KR100992143B1 - 규소 결정화 시스템 및 규소 결정화 방법 - Google Patents

Abstract

레이저 발생 장치; 레이저 발생 장치에서 발생한 레이저빔을 제어하는 복수개의 광계; 광계를 통과한 레이저빔의 조사에 의해 다결정 규소층으로 결정화되는 비정질 규소층이 증착된 절연 기판을 장착할 수 있는 스테이지를 포함하고, 복수개의 광계 중 어느 하나는 상기 레이저빔을 180°회전시키는 회전 광계인 규소 결정화 시스템.

다결정 규소, 순차적 고상 결정 공정, 회전 광계, 레이저 자국,

Description

규소 결정화 시스템 및 규소 결정화 방법{Silicon crystallization system and silicon crystallization method}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 규소 결정화 시스템을 도시한 도면이고,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 규소 결정화 시스템의 회전 광계를 도시한 도면이고,

도 3은 레이저를 조사하여 비정질 규소를 다결정 규소로 결정화하는 순차적 측면 고상 결정 공정을 개략적으로 도시한 개략도이고,

도 4는 순차적 측면 고상 결정 공정을 통하여 비정질 규소가 다결정 규소로 결정화되는 과정에서 다결정 규소의 미세 구조를 도시한 도면이고,

도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 순차적 측면 고상 결정 공정에서 마스크의 이동 위치와 그에 따른 조사 영역을 도시한 도면이고,

도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따라 다결정 규소층에 형성된 레이저 자국을 도시한 도면이고,

도 6b는 종래의 기술에 따라 다결정 규소층에 형성된 레이저 자국을 도시한 도면이고,

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 순차적 고상 결정 공정을 통하여 완성된 박막 트랜지스터의 구조를 도시한 단면도이고,

도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 다결정 규소 박막 트랜지스터의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

210 ; 액상 영역 220 ; 고상 영역

300 ; 마스크 310 ; 슬릿 패턴

본 발명은 다결정 규소(poly silicon)를 형성하는 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 특히, 박막 트랜지스터 표시판의 다결정 규소층을 형성하는 시스템 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 규소는 결정상태에 따라 비정질 규소(amorphous silicon)와 결정질 규소(crystalline silicon)로 나눌 수 있다. 비정질 규소는 낮은 온도에서 증착하여 박막(thin film)을 형성하는 것이 가능하여, 주로 낮은 용융점을 가지는 유리를 기판으로 사용하는 액정 패널(liquid crystal panel)의 스위칭 소자에 많이 사용한다.

그러나, 비정질 규소 박막은 낮은 전계 효과 이동도 등의 문제점으로 표시소자의 대면적화에 어려움이 있다. 그래서, 높은 전계 효과 이동도(30㎠/VS)와 고주파 동작특성 및 낮은 누설전류(leakage current)의 전기적 특성을 가진 다결정 규소(poly crystalline silicon)의 응용이 요구되고 있다.

특히, 다결정 규소 박막의 전기적 특성은 그레인(grain)의 크기에 큰 영향을 받는다. 즉, 그레인의 크기가 증가함에 따라 전계 효과 이동도도 따라 증가한다.

따라서, 이러한 점을 고려하여 규소를 다결정화 하는 방법이 큰 이슈로 떠오르고 있으며, 최근 들어 에너지원을 레이저로 하여 규소 결정의 측면성장을 유도하여 거대한 다결정 규소를 제조하는 SLS(sequential lateral solidification)(연속적 측면 고상화)기술이 제안되었다.

이러한 SLS 기술은 규소 그레인이 액상 규소와 고상 규소의 경계면에서 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 것으로, 레이저 에너지의 크기와 레이저빔(laser beam)의 조사범위의 이동을 적절하게 조절하여 규소 그레인을 소정의 길이만큼 측면성장 시킴으로서 비정질 규소 박막을 결정화시키는 것이다.

