KR20080060891A - 결정화용 마스크와 이를 이용한 결정화방법. - Google Patents

결정화용 마스크와 이를 이용한 결정화방법. Download PDF

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Abstract

본 발명은 실리콘의 결정화 방법에 관한 것으로, 특히 결정화와 동시에 이미 결정화된 영역의 결정립계 돌출부를 제거하는 공정이 동시에 진행될 수 있도록 하는 마스크와, 이를 이용한 결정화 방법에 관한 것이다.
본 발명의 특징은, 단일 마스크에 결정화를 위한 복수의 제 1 투과패턴과, 결정립계의 돌출부를 제거하기 위한 복수의 제 2 투과패턴을 동시에 구성하는 것을 특징으로 하며, 이를 통해 결정화 공정과 결정립계 돌출부 제거공정을 동시에 수행할 수 있다.
따라서, 결정립계의 돌출부를 제거하기 위한 별도의 공정이 필요치 않아 공정시간이 단축될 수 있는 장점이 있고 또한, 표면이 균일한 다결정 실리콘층을 형성할 수 있는 장점이 있다.

Description

결정화용 마스크와 이를 이용한 결정화방법.{A mask for Si crystallization and a methode of Si crystalling using the same}
도 1은 종래에 따른 레이저 빔 결정화 장비를 도시한 도면이고,
도 2는 탈수소화 과정을 거치고 일부분이 결정화된 비정질 실리콘막이 형성된 기판을 도시한 도면이고,
도 3은 다결정 실리콘(poly silicon)을 결정화하기 위해 사용되는 마스크를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 4a 내지 도 4c는 종래에 따른 폴리실리콘 결정화 공정을 도시한 공정 평면도이고,
도 5는 도 4c의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도 이고,
도 6은 본 발명에 따른 마스크를 개략적으로 도시한 평면도이고,
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 마스크를 이용한 결정화 공정을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 마스크 T1 : 제 1 투과패턴
T2 : 제 2 투과패턴 C: 차단부
본 발명은 측면성장 유도 결정화에 관한 것으로 특히, 특히 결정화와 동시에 이미 결정화된 영역의 결정립계 단차를 제거하는 공정이 동시에 진행될 수 있도록 하는 마스크와, 이를 이용한 결정화 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 실리콘은 비정질 실리콘(amorphous silicon)과 결정질 실리콘(crystalline silicon)으로 존재하게 된다.
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(leakage current))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 고상화 라함.)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 레이저빔 결정화 장비는 이하, 도 1에 도시한 바와 같다.
상기 레이저빔 결정화 장비(32)는 레이저 빔(34)을 발생하는 레이저 발생장치(36)와, 상기 레이저 발생장치를 통해 방출된 레이저 빔을 집속시키는 집속렌즈(40)와, 기판(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, projection lens)로 구성된다.
상기 레이저빔 발생장치(36)는 광원에서 가공되지 않은 레이저빔을 방출시키 고, 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 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 투과패턴(A)과, 레이저 빔을 차단하는 차단부(B)으로 구분된다.
상기 차단부(B)의 너비(투과패턴 사이의 거리)는 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 1의 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.
도 3은 결정화 공정시 사용되는 마스크를 개략적으로 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 마스크(50)는 빛의 투과 유.무에 따라 투과 영역(T)와 차단 영역(C)으로 나눌 수 있으며, 상기 투과 영역(T)은 일정한 형태 및 배열로 복수개 구성된다.
상기 투과 영역(T)은 가로 방향을 구성되는 막대 형상 이며 이때, 상기 투과패턴(T)의 세로 폭(즉, 빔 패턴의 너비)은 한 번의 레이저 조사공정에 의해 성장하는 그레인의 최대성장 길이의 두 배의 길이보다 작은 길이를 가지도록 구성하고, 상기 차단부(C)의 세로 폭(빔 패턴의 간격)은 투과패턴의 세로길이 보다 약간 작게 구성한다.
이와 같이 하면, 1차 레이저빔을 조사하였을 경우, 레이저 빔이 조사된 부분 과 조사되지 않은 부분의 양측 경계로부터 상기 레이저 빔이 조사되어 멜팅된 영역 내로 결정립(grain)이 각각 측면 성장하게 되고, 각 측면 성장한 그레인(grain)의 바운더리(boundary)가 충돌하면서 성장이 멈추게 된다.
