는 제 1 레이저 샷에 의해 결정화되고 제 2 레이저 샷에 의해 남겨진 제 1 수평 결정 영역의 길이로 ((A/2+C)*f)이다. 여기서 f는 제 2 샷후 남겨지는 제 1 결정화 영역의 A/2+C에 대한 비율이며 0<f<1 사이에서 결정된다.
그러므로 상기 공정을 총길이 L에 대하여 진행하면, 레이저 샷 수는 길이 L를 B'로 나눈 값이 된다. 즉, 본 발명에 의해 길이 L의 실리콘층을 결정화하기 위해 조사하는 레이저 샷의 수= L/B'=L/((A/2+C)*f)
그러므로 종래의 결정화 방법에 비해 본 발명의 결정화 방법은 L/B - L/B'만큼 샷 수가 감소한다.
상기 샷 수 감소를 비율로 나타내면,
Figure 112004051141134-pat00001
이다.
또한 상기 공식에 의해 샷 감소 비율을 살펴보면,
A(㎛) C(㎛) %증가율
4 1.0 20.0
4 1.5 42.9
6 0.5 14.3
6 1.0 25.0
6 1.5 33.3
6 2.0 40.0
6 2.5 45.5
8 1.5 27.3
8 2.0 33.3
8 2.5 38.5
8 3.0 42.9
8 3.5 46.7
10 1.5 23.1
10 2.0 28.6
10 2.5 33.3
10 3.0 37.5
10 3.5 41.2
10 4.0 44.4
10 4.5 47.4
이다.
그러므로 제 1 레이저 샷에 의해 증가되는 결정화의 길이 C에 따라 크게는 거의 50%의 결정화 시간의 단축을 보인다.
이하 상기 결정화 방법을 사용하는 박막트랜지스터 제조방법을 간단히 살펴보면 다음과 같다.
도면에 도시하지 않았지만, 기판상에 버퍼층을 형성한 다음, 그 위에 비정질실리콘층을 형성한다.
이어서, 상기 비정질실리콘을 본 발명의 결정화 방법에 의해 결정화하는 단계, 상기 결정화된 실리콘층을 패턴닝하여 액티브층을 형성하는 단계, 상기 액티브층상에 플라즈마화학기상증착방법등에 의해 게이트절연층을 형성하는 단계, 상기 게이트절연층상에 게이트전극을 형성하는 단계, 상기 게이트전극을 마스크로 적용하여 상기 액티브층에 불순물 이온을 주입하여 소스 및 드레인 영역을 형성하는 단계, 상기 액티브층상에 층간 절연층을 형성하는 단계, 상기 층간 절연층상에 도전층을 도포하고 패턴닝하여 소스 및 드레인 전극을 형성하는 단계, 상기 소스 및 드레인 전극상에 패시베이션층을 형성하는 단계 및 상기 패시베이션층상에 상기 드레인전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하여 폴리실리콘 박막트랜지스터를 형성할 수 있다.
상기 결정화 방법은 박막트랜지스터의 제조뿐 아니라 CMOS등 구동소자를 구성하는 경우에도 적용될 수 있다.
상기에서 설명한 바와같이, 본 발명에 따른 실리콘 결정화방법에 있어서는 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 종래의 결정화방법에 새로운 공정의 추가 없이도 순차적 수평 결정에 의해 전체 실리콘층을 결정화하는 시간을 단축하여 생산성을 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 순차적 수평 결정화되는 실리콘을 사용하므로 빠른 동작이 가능한 구동소자를 형성할 수 있다.

Claims (10)

  1. 기판상에 비정질실리콘층을 형성하는 단계;
    폭 방향의 단면 프로파일이 경사진 레이저 빔을 상기 비정질실리콘층상에 조사하여 결정화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 빔은 완전용융영역의 레이저인 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 결정화 방법은 순차적 수평 결정화 방법인 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 레이저 빔의 단면 프로파일은 스캔 방향으로 하향 경사를 이루는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 레이저 빔에 의해 레이저 조사영역은 비대칭적으로 순차적 수평 결정화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 비대칭적으로 순차적 수평 결정화된 실리콘층은 제 1 순차적 수평 결정 영역과 상기 제 1 순차적 수평 결정 영역보다 짧은 제 2 순차 적 수평 결정화 영역으로 구성되는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 제 1 순차적 수평 결정 영역과 일부가 오버랩된 채 다음 레이저 샷이 이루어지는 것을 특징으로 하는 결정화 방법.
  8. 기판상에 비정질실리콘층을 형성하는 단계;
    상기 비정질실리콘층상에 스캔방향으로 하향경사를 이루는 단면 프로파일을 가지는 레이저 빔을 조사하여 비대칭하는 제 1 결정화 영역과 상기 제 1 결정화 영역보다 작은 크기의 제 2 결정화 영역을 형성하는 단계;
    상기 제 1 결정화영역의 일부를 오버랩한 채 다음 레이저 샷을 조사하는 단계를 반복하여 상기 비정질실리콘층을 결정화하는 단계;
    상기 결정화된 실리콘층을 패턴닝하여 액티브층을 형성하는 단계;
    상기 액티브층상에 게이트절연층을 형성하는 단계;
    상기 게이트절연층상에 게이트전극을 형성하는 단계;
    상기 액티브층과 연결되는 소스 및 드레인전극을 형성하는 단계; 및
    상기 드레인전극과 연결되는 화소전극을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 액정표시소자 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 레이저 빔의 높은 강도의 레이저 빔 영역과 상기 제 1 결정화 영역이 대응되고 상기 레이저 빔의 낮은 강도의 레이저 빔 영역과 상기 제 2 결정화 영역이 대응되는 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 액정표시소자 제조방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 결정화는 순차적 수평결정화인 것을 특징으로 하는 폴리실리콘 액정표시소자 제조방법.
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