KR20020086047A - 실리콘 결정화방법. - Google Patents

실리콘 결정화방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘의 결정화 방법에 관한 것으로, 특히 레이저 빔을 이용한 저온 실리콘 결정화 방법 중 실리콘 그레인(grain)의 측면성장을 유도하는 방법(SLS : sequential lateral solidification)에 관한 것이다.
일반적으로, 레이저를 이용한 결정화 방법은 투과영역과 반사영역으로 구성된 마스크(mask) 상부에 (laser)레이저를 조사하면 마스크의 투과영역의 형상에 따라 레이저 빔(laser beam)의 패턴이 정의되며, 기판 상에 형성된 비정질 박막은 레이저빔의 패턴대로 결정화가 이루어진다.
종래에는 상기 마스크의 투과영역과 반사영역을 스트라이프(stripe)형태로 엇갈려 구성하고, 스트라이프 형태의 레이저빔 패턴으로 비정질 실리콘을 결정화 하는 과정에서, 비정질 실리콘이 증착된 기판이 x축과 y축으로 ㎛단위로 이동하면서 점진적인 결정화를 이루는 방식이다. 이와 같은 방식은, 결정화를 진행하는 공정 중 기판을 이동하는 시간이 차지하는 비율이 크며, 따라서 공정수율을 저하하는 단점이 있다.
이와 같은 문제를 해결하기 위한 본 발명은, 상기 마스크의 투과영역을 스트라이프 형태로 구성하지 않고, 임의의 가로길이와 세로길이를 가지는 사각형상의 투과영역을 연속하여 계단형상으로 구성하였다.
이와 같은 형태는 레이저 조사공정마다 기판을 ㎜단위로 이동하면서 결정화 공정을 진행하는 것이 가능하고, 상기 사각형상의 투과영역의 개수를 늘리면 늘릴수록 X축만으로 움직여도 결정성장의 길이를 길게 할 수 있다.
따라서, 본 발명은 빠른 결정화를 통해 생산 수율을 개선하는 효과가 있다.

Description

실리콘 결정화방법.{A method of crystallizing Si}
본 발명은 저온으로 폴리실리콘(poly silicon)을 형성하는 방법에 관한 것으로, 특히 그레인(grain)의 측면성장을 유도하여 결정성장 길이를 길게하는 결정화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘은 결정상태에 따라 비정질 실리콘(amorphous silicon)과 결정질 실리콘(crystalline silicon)으로 나눌 수 있다.
비정질 실리콘은 낮은 온도에서 증착하여 박막(thin film)을 형성하는 것이 가능하여, 주로 낮은 용융점을 가지는 유리를 기판으로 사용하는 액정패널(liquid crystal panel)의 스위칭 소자(switching device)에 많이 사용한다.
그러나, 상기 비정질 실리콘 박막은 액정패널 구동소자의 전기적 특성과 신뢰성 저하 및 표시소자 대면적화에 어려움이 있다.
대면적, 고정세 및 패널 영상구동회로, 일체형 랩탑컴퓨터(laptop computer), 벽걸이 TV용 액정표시소자의 상용화는 우수한 전기적 특성(예를 들면 높은 전계효과 이동도(30㎠/VS)와 고주파 동작특성 및 낮은 누설전류(leakagecurrent))의 화소 구동소자를 요구하며 이는 고품위 다결정 실리콘(poly crystalline silicon)의 응용을 요구하고 있다.
특히, 다결정 실리콘 박막의 전기적 특성은 결정립(grain)의 크기에 큰 영향을 받는다. 즉, 결정립의 크기가 증가함에 따라 전계효과 이동도도 따라 증가한다.
따라서, 이러한 점을 고려하여 실리콘을 단결정화 하는 방법이 큰 이슈로 떠오르고 있으며, 최근 들어 에너지원을 레이저로 하여 실리콘 결정의 측면성장을 유도하여 거대한 단결정 실리콘을 제조하는 SLS(sequential lateral solidification)(연속적인 측면 고상화라함.)기술이 국제특허 "WO 97/45827"과 한국 공개특허"2001-004129"에 제안되었다.
상기 SLS 기술은 실리콘 그레인이 액상 실리콘과 고상 실리콘의 경계면에서 그 경계면에 대하여 수직 방향으로 성장한다는 사실을 이용한 것으로, 레이저 에너지의 크기와 레이저빔(laser beam)의 조사범위의 이동을 적절하게 조절하여 실리콘 그레인을 소정의 길이만큼 측면성장 시킴으로서 비정질 실리콘 박막을 결정화시키는 것이다.
이러한 SLS기술을 실현하기 위한 SLS 장비는 이하, 도 1에 도시한 바와 같다.
상기 SLS 장비(32)는 레이저 빔(34)을 발생하는 레이저 발생장치(36)와, 상기 레이저 발생장치를 통해 방출된 레이저 빔을 집속시키는 집속렌즈(40)와, 샘플(44)에 레이저 빔을 나누어 조사시키는 마스크(38)와, 상기 마스크(38)의 상, 하부에 위치하여 상기 마스크를 통과한 레이저빔(34)을 일정한 비율로 축소하는 축소렌즈(42)로 구성된다.
상기 레이저빔 발생장치(36)는 광원에서 가공되지 않은 레이저빔을 방출시키고, 어테뉴에이터(미도시)를 통과시켜 레이저빔의 에너지 크기를 조절하고, 상기 집속렌즈(40)를 통해 레이저 빔(34)을 조사하게 된다.
상기 마스크(38)에 대응되는 위치에는 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판(44)이 고정된 X-Y스테이지(46)가 위치한다.
이때, 상기 샘플(비정질 실리콘이 증착된 기판)(44)의 모든 영역을 결정화하기 위해서는 상기 X-Y스테이지(46)를 미소하게 이동하여 줌으로써 결정영역을 확대해 나가는 방법을 사용한다.
전술한 구성에서, 상기 마스크(38)는 상기 레이저 빔을 통과시키는 투과영역인 다수의 슬릿(A)과, 레이저 빔을 흡수하는 상기 슬릿(A)사이의 영역인 차단영역(B)으로 구분된다.
상기 슬릿과 슬릿의 간격은 그레인의 측면성장 길이를 결정한다.
전술한 바와 같은 종래의 SLS 결정화 장비를 이용하여 실리콘을 결정화하는 방법을 알아본다.
일반적으로, 결정질 실리콘은 상기 기판에 절연막인 버퍼층(buffer
layer)(미도시)을 형성하고, 상기 버퍼층 상부에 비정질 선행 막을 증착 한 후에 이를 이용하여 형성한다. 상기 비정질 선행 막은 일반적으로 화학 기상증착법(CVD)등을 사용하여 기판에 증착하게 되며, 이는 박막 내에 수소를 많이 함유하고 있다.