이때, 레이저빔은 슬릿 모양을 가지는 마스크의 투과 영역을 통과하여 비정질 규소를 완전히 녹여 비정질 규소층에 슬릿 모양의 액상 영역을 형성한다. 이어, 액상의 비정질 규소는 냉각되면서 결정화가 이루어지는데, 결정은 레이저가 조사되지 않은 고상 영역의 경계에서부터 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장하고 그레인들의 성장은 액상 영역의 중앙에서 서로 만나면 멈추게 된다. 이러한 공정은 마스크의 슬릿 패턴을 그레인의 성장 방향에 대해 수직으로 이동하면서 진행하고 순차적 측면 고상 결정은 전 영역을 통하여 진행하며, 이때 그레인의 크기는 슬릿 패턴의 폭만큼 성장한다. 이를 위하여 그레인의 성장 방향에 대하여 수직하게 형성된 슬릿 패턴은 둘 이상의 영역에서 슬릿 패턴의 폭만큼 어긋나게 배치되어 있 으며, 단위 스캐닝 공정에서는 순차적 측면 고상 결정 공정에서 슬릿 패턴이 형성된 방향으로 이동하면서 마스크를 이동하면서 레이저를 조사한다.

하지만, 이러한 종래의 기술에서는 레이저빔 자체의 불균일은 피할 수 없는 문제로서 이에 의해 화질의 저하를 가져오는 심각한 자국을 남기게 된다. 즉, 레이저빔 내의 에너지 균일도에 따라 결정화된 부분의 미세구조가 바뀌게 되는데, 이는 레이저 자국을 만들어 낸다. 특히, 레이저빔이 직사각형 형태인 경우 레이저빔내의 불균일을 없애는 것은 어려운 일이다. 그리고, 레이저 자국은 직사각형의 세로 방향으로 레이저 강도의 차이가 있을 경우에 더욱 두드러져 보이는데, 제1 차 스캐닝과 제2 차 스캐닝 시 레이저 강도가 높은 부분과 약한 부분이 서로 인접하는 부분에서 특히 레이저 자국이 두드러져 보인다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 화면상에 레이저 자국이 나타나는 것을 줄이는 규소 결정화 시스템 및 그 방법을 제공하는 데 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 규소 결정화 시스템은 레이저 발생 장치; 상기 레이저 발생 장치에서 발생한 레이저빔을 제어하는 복수개의 광계; 상기 광계를 통과한 레이저빔의 조사에 의해 다결정 규소층으로 결정화되는 비정질 규소층이 증착된 절연 기판을 장착할 수 있는 스테이지를 포함하고, 상기 복수개의 광계 중 어느 하나는 상기 레이저빔을 180°회전시키는 회전 광계인 것이 바람직하 다.

또한, 레이저빔이 투과되는 투과 영역을 정의하는 슬릿 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 결정화를 진행하는 순차적 고상 결정 공정에 있어서 수평 방향으로의 레이저빔의 이동을 스캐닝, 수직 방향으로의 레이저빔의 이동을 스텝핑이라 할 때, 상기 레이저빔을 스캐닝하며 조사하여 상기 비정질 규소층의 어느 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화한 후 스텝핑하고, 다른 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화하는 경우에 상기 회전 광계가 레이저빔의 광로상에 위치하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 회전 광계는 상기 레이저 발생장치를 통해 방출된 레이저빔을 집속시키는 제1차 집속 렌즈와, 집속후 다시 분산되며 180°회전되는 레이저빔을 재집속시키는 제2차 집속 렌즈를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 규소 결정화 시스템은 절연 기판 위에 비정질 규소층을 증착하는 단계; 레이저빔이 투과되는 투과 영역을 정의하는 슬릿 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 결정화를 진행하는 순차적 고상 결정 공정에 있어서 수평 방향으로의 레이저빔의 이동을 스캐닝, 수직 방향으로의 레이저빔의 이동을 스텝핑이라 하고, N, M을 각각 홀수, 짝수라 할 때, 레이저빔을 제N 차 스캐닝하며 조사하여 상기 비정질 규소층의 어느 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화하는 단계; 상기 레이저빔의 제N 차 스캐닝 후에 스텝핑하는 경우에 상기 레이저빔을 180°회전시키는 단계; 상기 180°회전된 레이저빔을 제M 차 스캐닝하며 조사하여 상기 제N 차 스캐닝에 의해 다결정 규소층으로 결정화된 수평라인에 인접한 다른 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 순차적 고상 결정 공정은 적어도 상기 슬릿 패턴이 서로 어긋나게 배열되어 있는 둘 이상의 슬릿 영역을 가지는 상기 마스크를 이용하는 것이 바람직하다.