결정화 공정 중, 상기 마스크(50)를 통과하여 상기 축소 렌즈(도 1의 42)에 의해 축소된 빔 패턴은 X축으로 움직이며 결정화를 진행한다. 이때 상기 이동경로는 상기 마스크(50)의 투과 영역(T)의 길이만큼 또는 이하의 길이만큼 즉, 상기 렌즈에 의해 축소된 패턴의 가로 길이 만큼 ㎜단위로 이동하며 결정화 공정을 진행한다.
이하, 도 4a 내지 도 4c를 참조하여, 종래에 따른 결정화 방법을 상세히 설명한다.
도 4a 내지 도 4c는 종래에 따른 비정질 선행막을 결정화 하는 공정을 도시한 공정 평면도이다. 이때, 도 3의 A부분에 대응하는 부분의 결정화 형상을 예를 들어 설명한다.
먼저, 도 4a에 도시한 바와 같이, 기판(60) 상에 비정질 선행막(62)을 형성하고, 탈수소화 공정을 진행한다.
다음으로, 상기 비정질 선행막(62)의 상부에 상기 도 3의 마스크(50)에 조사된 레이저 빔은 상기 축소렌즈(도 1의 42)를 통과하여 기판(60)에 닿게 된다.
이때, 상기 기판(60)에 조사된 레이저 빔의 형상은 상기 마스크(도 3의 50) 투과패턴(T)과 동일한 형상이다.
상기 마스크(도 3의 50)의 상부에서 1차 레이저빔이 조사되면 도시한 바와 같이, 상기 투과패턴에 대응하는 비정질 선행막(62)에 결정영역(B1,B2,B3)이 형성된다.
상기 레이저빔은 상기 비정질 선행막(62)이 완전히 녹는 완전용융 에너지대(complete melting energy level)를 사용한다.
상기 결정영역(B1,B2,B3)을 살펴보면 레이저빔이 닿은 영역과 닿지 않은 영역의 양측경계로부터 결정이 성장하여 중심에서 멈춘 상태임을 알 수 있다.
이때, 상기 결정영역(B1,B2,B3)은 각각 제 1 영역(E1)과 제 2 영역(E2)으로 나눌 수 있으며, 각각은 동일한 방향으로 성장한 결정립을 포함 한다.
전술한 바와 같은 1차 결정화 공정이 완료되면 가로방향을 제 2 및 제 3 차 결정화 공정을 진행하게 되는데, 도 4b와 도 4c에 도시한 바와 같이, 상기 마스크의 투과패턴(T)이 가로방향으로 이동하는 것과 같은 동작으로 레이저 빔을 조사하여 결정화 공정을 연속적으로 진행하게 된다.
한편 도 4c의 형상은 결정화가 두 번 진행된 것으로, 각 결정영역 사이(F)에 비정질막이 존재하는 것으로 도시하였지만, 상기 도 3의 마스크 전체를 사용하여 결정화 공정을 진행한다면 결정화가 진행되면서 어느 순간부터는 결정영역(B1,B2,B3)의 사이에 공간(F)이 존재하지 않고 모두 결정화가 진행될 수 있다.
전술한 바와 같은 결정화 공정을 완료하면 상기 비정질 선행막(62)은 기판(60)위에서 모두 결정화되고, 소자를 제작하는 공정순서에 따라 박막트랜지스터의 액티브 패턴으로 형성될 것이다.
그러나, 이러한 스위칭 소자를 포함한 액정패널을 구동하게 되면, 화질상 줄 무늬 얼룩 및 패널 신뢰성에 문제가 발생 하였는데, 이러한 문제의 원인은 상기 결정 영역(B1,B2,B3)의 제 1 영역(E1)과 제 2 영역(E2)이 만나는 부분(E3)에 그 원인이 있었다.
이에 대해 이하, 도 5를 참조하여 설명한다.
도 5는 도 4c의 Ⅳ-Ⅳ를 따라 절단한 단면도이다.
앞서 언급한 바와 같이, 결정영역(B3)은 제 1 영역(E1)과 제 1 영역(E2)으로 나눌 수 있으며, 상기 제 1 및 제 2 영역(E1,E2)에 속하는 결정립(grain: 64a,64b)들은 서로 마주보는 방향으로 성장하게 되며 결국, 서로의 결정립계(grain boundary : 66a,66b)가 충돌하면서 성장이 멈추게 된다.