상기 수소는 열에 의해 박막을 이탈하는 특징이 있기 때문에, 상기 비정질 선행 막을 1차로 열처리하여 탈수소화 과정을 거치는 것이 필요하다.
왜냐하면, 수소를 미리 제거하지 않은 경우에는 결정박막의 표면이 매우 거칠어져 전기적으로 특성이 좋지 않기 때문이다.
도 2는 탈수소화 과정을 거치고 일부분이 결정화된 비정질 실리콘(52)막이 형성된 기판(54)이다.
도시한 바와 같이, 레이저 빔을 이용한 결정화는 기판(54)의 전 면적을 동시에 결정화 할 수 없다.
왜냐하면, 레이저 빔의 빔폭과 마스크(도 1의 38)의 크기가 제한되어 있기 때문에 대면적으로 갈수록 상기 하나의 마스크(도 2의 38)를 여러번 정렬하고, 그 때마다 결정화 과정을 반복함으로써 결정화가 이루어진다.
이때, 상기 단일 마스크의 축소면적(C)만큼 결정화 된 영역을 한 블록이라 정의하면, 상기 한 블록내의 결정화 또한 다차(多次)의 레이저 빔 조사를 통해 이루어진다.
이하, 도 3a 내지 도 3c를 참조하여, 종래의 제 1 예에 따른 비정질 실리콘막의 결정화 공정을 설명한다.
먼저, 그레인의 최대 성장길이는 레이저의 에너지밀도, 기판의 온도, 비정질 실리콘의 상태에 따라 나타나지만, 어떤 정해진 환경에서 측면성장 가능한 최대길이를 의미한다. (종래의 제 1 예는 상기 마스크에 구성된 투과영역의 너비에 대한 제한은 없으나, 레이저 빔 조사 시 성장하는 그레인의 최대성장 길이의 2배 보다큰 것으로 설명한다.)
이하, 도 3a 내지 도 3c는 상기 SLS 장비를 이용한 비정질 실리콘 박막의 결정화 과정을 순서대로 도시한 평면도이다.(이때, 도 2의 한 블록 단위의 결정화를 예를 들어 설명하였다. 또한, 상기 마스크에는 3개의 슬릿이 형성되었다고 가정하자.)
도 3a는 레이저 빔을 1차 조사하였을 경우, 비정질 실리콘이 결정질 실리콘으로 결정화된 단계를 도시한 도면이다.
먼저, 비정질 실리콘 박막(52)의 상부에 위치한 상기 마스크(미도시)를 통해 레이저 빔을 1차 조사한다. 이때, 조사된 레이저빔은 상기 마스크에 구성된 다수의 슬릿(도 2의 A)에 의해 나누어져 부분적(D,E,F)으로 비정질 실리콘 박막(52)을 녹여 액상화한다. 이와 같은 경우, 상기 레이저 에너지의 정도는 상기 비정질 실리콘 박막이 완전히 녹을 정도의 고 에너지 영역대(complete melting regime)를 사용한다.
이와 같은 경우 비정질 실리콘은 기판상에 어떠한 고상형태의 씨드도 남아 있지 않은 상태가 된다.
상기 완전히 멜팅되어 액상화된 실리콘은 레이저 빔의 조사가 끝나면 비정질 실리콘 영역과 액상화된 실리콘 영역의 계면(56)에서 비정질 실리콘 영역의 계면부가 결정화 씨드로 작용하여 실리콘 그레인(58a)의 측면성장이 진행된다. 그레인의 측면성장은 상기 계면(56)에 대해 수직으로 일어난다.
일반적으로 레이저빔 조사공정으로 진행되는 결정성장의 최대길이는 레이저에너지밀도, 기판의 온도, 비정질 실리콘의 상태 중 환경적인 요인에 따라 일반적으로 1.5 내지 3㎛의 길이로 성장하게 되며, 빔 패턴이 상기 그레인 최대 성장길이의 두 배 보다 크다면, 도시한 바와 같이 상기 실리콘 영역의 양측 계면에서 각각 성장한 그레인과 그레인이 근접하는 영역은 다수의 핵생성영역(미세 다결정 실리콘 입자영역)(50)이 존재하게 된다.
전술한 바와 같은 1 차 레이저빔 조사를 통한 결정화 공정으로, 상기 마스크(도 2의 38)에 구성한 슬릿(도 2의 A)의 수만큼 한블럭내에 부분적으로 결정화된영역(D,E,F)이 발생한다.
다음으로, 도 3b는 레이저 빔을 2차 조사하여, 그레인이 성장한 모양을 도시한 도면이다.
상기 1 차 레이저 빔 조사 후에, 상기 핵생성영역을 기준으로 일측의 그레인의 최대 측면성장 길이보다 작게 상기 X-Y 스테이지(도 2의 46) 또는 마스크를 수㎛ 이동한 후, 다시 2차 레이저빔 조사를 실시한다.
전술한 바와 같이 하는 이유는, 상기 마스크를 통해 형성된 레이저 빔 패턴이 상기 핵생성 영역에 근접하여 위치하게 된다면, 상기 핵은 씨드로 작용하여 상기 1 차 레이저 조사공정에 의해 형성된 결정과는 다른 독립적인 결정이 성장하게된다.
이와 같이 되면, 상기 그레인을 연속하여 성장시킬 수 없다.
따라서, 상기 레이저 빔 패턴이 상기 핵생성 영역(도 3a의 50)을 포함하여 위치할 수 있도록 하기 위해 전술한 바와 같이, 상기 레이저 빔 패턴(마스크 패턴)을 상기 그레인의 최대 측면성장 길이보다 작게 수 ㎛만 이동해야 한다.
그러므로, 상기 2 차 조사된 레이저빔에 닿은 실리콘 부분은 상기 핵생성 영역이 포함된 상기 결정영역의 상당 부분과 비정질 영역을 포함하며, 이 두 영역은 액상화 된 후 다시 결정화된다.
이때, 1 차 조사결과로 형성된 다결정 실리콘 영역의 실리콘 그레인(도 3a의 58a)에 연속하여 실리콘 용융영역으로 그레인의 측면성장이 이루어진다.
2 차 레이저빔 조사가 끝난 후의 실리콘 결정(58b)은 1 차 조사에 의해 형성된 그레인이 성장한 제 1 그레인 영역(58b)과 핵생성 영역(50a)과 새로운 제 2 그레인 영역(58c)으로 형성된다.
따라서, 전술한 바와 같은 공정을 다수 반복하여 도 3c에 도시한 바와 같이 한 블록에 해당하는 비정질 박막을 결정질 실리콘 박막(59)으로 형성할 수 있다.
또한, 상기 블록단위의 결정화 공정을 반복하여, 큰 면적의 비정질 박막을 결정질 박막으로 형성할 수 있다.