도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 또다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 없는 것을 뜻한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 규소 결정화 시스템에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따른 규소 결정화 시스템이 도시되어 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 규소 결정화 시스템은 레이저 발생 장치(10)와, 레이저 발생 장치(10)에서 발생한 레이저빔(1)의 형상 및 에너지를 제어하는 복수개의 광계(20)를 포함한다. 그리고, 복수개의 광계(20)를 통과한 레이저빔(1)이 조사되는 비정질 규소층(150)이 증착된 절연 기판(110)을 포함한다. 이러한 절연 기판(110)은 스테이지(30) 위에 배치된다.

스테이지(30) 위에 장착되어 있는 절연 기판(110) 위에는 비정질 규소층(150)이 형성되어 있다. 이러한 비정질 규소층(150)에 레이저 발생 장치(10)에서 발생한 레이저빔(1)을 조사하여 다결정 규소층으로 결정화한다.

레이저빔의 형상을 제어하기 위해 레이저빔 발생 장치와 비정질 규소층간의 경로 사이에는 복수개의 광계(20)가 위치한다.

이러한 복수개의 광계 중 어느 하나는 레이저빔을 180°회전시키는 회전 광계(22)이다. 도 2에 도시된 바와 같이, 회전 광계(22)는 레이저 발생장치(10)를 통해 방출된 레이저빔을 집속시키는 제1차 집속 렌즈(53)와, 집속후 다시 분산되며 180°회전되는 레이저빔을 재집속시키는 제2차 집속 렌즈(54)를 포함한다.

회전 광계(22)를 제외한 나머지 광계인 공정 광계(21)는 레이저빔의 형상 및 에너지를 제어하여 순차적 측면 결정화 공정을 진행한다.

이를 상세히 설명한다. 레이저빔이 투과되는 투과 영역을 정의하는 슬릿 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 결정화를 진행하는 순차적 측면 결정화 공정에 있어서 수평 방향으로의 레이저빔의 이동을 스캐닝, 수직 방향으로의 레이저빔의 이동을 스텝핑이라 정의한다. 이 경우 레이저빔을 스캐닝하며 조사하여 비정질 규소층의 어느 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화한다. 이 경우에 공정 광계(21)가 레이저빔의 형상 및 에너지를 제어한다.

그리고, 스텝핑한 후 다른 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화한다. 이 경우에 회전 광계(22)가 레이저빔의 광로상에 위치한다. 즉, 회전 광계(22) 및 공정 광계(21)가 레이저빔의 광로상에 위치하여 180°회전된 레이저빔을 비정질 규소층에 조사한다.

이러한 광계의 위치 선택은 광계 위치 제어기(40)를 이용한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 규소 결정화 방법에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.

우선, 절연 기판(110) 위에 비정질 규소층(150)을 증착한다. 그리고, 레이저빔을 조사하여 비정질 규소층(150)을 다결정 규소층(150)으로 결정화한다. 이러한 규소 결정화 과정을 이하에서 상세히 설명한다.

도 3은 레이저를 조사하여 비정질 규소를 다결정 규소로 결정화하는 순차적 측면 고상 결정 공정을 개략적으로 도시한 개략도이고, 도 4는 순차적 측면 고상 결정 공정을 통하여 비정질 규소가 다결정 규소로 결정화되는 과정에서 다결정 규소의 미세 구조 및 마스크의 이동을 도시한 도면이다.