이때, 상기 결정립 계(66a,66b)가 충돌하는 부분(E3)은 다른 부분에 비해 위로 돌출되어 단차진 형상이 된다.
상기 돌출된 형상은 도 4c에 보이는 바와 같이 일 방향으로 진행될 것이고, 이는 상.하로 규칙성을 띄며 존재하게 될 것이다.
전술한 바와 같이 돌출부가 존재하는 다결정 실리콘층을 패턴하여, 스위칭 소자의 액티브 층으로 사용한다면, 상기 결정층의 돌출부는 스위칭 소자의 채널특성에 좋지 않은 영향을 미치게 될 것이다.
따라서, 종래에는 상기 스위칭 소자를 사용한 액정패널에 화질상의 줄무늬 얼룩이 발생하였고 또한, 소자의 동작이 불안정하여 액정패널의 신뢰성이 저하되는 문제가 있었다.
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 제안된 것으로, 결정화 공정과 동시에, 이미 결정화된 영역에 존재하는 결정립계의 돌출부를 제거할 수 있도록 하는 새로운 형태의 마스크를 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 마스크를 이용한 결정화 방법을 제안하는 것을 제 2 목적으로 하고, 전술한 마스크를 이용한 결정화 공정을 통해 표면이 균일한 다결정 실리콘층을 형성하는 것을 제 3 목적으로 한다.
전술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 마스크는 제 1 영역과 제 2 영역으로 구분되고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 각각 복수의 제 1 투과패턴과 제 2 투과패턴으로 포함하며, 좌측 제 1 영역의 투과패턴은 결정립계의 돌출부를 완화하기 위해 사용되고, 우측 제 2 영역의 투과패턴은 비정질 선행막의 결정화를 위해 사용되는 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 영역에 구성된 복수의 제 2 투과패턴은 가로방향으로 구성된 막대 형상이며,
이러한 막대 형상의 제 2 투과패턴이 세로 방향으로 복수개 이격된 제 1 그룹과, 상기 제 1 그룹의 제 2 투과패턴 사이에 대응하여 위치하고 세로 방향으로 이격된 제 2 그룹으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 투과패턴의 세로폭은 1.8㎛~2.0㎛ 이고, 제 1 투과패턴간 거리는 0.4㎛~0.8㎛인 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 영역을 이루는 복수의 제 1 투과 패턴은 가로방향으로 구성된 막대 형상이며, 이러한 막대 형상의 제 1 투과패턴이 세로 방향으로 복수개 이격하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 투과패턴은 세로폭이 2.5㎛~3㎛인 것을 특징으로 한다.
전술한 마스를 이용한 다결정 실리콘의 결정화 방법은 기판을 준비하는 단계와; 상기 기판 상에 비정질 선행막을 형성하는 단계와; 상기 비정질 선행막의 상부에 상기 마스크를 위치시키고, 상기 마스크의 상부로 부터 레이저 빔을 조사하여, 상기 제 2 영역의 제 2 투과패턴에 대응하는 비정질 선행막을 결정화 하고, 상기 제 1 영역의 제 1 투과패턴에 대응하는 비정질 선행막은 표면만을 녹이는 단계와; 상기 마스크를 가로방향으로 이동하고, 마스크의 상부로 레이저빔을 조사하여, 상기 제 2 영역의 제 2 투과패턴에 대응하는 비정질 선행막을 결정화 하고, 상기 제 1 영역의 제 1 투과패턴은 상기 제 2 영역에 의해 이미 결정화된 영역의 표면을 녹여 결정화된 영역에 형성된 결정립계의 돌출부를 완화하는 단계와; 전술한 결정화 공정을 가로방향으로 연속하여 실시함으로써, 표면에 결정립계의 돌출부가 존재하지 않는 다결정 실리콘층을 형성하는 단계를 포함한다.
상기 제 2 영역에 구성된 복수의 제 2 투과패턴은 가로방향으로 구성된 막대 형상이며, 이러한 막대 형상의 제 2 투과패턴이 세로 방향으로 복수개 이격된 제 1 그룹과, 상기 제 1 그룹의 제 2 투과패턴 사이에 대응하여 위치하고 세로 방향으로 이격된 제 2 그룹으로 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 투과패턴의 세로폭은 1.8㎛~2.0㎛ 이고, 제 2 투과패턴간 거리는 0.4㎛~0.8㎛인 것을 특징으로 하며, 상기 제 1 영역을 이루는 복수의 제 1 투과 패턴은 가로방향으로 구성된 막대 형상이며, 이러한 막대 형상의 제 1 투과패턴이 세로 방향으로 복수개 이격하여 구성된 것을 특징으로 한다.