그러나, 전술한 종래의 제 1 예는 측면성장 길이가 긴 그레인을 얻을 수 있으나, 이와 같은 그레인 성장길이를 얻기 위해 상기 마스크 또는 스테이지(미도시)가 여러번 미소 이동하여 결정화되는 방법이므로, 원하는 면적의 결정화를 이루기 위해서는, 상기 마스크 또는 스테이지를 이동하는 총 소요시간이 전체 결정화 공정시간에 큰 비중을 차지하게 되어 공정 수율이 감소하는 원인이 된다.
따라서, 이를 해결하기 위한 방법으로 이하 설명하는 종래의 제 2 예가 제안되었다.
도 4는 종래의 제 2 예에 따라 폴리실리콘(poly silicon)을 결정화하기 위해 사용되는 마스크를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 종래의 제 2 예는 상기 마스크(60)에 패턴된 투과영역(G)과 차단영역(H)의 모양을 세로 방향의 스트라이프 형태가 아닌 가로방향의 스트라이프 형태가 되도록 구성하여 결정화 공정을 진행한다.
이때, 상기 투과영역(G)의 상/하 길이(즉, 빔 패턴의 너비)는 한번의 레이저 조사공정에 의해 성장하는 그레인의 최대성장 길이의 두 배의 길이보다 작은 길이를 가지도록 구성하고, 상기 차단영역(H)의 상하 길이(빔 패턴의 간격)는 투과영역의 상하길이 보다 약간 작게 구성한다.
이와 같이 하면, 상기 제 1 예와는 달리 상기 1차 레이저빔을 조사하였을 경우, 멜팅영역에서는 비정질 실리콘층의 양측 계면에서 그레인이 각각 측면 성장하게 되고, 각 측면성장한 그레인은 바운더리가 충돌하면서 성장을 멈추게 된다.
왜냐하면, 상기 빔 패턴이 상기 그레인 성장길이의 두배 또는 그 이하의 길이가 된다면 종래의 제 1 예와는 달리 미세한 영역이 형성되는 핵이 생성되는 영역이 존재하지 않게 되기 때문이다.
결정화 공정 중, 상기 마스크(60)를 통과하여 상기 축소렌즈(도 1의 42)에 의해 축소된 빔 패턴은 X축으로 움직이며 결정화를 진행한다. 이때 상기 이동경로는 상기 마스크(60)의 가로방향의 길이만큼 즉, 상기 렌즈에 의해 축소된 패턴의 가로길이 만큼 ㎜단위로 이동하며 결정화 공정을 진행한다.
따라서, 상기 마스크 또는 X-Y스테이지의 X 방향으로의 움직임의 범위가 상기 제 1 예 보다는 더욱 커지므로 결정화 공정을 단축할 수 있다.
이하, 도 5a 내지 도 5b를 참조하여, 종래의 제 2 예에 따른 결정화 방법을 상세히 설명한다.
도 5a 내지 도 5c는 종래의 제 2 예에 따른 폴리실리콘 결정화 공정을 도시한 공정 평면도이다.
먼저, 도 5a에 도시한 바와 같이, 전술한 도 4의 마스크(60)를 기판(62)상에 위치시키고 1차 레이저빔 조사하여, 투명한 절연기판(62)에 증착된 비정질 실리콘막의 결정화를 진행한다.
이때, 상기 마스크를 통한 빔패턴의 상하 길이는 그레인의 최대 측면성장 길이(그레인의 길이)(D)의 두배 또는 그 이하로 한다.
앞서도 설명하였지만, 결정화된 영역은 상기 마스크의 투과영역(도 4의 G)에 대응하는 부분이며, 마스크의 투과영역이 3개라고 가정한다면, 결정화 영역 또한 가로방향으로 소정의 길이를 가지는 3개의 결정영역(I,J,K)이 형성될 것이다.
이때, 결정영역(I,J,K)내에서는 상기 레이저를 통해 완전히 녹아버린 비정질 실리콘의 용액이 상기 녹지 않은 양측의 비정질 실리콘을 씨드(seed)로 하여, 평면적으로는 상부와 하부로 부터 그레인(66a, 66b)이 각각 자라게 되며, 상기 각 그레인의 바운더리가 도시한 바와 같이 점선(64)부근에서 만나게 된다.
다음으로, 상기 기판(62)이 놓여진 스테이지(미도시)를 상기 축소된 마스크패턴(빔패턴)의 가로 길이(E)만큼 ㎜단위로 이동하면서, 연속적으로 X축 방향으로의 결정화를 진행한다.
도 5b에 도시한 바와 같이, X축 방향으로의 결정화가 모두 완료되면, 상기 마스크(62)또는 X-Y스테이지는 1차 레이저 빔 조사 시 결정화되지 않는 부분에 레이저가 조사되도록 Y축으로 미소하게 이동한다.
다음으로, 1차 결정공정이 끝난 부분을 처음으로 하여 다시 한번 레이저 조사공정을 진행하게 된다.
이와 같이 하면 상기 제 1 공정에 의해 결정화된 실리콘의 그레인이 연속하여 더욱 성장하게 된다. 즉, 상기 1차 공정시 각 그레인이 부딪히는 점선부근으로부터, 다음 제 2 영역(J)의 점선부근까지의 거리의 1/2에 해당하는 길이를 가지는 그레인으로 제 성장하게 된다.
따라서, 도 5c에 도시한 바와 같이, 일정한 길이의 그레인 성장길이를 가지는 폴리실리콘 박막층(68)을 구성할 수 있다.
종래의 제 2 예는 상기 제 1 예와는 달리 스테이지를 X축으로 ㎜단위로 이동하고 Y축으로 한번 이동하는 공정으로 상기 제 1 예와 동일면적의 결정화를 더 빠른 시간에 수행하는 것이 가능하다.
그러나, 종래의 제 1 예는 비정질 실리콘을 결정화하는데 오랜 시간이 걸려 공정 수율이 낮아지고, 상기 제 2 예는 상기 제 1 예에 비해 결정화 시간은 빨라질 수 있으나, 레이저 빔 패턴의 길이가 제한(즉, 그레인의 성장길이의 두 배 또는 그 이하)되기 때문에 결정성장의 길이에 한계가 있다.
그러므로, 이 또한 바람직한 결정화 방법은 아니다.