도 3에서 보는 바와 같이, 순차적 측면 고상 결정 공정은 슬릿 패턴(310)으로 형성되어 있는 투과 영역(310)을 가지는 마스크(300)를 이용하여 레이저빔을 조사하여 절연 기판(110)의 상부에 형성되어 있는 비정질 규소층(150)을 국부적으로 완전히 녹여 투과 영역(310)에 대응하는 비정질 규소층(150)에 액상 영역(210)을 형성한다. 이때, 다결정 규소의 그레인은 레이저가 조사된 액상 영역(210)과 레이저가 조사되지 않은 고상 영역(220)의 경계면(230)에서 각각 그 경계면에 대하여 수직 방향(도 4 참조, A방향)으로 성장한다. 그레인들의 성장은 액상 영역(210)의 중앙(231)에서 서로 만나면 멈추게 된다.

도 4는 슬릿 패턴이 수평 방향으로 형성되어 있는 마스크를 이용하여 순차적 측면 고상 결정 공정을 진행하였을 경우 다결정 규소의 그레인 구조를 나타낸 것으로 그레인은 슬릿 패턴에 대하여 수직 방향으로 성장하였음을 알 수 있다.

여기서, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 수평 방향으로 뻗어 있는 슬릿 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 그레인의 크기를 슬릿 패턴의 폭(W)만큼 성장시키기 위해서는 투과 영역(310)을 정의하는 슬릿 패턴이 그레인의 성장 방향으로 슬릿 패턴의 폭만큼 엇갈리도록 배치되어 있는 마스크를 이용한다. 이러한 마스크를 이용하여 비정질 규소층에 레이저를 조사할 때 슬릿 패턴의 길이 방향(B 방향)으로 마스크를 이동하며, 이때 슬릿 패턴의 폭 방향으로 이웃하는 비정질 규소층에 연속적으로 레이저가 조사되어 그레인의 성장은 슬릿 패턴의 폭 방향(A 방향)으로 연속적으로 이루어져 그레인의 크기를 슬릿 패턴의 폭만큼 성장시킬 수 있다.

이 경우 레이저빔을 한번 조사하는 단위 공정을 샷(Shot)이라 한다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 차 샷을 진행한 후 마스크를 일부 이동하여 제2 차 샷을 진행함으로써 비정질 규소층의 모든 부분이 균일하게 다결정화된다.

그리고, 이러한 샷을 반복해서 진행하며 레이저빔과 마스크(300)를 슬릿 패턴의 길이 방향(B)으로 수평 이동하는 것을 스캐닝이라 한다. 그리고, 이러한 수평 방향으로의 스캐닝의 마지막 지점에서 수직방향으로 레이저빔을 이동하는 것을 스텝핑이라 한다. 이러한 스텝핑 후에 B 방향의 반대 방향으로 스캐닝을 다시 진행한다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 순차적 측면 고상 결정 공정에서 마스크의 이동 과정을 도시한 도면이다.

우선, 도 5에서 보는 바와 같이, 다결정 규소용 마스크(300)에는 투과 영역(310)을 정의하는 슬릿 패턴들로 이루어진 제1 및 제2 슬릿 영역(G, H)을 가진다. 이때, 제1 및 제2 슬릿 영역(G, H)에 형성되어 있는 슬릿 패턴(310)들은 모두 가로 방향으로 뻗어 형성되어 있으며, 각 영역(G, H)에서 균일하게 동일한 간격으로 세로 방향으로 배열되어 있으며, 두 영역(G, H)의 슬릿 패턴(310)은 서로 일정한 간격만큼 어긋나게 배치되어 있다.