상기 제 2 투과패턴은 세로폭이 2.5㎛~3㎛인 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 SLS 결정화방법을 아래의 실시예를 통해 상세히 설명한다.
-- 실시예 --
본 발명에 따른 결정화용 마스크는 결정화를 위한 제 1 투과패턴과, 결정립계의 돌출부를 제거하기 위한 제 2 투과패턴이 동시에 설계된 구조인 것을 특징으로 한다.
도 6은 본 발명에 따른 마스크를 도시한 평면도이다.
도시한 바와 같이, 발명에 따른 마스크(100)는 차단부(C)에 복수의 투과패턴(T1,T2)이 구성된다.
이때, 상기 마스크(100)를 동일한 형태의 복수의 제 1 투과패턴(T1)이 구성된 제 1 영역(MA1)과, 복수의 제 2 투과패턴(T2)이 구성된 제 2 영역(MA2)으로 구성하는 것을 특징으로 한다.
상기 제 1 영역(MA1)은 가로 방향으로 구성된 막대 형상의 제 1 투과패턴(T1)이 세로방향으로 이격되어 구성된 것을 특징하고, 상기 제 2 영역(MA2)은 가로방향으로 구성된 막대 형상의 제 2 투과패턴(T2)이 세로 방향으로 이격된 제 1 그룹(G1)과, 상기 제 1 그룹(G1)에 속하는 제 2 투과패턴(T2)의 사이에 대응하여 위치하고 세로 방향으로 이격된 제 2 그룹(G2)으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제 1 영역(MA1)의 제 1 투과패턴(T1)은 이미 결정화된 영역의 결정립계 돌출부를 제거하기 위한 것이고, 상기 제 2 영역(MA2)의 제 2 투과패턴(T2)은 결정화를 위한 것이다.
상기 제 1 영역(MA1)과 제 2 영역(MA2)에 속하는 투과패턴(T1,T2)은, 투과패턴(T1,T2)의 폭과 투과패턴 간 거리가 약 3:1의 비율로 설계되며, 상기 제 1 영역(MA1)에 속하는 제 1 투과패턴(T1)의 폭은 1.8㎛~2.0㎛인데 반해, 상기 제 2 영역(MA2)에 속하는 제 2 투과패턴(T2)의 폭은 2.5㎛~3㎛이다.
이때, 상기 제 2 투과패턴 사이의 간격은 0.4㎛~0.8㎛에 불과하므로, 복수의 제 1 투과패턴(T1)은 다수의 슬릿이 구성된 형태로 보아도 좋다.
따라서, 상기 제 2 영역(MA2)에 속하는 제 2 투과패턴(T2)을 통과하는 레이저 빔은 원래의 에너지 밀도 즉 완전 멜팅 영역대(complete melting level)의 에너지를 그대로 유지하지만, 상기 제 1 영역(MA2)에 속하는 복수의 제 1 투과패턴(T1)을 통과한 레이저 빔은 회절하여 그 에너지 밀도가 상당히 낮아진다.
그러므로, 상기 제 1 영역(MA1)에 속하는 복수의 제 1 투과패턴(T1)은 빛의 회절을 통해 이미 결정화된 영역의 표면을 살짝 녹이는 정도이며 이를 통해, 결정립계의 돌출부가 녹아 그 높이가 완화되는 결과를 얻을 수 있다.
전술한 마스크를 이용한 측면 결정화 방법은 앞서 도 1에 언급한 레이저빔 결정화 장비를 이용하게 되며 앞서 언급한 바와 같이, 결정화 공정은 한 방향으로 진행되기 때문에, 공정 중 상기 마스크(100)에 레이저 빔이 조사되면 상기 제 2 영역(MA2)에 대응하는 비정질 선행막(미도시)은 결정화가 진행될 것이고, 상기 제 1 영역(MA1)은 상기 마스크(100)의 제 2 영역(MA1)에 의해 이미 결정화된 영역의 표면을 살짝 녹이고 이를 재결정화 하는 공정이 진행될 것이다.