따라서, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 투과영역의 형상을 새로운 형태로 구성한 마스크를 이용한 결정화 방법을 제안하여, 보다 빠른 시간에 양질의 결정성장을 이룰 수 있는 폴리실리콘의 결정화 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 SLS결정화 장비를 도시한 도면이고,
도 2는 결정화가 일부 진행된 기판을 도시한 도면이고,
도 3a 내지 도 3c는 종래의 제 1 예에 따른 결정화 공정을 도시한 공정 평면도이고,
도 4는 종래의 제 2예에 따른 마스크를 도시한 평면도이고,
도 5a 내지 도 5c는 종래의 제 2 예에 따른 결정화 공정을 도시한 공정 평면도이고,
도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 마스크를 도시한 평면도이고,
도 7a 내지 도 7i는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 결정화 공정을 도시한 공정 평면도이고,
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마스크를 도시한 평면도이고,
도 9a 내지 도 9g는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 결정화 공정을 도시한 공정 평면도이고,
도 10은 일반적인 액정패널을 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 11은 액정패널에 구성되는 스위칭 소자와 CMOS소자의 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 마스크 L1,L2,L3,l4,L5 : 투과영역
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 제 1 특징에 따른 폴리실리콘 결정화 방법(SLS 결정화 방법)은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판을 연속측면 결정화(SLS) 장비에 장착하는데 있어서, 레이저 발생장치와, 상기 레이저 발생장치에 대응하여 위치하는 고정수단과, 상기 고정수단과 레이저 발생장치 사이에 위치하고 차단영역과 다수개의 사각형상이 연속하여 일 방향으로 구성된 계단형상의 투과영역으로 구성된 마스크를 포함하는 연속측면 결정화(SLS)장비의 구성 중 상기 고정수단에 기판을 고정하는 단계와; 상기 마스크에 레이저 빔을 조사하여, 상기 비정질 실리콘박막에 상기 마스크의 투과영역과 동일한 패턴의 레이저빔을 조사하는 단계와; 상기 레이저빔이 조사된 영역이 완전 멜팅되어, 상기 멜팅영역과의 계면인 상기 비정질 실리콘의 양측에서 그레인이 각각 성장하여, 제 1 그레인영역과 핵생성 영역(또는 그레인 충돌영역)과 제 2 그레인영역으로 구성된 계단형상의 제 1 결정영역을 형성하는 제 1 결정화 단계와; 상기 마스크를 상기 사각형상의 가로길이만큼 이동하여, 상기 마스크의 투과영역과 동일한빔 패턴을 상기 기판에 조사한 후 재결정화 하여, 상기 제 1 결정영역과 일부 중첩된 부분의 그레인이 성장하고, 가로방향으로 새로운 결정영역이 형성되는 제 2 결정화 단계를 포함한다.
상기 기판의 가로방향으로 결정화 공정이 완료되면 상기 마스크 패턴을 세로방향으로 소정 이동하여, 가로방향의 최소위치에서 동일한 결정화 공정을 진행하여 상기 성장한 그레인에 연속하여 그레인을 더욱 성장하도록 하는 단계를 더욱 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 마스크에 구성된 계단형상의 투과영역을 정의하는 각 사각형상은 동일한 면적이고, 계단형상을 이루는 각 절곡되어 연장된 길이 또한 동일하게 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 절곡되어 연장된 길이는, 제 1 결정영역의 일부를 포함하여 겹져지는 빔패턴이 상기 제 1 결정영역의 핵생성 영역(그레인 충돌영역)을 포함할 수 있도록 하는 길이인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 폴리실리콘 결정화 방법은 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판을 연속측면 결정화(SLS) 장비에 장착하는데 있어서, 레이저 발생장치와, 상기 레이저 발생장치에 대응하여 위치하는 고정수단과, 상기 고정수단과 레이저 발생장치 사이에 위치하고 차단영역과 다수개의 사각형상이 연속하여 일 방향으로 구성된 계단형상의 투과영역으로 구성된 마스크를 포함하는 연속측면 결정화(SLS)장비의 구성 중 상기 고정수단에 기판을 고정하는 단계와; 상기 비정질 실리콘박막에 상기 마스크의 투과영역과 동일한 패턴의레이저빔 을 조사하는 단계와; 상기 레이저빔이 조사된 영역이 완전 멜팅되어, 상기 멜팅영역과의 계면인 상기 비정질 실리콘의 상.하 양측에서 그레인이 각각 성장하여, 제 1 그레인영역과 제 2 그레인영역과, 상기 두 영역이 만나는 충돌영역으로 구성된 계단형상의 제 1 결정영역을 형성하는 제 1 결정화 단계와; 상기 마스크를 상기 사각형상의 가로 길이만큼 이동하여, 상기 마스크의 투과영역과 동일한 빔 패턴을 상기 기판에 조사한 후 재결정화 하여, 상기 제 1 결정영역과 일부 중첩된 부분의 그레인이 성장하고, 가로방향으로 새로운 결정영역이 형성되는 제 2 결정화 단계와; 상기 제 2 결정화 단계와 동일한 공정으로 기판의 가로방향으로 결정화를 진행하여 결정화 공정을 완료하는 단계를 포함한다.
상기 마스크는 복수개의 계단형상의 투과영역이 상하로 정렬된 형태이며, 상기 계단형상의 투과영역 중 어느 하나의 투과영역의 최상층의 계단부의 투과영역이 그 상부의 계단형상의 투과영역 중 최하층의 계단부와 복수번의 마스크 이동 후 중첩되도록 하는 단계를 더욱 포함한다.
상기 절곡되어 연장된 길이는, 상기 제 1 결정영역의 일부를 포함하여 겹쳐지는 빔패턴이 상기 제 2 그레인 영역과 충돌영역을 포함하지 않도록 하는 길이인 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 레이저 빔 패턴은 차단영역과 다수개의 사각형상이 연속하여 일 방향으로 구성된 계단형상의 투과영역을 포함하는 마스크를 통해 형성된다.
상기 마스크에 구성된 계단형상의 투과영역을 정의하는 각 사각형상은 동일한 면적이고, 계단형상을 이루는 각 절곡되어 연장된 길이 또한 동일하게 구성된것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 SLS 결정화방법을 아래의 실시예를 통해 상세히 설명한다.
-- 실시예 1--
도 6은 본 발명에 따른 마스크를 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 마스크는 종래와는 달리 투과영역(L)의 아웃라인(104)을 계단형상으로 구성한다.
이때, 상기 계단형상의 투과영역(L)은, 사각형상의 투과영역(L1,L2,L3,L4,L5)이 가로방향으로 연속적으로 구성되고, 상기 각 사각형상의 투과영역은 이전 사각형상이 투과영역에 대해 아래로 소정길이 이동한 위치에 구성하면 된다.
투과영역의 가로길이는 레이저 빔의 너비에 의해 제한되어 수 ㎛의 값으로 패턴되나, 세로길이는 수백 ㎛내지 수㎜의 길이로 제작할 수 있다.
이때, 투과영역의 세로길이는 그레인의 최대 성장길이의 두 배 보다 크거나 같게 구성한다.
상기 각 계단형상의 절곡된 길이(K)는 상기 마스크 또는 X-Y스테이지가 상기 각 사각형상의 투과영역(L1,L2,L3,L4,L5)의 가로 길이(P)만큼 이동하였을 경우, 상기 결정영역과 상기 투과영역을 통한 빔패턴이 겹쳐지는 영역에서, 상기 제 1 차 결정화 공정에 의해 결정화된 제 1 그레인 영역과 제 2 그레인 영역 사이의영역(113)을 포함할 수 있어야 하는 조건으로 제한된다.
