KR19980026856A

KR19980026856A - Method of Forming Single Crystal Silicon Layer

Info

Publication number: KR19980026856A
Application number: KR1019960045422A
Authority: KR
Inventors: 허재호; 김훈재
Original assignee: 김광호; 삼성전자 주식회사
Priority date: 1996-10-11
Filing date: 1996-10-11
Publication date: 1998-07-15

Abstract

단결정 실리콘층의 형성방법을 개시한다. 본 발명은 기판 상에 아몰포스 실리콘층을 증착하는 단계와, 상기 아몰포스 실리콘층에 레이저를 조사에 의해 단결정 실리콘용 씨드층을 형성하는 단계와, 상기 씨드층을 이용하여 상기 아몰포스 실리콘층의 일측에서부터 횡방향으로 타측까지 레이저를 조사하면서 이동하여 횡방향의 제1 단결정 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 기판을 90도 회전시켜 상기 제1 단결정 실리콘층의 최상영역을 씨드로 상기 레이저 조사 및 이동 단계를 종방향으로 실시하여 종방향의 제2 단결정 실리콘층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘층의 형성방법을 제공한다. 본 발명은 순차적 횡방향 응고법에 의해 형성된 측면방향의 제1 단결정 실리콘층을 씨드로 하여 종방향으로 다시 순차적 횡방향 응고법을 행함으로써 원하는 면적에 제2 단결정실리콘층을 형성할 수 있다.A method of forming a single crystal silicon layer is disclosed. The present invention comprises the steps of depositing an amorphous silicon layer on a substrate, forming a seed layer for monocrystalline silicon by irradiating a laser to the amorphous silicon layer, and using the seed layer of the amorphous silicon layer Moving from one side to the other side in the lateral direction while irradiating a laser to form a first single crystalline silicon layer in a lateral direction; rotating the substrate by 90 degrees to irradiate the laser to the top region of the first single crystalline silicon layer as a seed; It provides a method of forming a single crystal silicon layer comprising the step of performing the moving step in the longitudinal direction to form a second single crystal silicon layer in the longitudinal direction. According to the present invention, the second single crystal silicon layer can be formed in a desired area by performing the sequential transverse solidification method in the longitudinal direction again using the first single crystal silicon layer in the lateral direction formed by the sequential transverse solidification method.

Description

Method of Forming Single Crystal Silicon Layer

본 발명은 단결정 실리콘층의 형성방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 순차적 횡방향 응고법(sequential lateral solidification)을 응용하여 원하는 면적의 단결정 실리콘층의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for forming a single crystal silicon layer, and more particularly, to a method for forming a single crystal silicon layer having a desired area by applying sequential lateral solidification.

박막트랜지스터형 액정표시장치(TFT LCD: thin film transistor liquid crystal display)의 제작에 있어서, 구동회로의 내장 및 응답속도의 개선 등을 위한 박막트랜지스터의 성능향상을 위해서 박막트랜지터의 채널을 형성하는 물질로 아몰포스 실리콘 대신에 폴리실리콘을 사용하려는 시도가 계속되고 있다. 그러나, 폴리실리콘의 경우 폴리실리콘의 입계(grain boundary)가 누설전류의 통로로 작용하는 등의 문제가 발생하므로 폴리실리콘의 형성시부터 입계를 감소시키기 위하여 입자의 크기를 증가시켜야 한다.In the manufacture of a thin film transistor liquid crystal display (TFT LCD), a material for forming a channel of a thin film transistor for improving performance of a thin film transistor for embedding a driving circuit and improving a response speed. Attempts have been made to use polysilicon instead of low amorphous silicon. However, in the case of polysilicon, the grain boundary of the polysilicon acts as a passage of leakage current, and thus, the size of the particles must be increased to reduce the grain boundary from the formation of the polysilicon.

레이저 결정화에 의한 단결정 실리콘층 형성의 경우 일반적인 레이저 조사에 의한 용융 및 결정화의 방법으로는 최대 수㎛ 길이의 단결정 실리콘층을 형성시킬 수 있으나, 이 경우 원하는 위치에 선택적으로 단결정의 입자(grain)을 형성시킬 수는 없다. 최근에, 입자의 크기를 증가시키기 위하여 순차적 횡방향 응고법(sequential lateral solidification: SLS법)이 제안되었다.In the case of forming a single crystal silicon layer by laser crystallization, a single crystal silicon layer having a length of up to several μm may be formed by melting and crystallization by general laser irradiation. In this case, however, single crystal grains may be selectively formed at a desired position. It cannot be formed. Recently, a sequential lateral solidification method (SLS method) has been proposed to increase the particle size.