따라서, 한번의 레이저빔 조사시, 동일한 영역은 아니지만 동일 기판(미도시)에서 결정립계 완화 공정과 결정화 공정을 동시에 진행하는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 공정 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 마스크를 이용한 결정화 공정을 설명한다.
도 7a 내지 도 7c는 본 발명에 따른 레이저빔 결정화 장비를 이용한 결정화 방법을 공정순서에 따라 도시한 공정 단면도이다.
도 7a에 도시한 바와 같이, 기판(200)상에 비정질 선행막(202)을 형성하고, 탈수소화 공정을 진행한다.
도 7b에 도시한 바와 같이, 상기 비정질 선행막(202)의 상부에 앞서 언급한 도 6의 마스크(100)를 위치시키고, 상기 마스크(100)의 제 1 및 제 2 투과패턴(T1,T2)으로 레이저 빔을 조사한다.
이때, 상기 마스크(100)의 제 2 영역에 속하는 제 2 투과패턴(T2)에 대응하는 비정질 선행막(204)은 결정화가 진행되어, 상기 제 2 투과패턴(T2)에 대응하는 부분에 결정영역(B1,B2,B3)이 형성되고, 상기 제 1 영역에 대응하는 부분은 비정질 선행막(204)의 표면만을 살짝 녹이게 되고, 녹은 부분은 급속히 냉각되면서 불규칙 한 미세결정(미도시)이 형성될 것이다.
왜냐하면, 앞서 언급한 바와 같이, 상기 마스크의 제 1 영역에 해당하는 투과패턴의 폭이 1.8㎛~2.0㎛에 불과하므로, 레이저빔이 이러한 슬릿형태의 제 1 투과패턴(T1)을 통과하게 되면 회절하여 자체의 에너지가 감소된다.
즉, 에너지 밀도가 낮아져 상기 제 2 영역의 제 2 투과패턴(T2)을 통과한 레이저 빔이 완전멜팅영역대(complete melting energy level)의 에너지라면, 상기 제 1 영역의 제 1 투과패턴(T1)을 통과한 레이저 빔은 이 보다 훨씬 낮은 에너지를 가지게 되어, 이미 결정화된 영역 또는 비정질 선행막의 표면만을 살짝 녹이는 정도가 될 수 있다.
이러한 특징을 가지는 마스크(M)를 이용하여 가로방향으로 결정화 공정을 진행하며, 결정화가 어느 정도 진행되면 상기 마스크(100)의 제 1 영역은 마스크(100)의 제 2 영역에 의해 이미 결정화된 영역(B1,B2,B3)에 대응되며, 레이저 빔이 조사되면 이미 결정화된 영역은 표면만 살짝 녹고 다시 재결정화 된다.
이때, 이미 결정화된 영역(B1,B2,B3)을 녹이는 것이므로 결정 상태에 영향을 주지 않으며 다만, 앞서 마스크의 제 2 영역에 의해 결정화된 영역에 존재하는 결정립계의 돌출부(N)를 녹임으로써 이를 완화시키는 기능을 하게 된다.
따라서, 동일한 레이저 빔이 조사되면 비록 동일한 영역은 아니지만 동일 기판에서 상기 마스크(100)의 제 2 영역은 결정화를 진행하고, 상기 마스크의 제 1 영역은 결정립계의 돌출부(n)를 완화하는 역할을 하게 된다.
결국, 동일한 영역을 기준으로 생각해 볼 때, 1차 레이저빔 조사로 결정화가 진행되고, 2차 레이저빔 조사로 결정립계의 돌출부가 완화되는 것이다.
도 7c에 도시한 바와 같이, 전술한 바와 같은 공정으로 결정화가 완료되면 , 결정립계가 서로 마주치는 부분(M)에서 돌출부가 존재하지 않는 균일한 다결정 실리콘층을 형성할 수 있다.
이상으로, 본 발명에 따른 마스크를 이용하여 결정립계의 돌출부가 완화된 다결정 실리콘층을 제작할 수 있다.
따라서, 본 발명에 따른 마스크를 이용하여 결정화를 진행하게 되면, 다결정 실리콘층의 표면에 결정립계의 부딪힘에 의한 돌출부가 존재하지 않는 다결정 실리콘층을 형성할 수 있는 효과가 있다.