이러한 마스크를 이용한 본 발명의 실시예에 따른 순차적 고상 결정 공정에서는, 도 5에서 보는 바와 같이 제1 차 샷(shot) 공정을 진행할 때, 마스크(300)를 제1 차 샷의 마스크 위치로 이동하여 레이저빔을 조사한다. 이어, 제2 차 샷(shot) 공정을 진행할 때, 마스크(300)를 제2 차 샷의 마스크 위치로 이동하여 레이저를 조사한다. 이 때, 제1 차 샷의 마스크의 제2 슬릿 영역(H)과 제2 차 샷의 마스크의 제1 슬릿 영역(G)이 중첩되도록 마스크(300)를 이동한다.

이렇게 여러 차례의 샷을 반복하며 오른쪽 방향으로 스캐닝하며 레이저빔을 조사하여 비정질 규소층의 어느 하나의 수평 라인을 다결정 규소층으로 결정화한다. 그리고, 레이저빔의 제1 차 스캐닝의 오른쪽 마지막 지점에서 레이저빔을 아래쪽으로 스텝핑한다. 이 경우에 레이저빔을 180°회전시킨다.

도 2에 도시된 바와 같이, 레이저빔을 180°회전시키는 것은 회전 광계를 레이저빔의 광로 상에 형성함으로써 가능하다.

이렇게 180°회전된 레이저빔을 오른쪽에서 왼쪽으로 제2 차 스캐닝하며 조사한다. 따라서, 제1 차 스캐닝에 의해 다결정 규소층으로 결정화된 수평라인에 인접한 다른 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화한다.

이 경우에 제1 차 스캐닝 시 레이저빔 자체의 에너지 불균일에 의한 다결정 규소층의 불균일이 발생한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 제1 차 스캐닝에 의해 다결정화된 영역인 직사각형(57) 내의 하부(57b)에 어두운 부분이 형성되어 있고, 다결정화된 영역인 직사각형(57) 내의 상부(57a)에 밝은 부분이 형성되어 있다. 제1 차 스캐닝 후 레이저빔을 180°회전함으로써 제2 차 스캐닝 시에는 다결정화된 영역인 직사각형(58) 내의 상부(58a)에 어두운 부분이 형성되어 있고, 다결정화된 영역인 직사각형(58) 내의 하부(58b)에 밝은 부분이 형성되어 있다.

따라서, 밝은 부분과 어두운 부분이 인접함으로써 두드러지는 레이저 자국을 줄일 수 있다.

도 6b에는 종래의 다결정 규소층의 레이저 자국을 도시하였다. 도 6b에 도시된 바와 같이, 제1 차 스캐닝과 제2 차 스캐닝 사이에 밝은 부분과 어두운 부분이 인접하며, 제2 차 스캐닝과 제3 차 스캐닝 사이에도 밝은 부분과 어두운 부분이 인접하여 레이저 자국이 두드러져 보인다.

따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 규소 결정화 방법에 의해 각 스캐닝 간의 결정화 정도의 차이를 줄이고, 화면에 나타나는 레이저 자국을 감소시켜 화질을 향상시킬 수 있다.

다음은, 이러한 본 발명의 실시예에 따른 순차적 고상 결정 공정을 이용한 박막 트랜지스터의 제조 방법에 대하여 설명하기로 한다.

도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 다결정 규소 박막 트랜지스터의 구조를 도시한 단면도이고, 도 8a 내지 도 8e는 본 발명의 일 실시예에 따른 다결정 규소 박막 트랜지스터의 제조 방법을 그 공정 순서에 따라 도시한 단면도이다. 여기서, 박막 트랜지스터는 화소 전극을 함께 가지는 구조로 예를 들었으나, 본 발명의 박막 트랜지스터의 제조 방법은 액정 패널의 상부에 구동 집적 회로를 설계하기 위한 반도체 소자의 제조 방법에서도 적용한다.