상기 순차적 횡방향 응고법은 실리콘층의 일정 영역에 레이저를 조사하여 결정화한후, 형성된 결정의 크기보다 작은 핏치만큼 이동하여 다시 레이저로 조사하여 이전에 형성된 결정을 시드로 하여 계속적으로 결정의 크기를 확대시키는 방법으로 이론적으로는 무한히 긴 단결정을 형성할 수 있으나, 이는 레이저가 이동하는 횡방향으로만 국한되고 종방향으로는 수없이 많은 입계가 존재하게 된다. 따라서, 이 경우에 실제 여러 박막트랜지터를 사용하는 회로를 구성하게 되면, 입계를 포함하는 박막트랜지터와 포함하지 않는 박막트랜지터 간의 특성 편차가 매우 심하므로 큰 문제를 야기시키게 된다.In the sequential lateral solidification method, the laser is irradiated to crystallize a predetermined region of the silicon layer, and then moved by a pitch smaller than the size of the formed crystal and irradiated with the laser again to continuously enlarge the crystal size by seeding the previously formed crystal. In theory, it is possible to form infinitely long single crystals, but it is limited only to the transverse direction in which the laser moves, and there are numerous grain boundaries in the longitudinal direction. Therefore, in this case, if a circuit using a plurality of thin film transistors is actually configured, the characteristic variation between the thin film transistor including grain boundaries and the thin film transistor not including is very serious, which causes a big problem.

따라서, 본 발명의 기술적 과제는 상술한 문제를 해결할 수 있는 단결정 실리콘층의 형성방법을 제공하는 데 있다.Therefore, the technical problem of this invention is providing the formation method of the single crystal silicon layer which can solve the above-mentioned problem.

도 1, 도 2의 (a)와 (b), 및 도 3은 본 발명의 단결정 실리콘층의 형성방법을 설명하기 위하여 도시한 도면들이다.1, 2 (a) and (b), and FIG. 3 are diagrams for explaining a method of forming a single crystal silicon layer of the present invention.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기판 상에 아몰포스 실리콘층을 증착하는 단계와, 상기 아몰포스 실리콘층에 레이저를 조사에 의해 단결정 실리콘용 씨드층을 형성하는 단계와, 상기 씨드층을 이용하여 상기 아몰포스 실리콘층의 일측에서부터 횡방향으로 타측까지 레이저를 조사하면서 이동하여 횡방향의 제1 단결정 실리콘층을 형성하는 단계와, 상기 기판을 90도 회전시켜 상기 제1 단결정 실리콘층의 최상영역을 씨드로 상기 레이저 조사 및 이동 단계를 종방향으로 실시하여 종방향의 제2 단결정 실리콘층을 형성하는 단계를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 단결정 실리콘층의 형성방법을 제공한다.In order to achieve the above technical problem, the present invention comprises the steps of depositing an amorphous silicon layer on a substrate, forming a seed layer for single crystal silicon by irradiating a laser to the amorphous silicon layer, and the seed layer And moving while irradiating a laser from one side of the amorphous silicon layer to the other side in the lateral direction to form a first single crystal silicon layer in a lateral direction, and rotating the substrate by 90 degrees to form an uppermost portion of the first single crystal silicon layer. And forming a second single crystalline silicon layer in a longitudinal direction by performing the laser irradiation and moving step in a longitudinal direction with a region as a seed.

본 발명은 순차적 횡방향 응고법에 의해 형성된 측면방향의 제1 단결정 실리콘층을 씨드로 하여 종방향으로 다시 순차적 횡방향 응고법을 행함으로써 원하는 면적에 제2 단결정실리콘층을 형성할 수 있다.According to the present invention, the second single crystal silicon layer can be formed in a desired area by performing the sequential transverse solidification method in the longitudinal direction again using the first single crystal silicon layer in the lateral direction formed by the sequential transverse solidification method.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 아몰포스 실리콘층(3)을 형성하는 단계를 나타낸다. 구체적으로, 기판(1) 상에 소정의 두께로 아몰포스 실리콘층(3)을 증착한다.1 shows a step of forming an amorphous silicon layer 3. Specifically, the amorphous silicon layer 3 is deposited on the substrate 1 to a predetermined thickness.