상기 각 그레인 영역 사이에 존재할 수 있는 영역(113)은 그레인의 최대 성장길이와 상기 레이저 빔 패턴의 너비에 관련되며, 상기 빔패턴의 너비가 상기 그레인의 최대 성장길이의 두배 보다 작거나 같을 경우에는 각 그레인 영역이 충돌하는 충돌영역이 존재하고, 상기 빔 패턴의 너비가 상기 그레인의 최대 성장길이의 두배 보다 크면 상기 각 그레인 영역 사이에는 미세 다결정으로 구성된 핵생성영역이 존재하게 된다.
전술한 바와 같은 형상의 투과영역이 구성된 마스크(100)를 이용하여 이하, 도 7a 내지 도 7e를 참조하여 본 발명의 제 1 실시예에 따른 실리콘 결정화 방법을 설명한다.
먼저, 도 7a에 도시한 바와 같이, 비정질 실리콘이 증착된 기판(110) 상부에 마스크(미도시)를 위치시킨다.(이때, 상기 마스크(도 6의 100)의 투과영역은 전술한 바와 같이 사각형상의 제 1,2,3,4,5투과영역(L1,L2,L3,L4,L5)이 연속하여 구성된 계단형상이다.)
이때, 상기 기판(110)은 앞서 설명한 바와 같이, X-Y 스테이지(stage)(미도시)에 고정한다. 다음으로, 1차 레이저빔 조사공정을 진행한다.
1차 레이저 빔 조사공정이 진행되면, 상기 마스크(도 6의 100)의 투과영역(도 6의 L1,L2,L3,L4,L5)에 대응하는 비정질 실리콘 영역(112a,112b,112c,112d,112e)을 결정화한다.
상기 결정화된 영역(115)내에서, 액상화 되지 않은 비정질 실리콘의 측면으로 부터 상기 결정영역(115)의 중앙부(114)를 향하여 그레인이 성장한 제 1 그레인 영역(114a)과 제 2 그레인 영역(114b)이 형성되고, 상기 각 그레인 영역 사이에는 충돌영역 또는 핵생성 영역이 존재하게 된다.
다음으로, 기판을 고정한 스테이지(stage)(미도시)또는 마스크를 가로방향으로 ㎜단위로 이동한다.
이때, 상기 스테이지(미도시)는 상기 각 투과영역(L1,L2,L3,L4,L5)의 가로길이(P)보다 작거나 같은 거리만큼 이동한다.
그러면 도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 마스크(100)에 구성된 투과영역 패턴(L1,L2,L3,L4,L5)의 제 1,2,3,4패턴(L1,L2,L3,L4,)은 상기 결정화된 영역의 제 2,3,4,5영역(112b,112c,112d,112e)의 상부에 위치하게 된다.
이때, 상기 제 2,3,4,5 결정영역(112b,112c,112d,112e)중 일부는 상기 투과영역 패턴(L1,L2,L3,L4)과 일부 겹치게 된다. 이때, 겹치는 부분은 각 결정영역(112b,112c,112d,112e)의 제 2 그레인 영역(114b)의 일부와 제 1 그레인 영역(114a)과 충돌영역 또는 핵생성 영역(114)을 포함한다.
이와 같은 상태에서, 2 차 레이저 빔 조사공정을 진행하게 되면, 결정영역과 마스크의 투과영역 패턴이 겹치는 영역(116)에서는 도 7c에 도시한 바와 같이, 상기 제 2,3,4,5영역(112b,112c,112d,112e)의 각 제 2 그레인 영역(114b)의 그레인이 위쪽으로 더욱 성장한다.
따라서, 제 2 차 레이저 빔 조사공정의 결과, 제 1 차 레이저 빔 조사공정시 형성된 결정영역에 비해 일부 영역에서는 그레인의 길이가 더욱 성장한 결정영역을얻을 수 있고, 또한 가로방향으로 새로운 결정영역(112f)이 더욱 발생하게 된다.
다음으로, 레이저 빔 조사공정을 연속으로 진행하게 되면 도 7d 내지 도 7e에 도시한 바와 같이, 앞서 설명한 바 대로 이전에 형성되었던 결정영역과 마스크의 투과영역 패턴(레이저 빔 패턴)이 겹치는 부분에서는 연속적으로 그레인(118)이 성장하는 결과를 얻을 수 있다.
상기 그레인의 성장길이는 한계가 없다. 왜냐하면, 상기 사각형상의 투과영역의 개수가 늘어날수록 그레인의 성장길이는 길어지기 때문이다.
반면, 하나의 마스크에 투과영역을 다수개 구성하였을 경우에는 각 투과영역 사이의 거리가 상기 그레인의 성장길이를 제한하게 된다.
도 7f에 도시한 바와 같이, 기판의 가로방향으로 어느 정도의 공정이 진행되면, 각 투과영역(세로로 정렬된 다수의 투과영역)에 의해 결정화가 진행되는 영역이 서로 만나는 부분이(120)이 발생하며, 이 부분에서는 그레인(118)이 연장하여 성장된다.
즉, 가로방향으로 결정화가 진행되면 상부 투과영역 패턴에 의해 결정화된 영역과, 마스크의 하부 투과영역 패턴(즉, 레이저 빔 패턴)이 겹쳐지는 부분(120)이 발생하게 되며, 이 부분에서 그레인(118)이 더욱 성장하게 된다. 반면 그레인의 성장길이가 동시에 제한되기도 한다.
가로방향으로 결정화를 더욱 진행하게 되면, 도 7g 내지 도 7h에 도시한 바와 같이, 일정한 너비(W1)를 가지고 결정영역이 진행된다.
상기 결정영역 내에서도 소자제작에 사용되는 소정의 성장길이(W2)를 가지는다수의 그레인 영역이 일방향으로 진행된다.
전술한 바와 같이, 가로방향으로의 결정화가 완료되면 Y방향으로 수 ㎜이동한 후, 전술한 바와 같은 동일한 방법으로 결정화를 진행하여, 기판의 전면적에 대한 결정화를 완료한다.
결과적으로, 도 7i에 도시한 바와 같이, 소정의 성장길이(W2)를 가지는 그레인 영역으로 구성된 폴리실리콘 층(122)을 얻을 수 있다.
-- 실시예 2 --
본 발명의 제 2 실시예에서는 상기 제 1 실시예에 비해 결정화 시간을 단축할 수 있는 방법을 제안한다.
도 8은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 마스크를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 상기 실시예 1과 다른 점은 마스크(120)에 구성되는 사각형상의 투과영역 패턴(N1,N2,N3)의 절곡되어 연장된 길이(O)가 더 길다는 것이다.