도 7에서 보는 바와 같이, 절연 기판(110) 위에 채널 영역(154)과 채널 영역(154)을 중심으로 양쪽에 각각 형성되어 있는 소스 및 드레인 영역(153, 155)을 가지며 다결정 규소로 이루어진 반도체층(150)이 형성되어 있다. 여기서, 소스 및 드레인 영역(153, 155)은 n형 또는 p형의 불순물이 도핑되어 있으며 실리사이드층을 포함할 수 있다. 절연 기판(110)의 상부에는 반도체층(150)을 덮는 산화 규소(SiO₂)나 질화 규소(SiNx)로 이루어진 게이트 절연막(140)이 형성되어 있으며, 채널 영역(154) 상부의 게이트 절연막(140) 상부에는 게이트 전극(123)이 형성되어 있다. 게이트 절연막(140)의 상부에는 게이트 전극(123)을 덮는 제1 층간 절연막(601)이 형성되어 있으며 게이트 절연막(140)과 제1 층간 절연막(601)은 반도체층(150)의 소스 및 드레인 영역(153, 155)을 드러내는 제1 및 제2 접촉구(161, 162)를 가지고 있다. 제1 층간 절연막(601)의 상부에는 제1 접촉구(161)를 통하여 소스 영역(153)과 연결되어 있는 소스 전극(173)과 게이트 전극(123)을 중심으로 소스 전극(173)과 마주하며 제2 접촉구(162)를 통하여 드레인 영역(155)과 연결되어 있는 드레인 전극(175)이 형성되어 있다. 제1 층간 절연막(601)은 제2 층간 절연막(602)으로 덮여 있고, 제2 층간 절연막(602)에는 드레인 전극(175)을 드러내는 제3 접촉구(163)가 형성되어 있으며, 제2 층간 절연막(602)의 상부에는 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide) 또는 반사율을 가지는 도전 물질로 이루어진 화소 전극(190)이 형성되어 제3 접촉구(163)를 통해 드레인 전극(175)과 연결되어 있다.

이러한 본 발명의 실시예에 따른 박막 트랜지스터의 제조 방법에서는, 우선 도 8a에서 보는 바와 같이 기판(110)의 상부에 비정질 규소를 저압 화학 기상 증착 또는 플라스마 화학 기상 증착 또는 스퍼터링 방법으로 적층하고 패터닝하여 비정질 규소 박막을 형성한다. 이어, 슬릿 패턴을 가지는 마스크를 이용한 순차적 고상 결정 공정에서 전후 스캐닝 공정 사이에 레이저빔을 180° 회전하여 레이저를 조사하여 비정질 규소 박막을 다결정 규소층(150)으로 결정화한다. 이렇게 하면, 레이저빔 자체의 불균일에 의한 다결정 규소층의 결정화 정도의 차이를 줄이고 화면에 나타나는 레이저 자국을 감소시킨다

이어, 도 8b에서 보는 바와 같이, 마스크를 이용한 사진 식각 공정으로 다결정 규소층(150)을 패터닝하여 반도체층(150)을 형성한다.

이어, 도 8c에서 보는 바와 같이, 산화 규소(SiN₂)나 질화 규소를 증착하여 게이트 절연막(140)을 형성한 다음, 게이트 배선용 전도성 물질을 증착한 후 패터닝하여 게이트 전극(123)을 포함하는 게이트 배선을 형성한다. 이어, 게이트 전극(123)을 포함하는 게이트 배선 또는 게이트 배선용 감광막 패턴을 이온 주입용 마스크로 사용하여 반도체층(150)에 n형 또는 p형의 불순물을 이온 주입하고 활성 화하여 소스 및 드레인 영역(153, 155)을 형성한다. 이때, 소스 및 드레인 영역(153, 155)의 사이는 채널 영역(154)으로 정의된다.

이어, 도 8d에서 보는 바와 같이, 게이트 절연막(140)의 상부에 질화 규소 또는 산화 규소를 적층하여 게이트 전극(123)을 덮는 제1 층간 절연막(601)을 형성한 다음, 게이트 절연막(140)과 함께 패터닝하여 반도체층(150)의 소스 및 드레인 영역(153, 155)을 드러내는 제1 및 제2 접촉구(161, 162)를 형성한다.