도 2의 (a) 및 (b)는 횡방향의 제1 단결정 실리콘층(5)을 형성하는 단계를 나타낸다. 먼저, 횡방향으로 순차적 횡방향 응고법을 수행한다. 즉, 상기 아몰포스 실리콘층에 필터(2)를 이용하여 국부적으로 레이저(2)를 조사하여 단결정실리콘용 씨드층(도시 안됨)을 형성한후, 단결정 실리콘층을 만들고자 하는 영역의 좌측에서부터 횡방향으로 레이저를 조사하면서 이동한다. 이때 한번 조사후 이동하는 핏치는 레이저 조사에 의해 형성된 단결정 실리콘의 결정 크기보다 작게 함으로써 계속적으로 단결정이 성장할 수 있도록 한다. 앞의 과정을 원하는 영역의 우측 끝에 이를 때까지 되풀이 한다. 따라서, 도 2의 (b)에 도시된 바와 같이 횡방향으로 제1 단결정 실리콘층(5)이 형성된다.2A and 2B show the step of forming the first single crystal silicon layer 5 in the transverse direction. First, sequential transverse solidification is performed in the transverse direction. That is, after forming the single crystal silicon seed layer (not shown) by irradiating the laser 2 locally using the filter 2 on the amorphous silicon layer, the transverse direction is from the left side of the region to form the single crystal silicon layer. Move while irradiating the laser. At this time, the pitch that moves after one irradiation is smaller than the crystal size of the single crystal silicon formed by laser irradiation so that the single crystal can continuously grow. Repeat the process until you reach the right end of the desired area. Thus, as shown in FIG. 2B, the first single crystal silicon layer 5 is formed in the lateral direction.

도 3은 종방향의 단결정 실리콘층(5)을 형성하는 단계를 나타낸다.3 shows the step of forming the longitudinal single crystal silicon layer 5.

구체적으로, 상기 기판(1)을 90도 회전시켜 앞에서 형성된 단결정의 맨 윗영역(도 2의 (b) 최상부)을 좌측에 배치하도록 한다. 이어서, 순차적 횡방향 응고법을 다시 수행한다. 즉, 상기 도 2의 과정을 반복하여 상기 도 2의 제1 단결정 실리콘층(5)과 수직인 종방향의 제2 단결정 실리콘층(도시 안됨)을 형성한다. 이때 계속적으로 결정이 성장하기 위하여 사용되는 씨드층은 상기 도 2에 의해 형성된 최상의 단결정층이다. 도 3에서, 참조번호 6 및 7은 필터 및 레이저를 나타낸다.Specifically, the substrate 1 is rotated 90 degrees so that the top region (the uppermost part of FIG. 2B) of the single crystal formed previously is disposed on the left side. Subsequently, sequential transverse solidification is performed again. That is, the process of FIG. 2 is repeated to form a second single crystal silicon layer (not shown) in the vertical direction perpendicular to the first single crystal silicon layer 5 of FIG. 2. At this time, the seed layer used to continuously grow the crystal is the best single crystal layer formed by FIG. In Fig. 3, reference numerals 6 and 7 denote filters and lasers.

결과적으로, 본 발명에 의해 형성된 단결정 실리콘층은 종방향과 횡방향의 전방향으로 입계를 갖지 않은 단결정 실리콘층이 된다. 단, 이미 결정화한 층을 다른 방향으로 재결정화하기 위하여 필요한 에너지는 아몰퍼스 실리콘층을 결정화시킬때보다는 크다.As a result, the single crystal silicon layer formed by the present invention becomes a single crystal silicon layer having no grain boundaries in all directions in the longitudinal and transverse directions. However, the energy required to recrystallize the already crystallized layer in the other direction is larger than when the amorphous silicon layer is crystallized.

계속하여, 도 3에 의해 형성된 단결정 실리콘층에 원하는 회로를 형성하고 이를 이용하여 LCD 패널을 제작한다.Subsequently, a desired circuit is formed on the single crystal silicon layer formed by FIG. 3 and the LCD panel is manufactured using the desired circuit.

상술한 바와 같이 본 발명은 순차적 횡방향 응고법에 의해 형성된 측면방향의 제1 단결정 실리콘층을 씨드로 하여 종방향으로 다시 순차적 횡방향 응고법을 행함으로써 원하는 면적에 제2 단결정 실리콘층을 형성할 수 있다.As described above, according to the present invention, the second single crystal silicon layer can be formed in a desired area by sequentially performing the crosswise solidification method in the longitudinal direction again using the first single crystal silicon layer in the lateral direction formed by the sequential lateral solidification method. .

Claims

Depositing an amorphous silicon layer on the substrate;

Forming a seed layer for single crystal silicon by irradiating the amorphous silicon layer with a laser;

Using the seed layer to move while irradiating a laser from one side of the amorphous silicon layer to the other side in the lateral direction to form a first single crystal silicon layer in the lateral direction; And

And rotating the substrate by 90 degrees to perform the laser irradiation and moving steps in the longitudinal direction with the seed in the uppermost region of the first single crystal silicon layer to form a second single crystal silicon layer in the longitudinal direction. A method of forming a single crystal silicon layer.