이러한 투과영역 패턴을 가지는 마스크를 이용하여 결정화를 진행하게 되면, 동일한 시간으로 비교하였을 경우 제 1 실시예 보다는 그레인의 성장길이를 길게 할 수는 없지만 좀더 넓은 면적을 결정화 할 수 있는 장점이 있다. (동일한 사각형상의 개수를 가지는 투과영역 패턴일 경우.)
전술한 구성에서, 상기 투과영역 패턴의 사각형상의 가로길이는 수백 ㎛∼수㎜의 값을 가지며, 상기 사각형상의 세로길이는 그레인의 최대성장 길이의 두배 보다 작거나 같은 값을 가지도록 형성한다.
이하, 도 9a 내지 도 9f를 참조하여 본 발명의 제 2 실시예에 따라 비정질 실리콘을 폴리 실리콘으로 결정화하는 방법을 설명한다.
먼저, 도 9a에 도시한 바와 같이, 1차 레이저빔 조사 공정을 진행하여 상기 마스크(도 8의 120)에 구성된 투과영역 패턴(122)의 제 1 영역(N1)과 제 2 영역(N2)과 제 3 영역(N3)에 대응하는 영역(124a,124b,124c)을 결정화한다.
이때, 상기 결정화된 영역은 제 1 그레인 영역(127a)과 제 2 그레인 영역(127b)으로 나누어 지며, 상기 각 영역에 속하는 그레인은 서로 그레인 바운더리가 부딪히는 시점인 충돌영역(127c)에서 결정성장을 멈추게 된다.
다음으로, 기판을 고정한 스테이지(stage)(미도시)또는 마스크를 가로방향으로 이동한다.(최대 수 ㎜로 이동이 가능함.)
이때, 상기 X-Y 스테이지(미도시) 또는 마스크는 상기 각 투과영역(122)의 가로길이(P)보다 작거나 같은 거리만큼 움직인다.
이와 같이 상기 스테이지 또는 마스크의 거리를 조정하게 되면, 도 9b에 도시한 바와 같이, 상기 마스크에 구성된 투과영역 패턴(122)의 제 1 영역(N1)과 제 2 영(N2)은 상기 결정화된 영역의 제 2 영역(124b)과 제 3 영역(124c)의 상부에 위치하게 된다.
이와 같은 상태에서, 2 차 레이저 빔 조사공정을 진행하게 되면, 도 9c에 도시한 바와 같이, 상기 제 2 결정영역(124b)과 제 3 결정영역(124c)중 겹치는 영역이 재 결정화된다.
이때, 상기 겹침영역(125)에서의 결정성장을 자세히 설명하면, 상기 제 2 영역과 제 3 영역의 각 제 1 그레인 영역(127a)에서 결정성장이 발생한다.(즉, 상기 마스크이 투과영역 패턴은 충돌영역(127c)을 포함하지 않는다 )
상기 결정성장의 길이는 도 9a의 도면에서, 상기 제 1 영역(124a)의 그레인이 부딪히는 선(127a)으로부터 상기 제 2 영역(124b)의 그레인이 부딪히는 선(127c)까지의 거리(9a의 Q : 높이)이다.
도 9d에 도시한 바와 같이, 기판의 가로방향으로 어느 정도의 공정이 진행되면, 각 투과영역에 의해 결정화가 진행되는 영역이 서로 만나는 부분이(126)이 발생한다..
즉, 가로방향으로 결정화가 진행되면 상부 투과영역 패턴에 의해 결정화된 영역과, 마스크(미도시)의 하부 투과영역 패턴(즉, 레이저 빔 패턴)이 겹쳐지는 부분(126)이 발생하게 된다.
다음으로, 도9d 내지 도 9f에 도시한 바와 같이, 가로방향으로 더욱 결정화를 진행하게 되면 일정한 너비(F)를 가지는 결정영역이 일방향으로 진행되는 결과를 얻을 수 있다.
상기 일 방향으로 결정영역이 완료되면 Y방향으로 수 ㎜이동하여, 전술한 바와 같은 동일한 방법으로 결정화를 진행하여, 기판의 전면적에 대한 결정화를 완료한다.
결과적으로, 도 9g에 도시한 바와 같이, 상기 결정영역 내에는 다수의 그레인 영역(128)이 존재하는 폴리실리콘 박막층(130)을 얻을 수 있다.
전술한 바와 같은 종래의 제 2 실시예는 상기 제 1 실시예와 동일한 조건일 경우(즉, 동일한 개수의 사각형상의 패턴을 가지고, 동일한 시간에 결정화를 진행하였을 경우), 좀더 빠르게 결정화를 이루는 것이 가능하다.
전술한 바와 같은 방법으로 비정질 실리콘을 결정화 할 수 있으며, 이러한 방법은 구동 소자 또는 스위칭 소자를 제작하는데 적용할 수 있다.
일반적으로 액정표시장치의 해상도가 높아지면 신호선과 주사선의 패드 피치가 짧아져 일반적인 구동회로 실장방법인 TCP(Tape carrier package)는 본딩(bonding)자체가 어려워진다.
그러나, 본 발명의 결정화 방법에 의한 그레인 성장길이는 최소 2㎛이하의 폴리실리콘으로 직접기판에 반도체 공정과 동일한 방법으로 구동 IC를 형성하는 것이 가능하여, 폴리실리콘으로 기판에 직접 구동회로를 만들면 구동 IC비용도 줄일 수 있고 실장도 간단해 진다.
도 10은 본 발명에 의한 제작방법으로 형성된 폴리실리콘층을 액티브층으로 하는 데이터 구동회로(134a)와 게이트 구동회로(134b)가 기판에 실장된
액정패널을 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 액정패널(130)은 크게 표시부(132)와 구동부(135)로 구성할 수 있으며, 상기 표시부에(132)는 스위칭 소자(미도시)가 구성되고, 상기 구동부에는 구동회로(134a,134b)를 구성하는 CMOS소자가 구성된다.
상기 CMOS소자(C)는 도시한 바와 같이, N형 트랜지스터(C1)와 P형 트랜지스터(C2)를 결합시킨 상보형 MOS소자이며 인버터로 동작하는 회로로서, 극히 작은 전력을 소모하는 장점이 있으므로 구동회로를 구성하는 구동소자로 사용된다.
상기 CMOS소자는 빠른 동작특성을 필요로 하므로 전술한 바와 같은 폴리실리콘층을 액티브층으로 사용하며, 상기 스위칭 소자 또한 폴리실리콘층을 액티브층으로 사용하게 되면 빠른 이동도(mobility)를 얻을 수 있기 때문에 액정패널의 화질이 개선되는 장점이 있다.
상기 구동소자와 스위칭 소자는 동시에 제작할 수 있으며 이하, 도면을 참조하여 간략히 설명한다.
이하, 도 11은 상기 스위칭 소자와 CMOS소자의 단면을 도시한 단면도이다.
도시한 도면의 좌측에 구성된 소자는 스위칭 소자(T)이고, 우측에 구성된 소자는 CMOS소자(C)이다.