이어, 도 8e에서 보는 바와 같이, 절연 기판(110)의 상부에 데이터 배선용 금속을 증착하고 패터닝하여, 제1 및 제2 접촉구(161, 162)를 통하여 소스 및 드레인 영역(153, 155)과 각각 연결되는 소스 및 드레인 전극(173, 175)을 포함하는 데이터 배선을 형성한다.

이어, 도 7에서 보는 바와 같이, 그 상부에 질화 규소 또는 저유전율을 가지는 유기 절연 물질 또는 화학 기상 증착을 이용한 저유전율 물질을 적층하여 제2 층간 절연막(602)을 형성한 후, 패터닝하여 드레인 전극(175)을 드러내는 접촉구(163)를 형성한다. 이어, ITO 또는 IZO와 같은 투명 도전 물질 또는 우수한 반사도를 가지는 도전 물질을 적층하고 패터닝하여 화소 전극(190)을 형성한다.

본 발명에 따른 규소 결정화 시스템 및 그 방법은 제1 차 스캐닝과 제2 차 스캐닝 사이에 레이저빔을 180° 회전함으로써 레이저빔 자체의 불균일에 의한 다결정 규소층의 결정화 정도의 차이를 줄이고 화면에 나타나는 레이저 자국을 감소시킨다는 장점이 있다.

Claims (5)

1. 레이저 발생 장치;

   상기 레이저 발생 장치에서 발생한 레이저빔을 제어하는 복수개의 광계;

   상기 광계를 통과한 레이저빔의 조사에 의해 다결정 규소층으로 결정화되는 비정질 규소층이 증착된 절연 기판을 장착할 수 있는 스테이지;

   를 포함하고,

   상기 복수개의 광계 중 어느 하나는 상기 레이저빔을 180°회전시키는 회전 광계이고,

   상기 레이저빔이 투과되는 투과 영역을 정의하는 슬릿 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 결정화를 진행하는 순차적 고상 결정 공정에 있어서 수평 방향으로의 레이저빔의 이동을 스캐닝, 수직 방향으로의 레이저빔의 이동을 스텝핑이라 할 때,

   상기 레이저빔을 스캐닝하며 조사하여 비정질 규소층의 어느 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화한 후 스텝핑하고, 다른 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화하는 경우에 상기 회전 광계가 상기 레이저빔의 광로상에 위치하는 규소 결정화 시스템.
2. 삭제
3. 제1항에서,

   상기 회전 광계는 상기 레이저 발생장치를 통해 방출된 레이저빔을 집속시키는 제1차 집속 렌즈와, 집속후 다시 분산되며 180°회전되는 레이저빔을 재집속시키는 제2차 집속 렌즈를 포함하는 규소 결정화 시스템.
4. 절연 기판 위에 비정질 규소층을 증착하는 단계;

   레이저빔이 투과되는 투과 영역을 정의하는 슬릿 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 결정화를 진행하는 순차적 고상 결정 공정에 있어서 수평 방향으로의 레이저빔의 이동을 스캐닝, 수직 방향으로의 레이저빔의 이동을 스텝핑이라 하고, N, M을 각각 홀수, 짝수라 할 때, 레이저빔을 제N 차 스캐닝하며 조사하여 상기 비정질 규소층의 어느 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화하는 단계;

   상기 레이저빔의 제N 차 스캐닝 후에 스텝핑하는 경우에 상기 레이저빔을 180°회전시키는 단계;

   상기 180°회전된 레이저빔을 제M 차 스캐닝하며 조사하여 상기 제N 차 스캐닝에 의해 다결정 규소층으로 결정화된 수평라인에 인접한 다른 하나의 수평라인을 다결정 규소층으로 결정화하는 단계

   를 포함하는 규소 결정화 방법.
5. 제4항에서,

   상기 순차적 고상 결정 공정은 적어도 상기 슬릿 패턴이 서로 어긋나게 배열되어 있는 둘 이상의 슬릿 영역을 가지는 상기 마스크를 이용하는 규소 결정화 방 법.

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