이하, 상기 스위칭 소자와 CMOS소자의 제작공정을 간략히 설명한다.(스위칭 소자는 n형 트랜지스터로 제작한다.)
먼저, 스위칭 소자영역과 CMOS소자 영역이 정의된 투명한 절연 기판(150)상에 질화 실리콘(SiNX) 또는 산화 실리콘(SiO2)을 증착하여 버퍼층(bufferlayer)(152)을 형성한다.
다음으로, 상기 버퍼층(152)상부에 수소를 포함한 비정질 실리콘(a-Si:H)을증착한 후 탈수소화 과정을 거친다.
다음으로, 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 제 1 실시예 또는 제 2 실시예의 방법을 이용하여, 상기 탈수소화 과정을 거친 비정질 실리콘층을 결정화하여 폴리실리콘층으로 형성한다. 다음으로, 상기 폴리실리콘층을 소정의 형상으로 패턴한다.
상기 폴리실리콘층은 스위칭 소자영역(T)과 CMOS 소자영역(C)에 동시에 구성된다.
이때, 상기 각 소자영역(T,C)에 패턴된 폴리실리콘 층(154,156,158)은 각각 액티브 채널영역(154a,156a,158a)과 불순물 영역(154b,156b,158b)으로 정의된다.
다음으로, 상기 패턴된 폴리실리콘층(154,156,158)의 상부에 절연막(160)을 형성한 후, 상기 각 액티브 영역(154,156,158)의 상부에 게이트전극(162,164,166)을 형성한다.
다음으로, 상기 게이트 전극(162,164,166)이 형성된 기판(150)의 전면에 층간 절연막(168)을 형성한 후 이를 패턴하여, 상기 스위칭 소자(T)와 구동소자(n형 박막트랜지스터와 p형 박막트랜지스터)(C)의 각 불순물 영역(154b,156b,158b)을 노출한다.
다음으로, 상기 노출된 불순물 영역(154b,156b,158b)에 이온을 도핑하게 되는데, 상기 스위칭 소자(T)는 n형이고, 상기 구동소자(N) 중 제 1 소자(C1)가 n형 이므로 이들 영역을 제외한 나머지 영역은 포토레지스트와 같은 수단으로 가려서 이온을 도핑한다.
다음으로, 상기 n+이온이 도핑된 영역을 차단하고 상기 구동소자 중 제 2 소자(C2)의 불순물 영역(158b)에 p+이온을 도핑한다.
다음으로, 상기 각 소자의 불순물 영역과 접촉하는 각 소자의 소스전극(170a,172a,174a)과 드레인전극(170b,172b,174b)을 형성한다.
전술한 바와 같은 공정으로, 화소부의 스위칭소자(T)와 구동부의 CMOS 소자(C)가 제작되며, 상기 각 소자가 구성된 기판(150)의 전면에 절연막인 보호막(176)을 형성하고, 상기 스위칭 소자(T)의 드레인전극(170b)을 노출한다.
상기 각 드레인전극(170b)과 접촉하는 투명화소전극(178)을 형성하는 것으로 액정패널이 완성된다.
전술한 바와 같은 구동소자와 스위칭 소자의 액티브층을 본 발명에 따른 폴리실리콘 형성방법을 적용하여 제작하므로, 좀더 공정시간이 빨라지는 결과를 얻을 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 결정화 방법으로 비정질 실리콘을 폴리실리콘으로 결정화한다면 아래와 같은 효과가 있다.
기존의 SLS레이저 결정화에 있어서, 기판의 전면적을 결정화 하기 위해서 기판이 고정된 스테이지 또는, 기판 상에 위치하는 마스크를 ㎛단위로 미세 이동하여 결정화 하였지만, 상기 스테이지 또는 마스크를 미세이동하여 상기 마스크와 기판을 정렬하는데 걸리는 공정시간의 증가로 실제 양산에 적용이 어려운 문제점이 있었으나, 본 발명에서는 비정질 실리콘의 증착된 기판을 고정하는 동시에 기판의 이동을 ㎛단위의 미소이동이 아닌 ㎜단위로 이동하여 결정화 할 수 있기 때문에 결정화 공정을 진행하는 데 시간을 단축할 수 있다.

Claims (25)

  1. 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 준비하는 단계와;
    상기 기판을 연속측면 결정화(SLS) 장비에 장착하는데 있어서,
    레이저 발생장치와, 상기 레이저 발생장치에 대응하여 위치하는 고정수단과, 상기 고정수단과 레이저 발생장치 사이에 위치하고 차단영역과 다수개의 사각형상이 연속하여 일 방향으로 구성된 계단형상의 투과영역으로 구성된 마스크를 포함하는 연속측면 결정화(SLS)장비의 구성 중 상기 고정수단에 기판을 고정하는 단계와;
    상기 마스크에 레이저 빔을 조사하여, 상기 비정질 실리콘박막에 상기 마스크의 투과영역과 동일한 패턴의 레이저빔을 조사하는 단계와;
    상기 레이저빔이 조사된 영역이 완전 멜팅되어, 상기 멜팅영역과의 계면인 상기 비정질 실리콘의 양측에서 그레인이 각각 성장하여, 제 1 그레인영역과 핵생성 영역(또는 그레인 충돌영역)과 제 2 그레인영역으로 구성된 계단형상의 제 1 결정영역을 형성하는 제 1 결정화 단계와;
    상기 마스크를 상기 사각형상의 가로길이만큼 이동하여, 상기 마스크의 투과영역과 동일한 빔 패턴을 상기 기판에 조사한 후 재결정화 하여, 상기 제 1 결정영역과 일부 중첩된 부분의 그레인이 성장하고, 가로방향으로 새로운 결정영역이 형성되는 제 2 결정화 단계
    를 포함하는 폴리실리콘 결정화 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 가로방향으로 결정화 공정이 완료되면 상기 마스크 패턴을 세로방향으로 소정 이동하여, 가로방향의 최소위치에서 동일한 결정화 공정을 진행하여 상기 성장한 그레인에 연속하여 그레인을 더욱 성장하도록 하는 단계를 더욱 포함하는 폴리실리콘 결정화 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크에 구성된 계단형상의 투과영역을 정의하는 각 사각형상은 동일한 면적이고, 계단형상을 이루는 각 절곡되어 연장된 길이 또한 동일하게 구성된 폴리실리콘 결정화 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 절곡되어 연장된 길이는, 제 1 결정영역의 일부를 포함하여 겹져지는 빔패턴이 상기 제 1 결정영역의 핵생성 영역(그레인 충돌영역)을 포함할 수 있도록 하는 폴리 실리콘 결정화 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 고정수단은 X 방향 또는 Y방향으로 이동 가능한 폴리실리콘 결정화 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    마스크와 상기 고정수단의 이동거리는 수 ㎜인 SLS 결정화 방법.
  7. 비정질 실리콘 박막이 증착된 기판을 준비하는 단계와;
    상기 기판을 연속측면 결정화(SLS) 장비에 장착하는데 있어서,
    레이저 발생장치와, 상기 레이저 발생장치에 대응하여 위치하는 고정수단과,
    상기 고정수단과 레이저 발생장치 사이에 위치하고 차단영역과 다수개의 사각형상이 연속하여 일 방향으로 구성된 계단형상의 투과영역으로 구성된 마스크를 포함하는 연속측면 결정화(SLS)장비의 구성 중 상기 고정수단에 기판을 고정하는 단계와;
    상기 비정질 실리콘박막에 상기 마스크의 투과영역과 동일한 패턴의 레이저빔 을 조사하는 단계와;
    상기 레이저빔이 조사된 영역이 완전 멜팅되어, 상기 멜팅영역과의 계면인상기 비정질 실리콘의 상.하 양측에서 그레인이 각각 성장하여, 제 1 그레인영역과 제 2 그레인영역과, 상기 두 영역이 만나는 충돌영역으로 구성된 계단형상의 제 1 결정영역을 형성하는 제 1 결정화 단계와;
    상기 마스크를 상기 사각형상의 가로 길이만큼 이동하여, 상기 마스크의 투과영역과 동일한 빔 패턴을 상기 기판에 조사한 후 재결정화 하여, 상기 제 1 결정영역과 일부 중첩된 부분의 그레인이 성장하고, 가로방향으로 새로운 결정영역이 형성되는 제 2 결정화 단계와;
    상기 제 2 결정화 단계와 동일한 공정으로 기판의 가로방향으로 결정화를 진행하여 결정화 공정을 완료하는 단계
    를 포함하는 폴리실리콘 결정화 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크는 복수개의 계단형상의 투과영역이 상하로 정렬된 형태이며, 상기 계단형상의 투과영역 중 어느 하나의 투과영역의 최상층의 계단부의 투과영역이 그 상부의 계단형상의 투과영역 중 최하층의 계단부와 복수번의 마스크 이동 후 중첩되도록 하는 단계를 포함하는 폴리실리콘 결정화 방법.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 마스크에 구성된 계단형상의 투과영역을 정의하는 각 사각형상은 동일한 면적이고, 계단형상을 이루는 각 절곡되어 연장된 길이 또한 동일하게 구성된 폴리실리콘 결정화 방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 절곡되어 연장된 길이는, 상기 제 1 결정영역의 일부를 포함하여 겹쳐지는 빔패턴이 상기 제 2 그레인 영역과 충돌영역을 포함하지 않도록 하는 길이인 폴리실리콘 결정화 방법.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크와, 상기 고정수단은 X 방향 또는 Y방향으로 이동 가능한 폴리실리콘 결정화 방법.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 마스크와 상기 고정수단의 이동거리는 수 ㎜인 SLS 결정화 방법.
  13. 제 7 항의 결정화 방법으로 결정화된 폴리실리콘 액티브층과, 게이트전극과, 소스전극과 드레인전극을 포함하는 박막트랜지스터.
  14. 제 7 항의 결정화 방법으로 결정화된 폴리실리콘 액티브층과, 게이트전극과
    소스전극 및 드레인전극을 각각 포함하고 상기 액티층의 양측에 p+이온이 도핑된 p형 박막트랜지스터와, 상기 액티브층의 양측에 n+이온이 도핑된 n형 박막트랜지스터로 구성된 CMOS소자.
  15. 차단영역과 다수개의 사각형상이 연속하여 일 방향으로 구성된 계단형상의 투과영역을 포함하는 마스크를 통해 형성된 계단형상의 레이저빔 패턴.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 마스크에 구성된 계단형상의 투과영역을 정의하는 각 사각형상은 동일한 면적이고, 계단형상을 이루는 각 절곡되어 연장된 길이 또한 동일하게 구성된 폴리실리콘 결정화 방법.
  17. 절연 기판 상에 비정질 실리콘을 형성하는 단계와;
    복수개의 사각형상으로 구성된 계단형상의 레이저빔을 조사하여 비정질 실리콘을 완전용융시켜 제 1 결정영역을 형성하는 단계와;
    상기 제 1 결정영역에 가로방향으로 ㎜단위로 이동한 영역에 상기 계단형상의 레이저 빔을 조사하여 제 1 영역의 그레인을 성장시키는 제 2 결정영역을 형성하는 공정을 포함하는 측면성장 결정화 방법.
  18. 제 17 항에 있어서,
    상기 사각형상은 가로 길이가 수백 ㎛∼ 수 ㎜의 범위의 값을 가지고, 세로 길이는 수 ㎛의 길이를 가지도록 구성한 측면성장 결정화 방법.
  19. 제 17 항에 있어서,
    상기 제 2 결정영역 형성을 위한 가로방향의 이동거리는 사각형상의 가로길이 정도인 측면성장 결정화 방법.
  20. 제 17 항에 있어서,
    상기 사각형상의 레이저 빔의 세로길이는 그레인의 최대성장 길이의 2배 보다 크거나 같으며, 제 1 결정영역은 멜팅된 영역이 상하 양측에서 각각 성장한 다수의 그레인으로 구성된 제 1 그레인 영역과, 제 2 그레인 영역과, 상기 두 영역 사이에 존재하는 충돌영역 또는 핵생성 영역으로 구성된 측면성장 결정화 방법.
  21. 제 20 항에 있어서,
    상기 복수개의 사각형상이 연속하여 구성된 계단형상의 레이저 빔은 제 2 결정영역 형성 시 상기 핵생성영역 또는 충돌영역을 포함할 수 있을 정도로 절곡된 측면성장 결정화 방법.
  22. 제 17 항에 있어서,
    상기 사각형상의 레이저 빔의 세로 길이는 연속측면 결정의 최대성장 길이의 2배 보다 작거나 같으며, 제 1 결정영역은 멜팅된 영역이 상하 양측에서 각각 성장한 다수의 그레인으로 구성된 제 1 그레인 영역과, 제 2 그레인 영역과, 상기 두 영역 사이에 존재하는 충돌영역으로 구성된 측면성장 결정화 방법.
  23. 제 22 항에 있어서,
    상기 복수개의 사각형상으로 구성된 계단 형상의 레이저 빔은 제 2 결정영역 형성시 상기 충돌영역을 중첩하지 않을 정도로 절곡된 측면성장 결정화 방법.
  24. 제 23 항에 있어서,
    상기 계단형상의 레이저 빔은 복수개 상하로 배열되도록 사용하며, 한번의 가로방향으로의 결정화 공정을 통하여 균일한 성장길이의 그레인을 형성하는 공정인 측면성장 결정화 방법.
  25. 제 17항 및 제 24 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 레이저빔은 ㎜단위로만 이동하는 측면성장 결정화 방법.
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