또한, 전술한 다결정 실리콘을 이용하여 소자를 제작하면 구동특성이 안정될 수 있기 때문에, 이를 이용한 액정패널의 신뢰성 개선 및 패널의 이미지 불량을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (10)

  1. 좌측 제 1 영역과 우측 제 2 영역으로 구분되고,
    상기 제 1 및 제 2 영역은 각각 복수의 제 1 투과패턴과 제 2 투과패턴으로 포함하며, 좌측 제 1 영역의 투과패턴은 결정립계의 돌출부를 완화하기 위해 사용되고, 우측 제 2 영역의 투과패턴은 비정질 선행막의 결정화를 위해 사용되는 결정화용 마스크.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 영역에 구성된 복수의 제 2 투과패턴은 가로방향으로 구성된 막대 형상이며,
    이러한 막대 형상의 제 2 투과패턴이 세로 방향으로 복수개 이격된 제 1 그룹과, 상기 제 1 그룹의 제 2 투과패턴 사이에 대응하여 위치하고 세로 방향으로 이격된 제 2 그룹으로 구성된 것을 특징으로 하는 결정화용 마스크.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 투과패턴의 세로폭은 1.8㎛~2.0㎛ 이고, 제 1 투과패턴간 거리는 0.4㎛~0.8㎛인 결정화용 마스크.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 영역을 이루는 복수의 제 1 투과 패턴은 가로방향으로 구성된 막대 형상이며,
    이러한 막대 형상의 제 1 투과패턴이 세로 방향으로 복수개 이격하여 구성된 것을 특징으로 하는 결정화용 마스크.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 투과패턴은 세로폭이 2.5㎛~3㎛인 것을 특징으로 하는 결정화용 마스크.
  6. 좌측 제 1 영역과 우측 제 2 영역으로 구분되고, 상기 제 1 및 제 2 영역은 각각 복수의 제 1 투과패턴과 제 2 투과패턴으로 포함하며, 좌측 제 1 영역의 투과패턴은 결정립계의 돌출부를 완화하기 위해 사용되고, 우측 제 2 영역의 투과패턴은 비정질 선행막의 결정화를 위해 사용되는 결정화용 마스크를 이용한 결정화 방법은,
    기판을 준비하는 단계와;
    상기 기판 상에 비정질 선행막을 형성하는 단계와;
    상기 비정질 선행막의 상부에 상기 마스크를 위치시키고, 상기 마스크의 상부로 부터 레이저 빔을 조사하여, 상기 제 2 영역의 제 2 투과패턴에 대응하는 비정질 선행막을 결정화 하고, 상기 제 1 영역의 제 1 투과패턴에 대응하는 비정질 선행막은 표면만을 녹이는 단계와;
    상기 마스크를 가로방향으로 이동하고, 마스크의 상부로 레이저빔을 조사하여, 상기 제 2 영역의 제 2 투과패턴에 대응하는 비정질 선행막을 결정화 하고, 상기 제 1 영역의 제 1 투과패턴은 상기 제 2 영역에 의해 이미 결정화된 영역의 표면을 녹여 결정화된 영역에 형성된 결정립계의 돌출부를 완화하는 단계와;
    전술한 결정화 공정을 가로방향으로 연속하여 실시함으로써, 표면에 결정립계의 돌출부가 존재하지 않는 다결정 실리콘층을 형성하는 단계
    를 포함하는 다결정 실리콘 결정화 방법.
  7. 제 6 항에 있어서
    상기 제 2 영역에 구성된 복수의 제 2 투과패턴은 가로방향으로 구성된 막대 형상이며,
    이러한 막대 형상의 제 2 투과패턴이 세로 방향으로 복수개 이격된 제 1 그룹과, 상기 제 1 그룹의 제 2 투과패턴 사이에 대응하여 위치하고 세로 방향으로 이격된 제 2 그룹으로 구성된 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 결정화 방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 투과패턴의 세로폭은 1.8㎛~2.0㎛ 이고, 제 2 투과패턴간 거리는 0.4㎛~0.8㎛인 다결정 실리콘 결정화 방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 영역을 이루는 복수의 제 1 투과 패턴은 가로방향으로 구성된 막대 형상이며,
    이러한 막대 형상의 제 1 투과패턴이 세로 방향으로 복수개 이격하여 구성된 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 결정화 방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 2 투과패턴은 세로폭이 2.5㎛~3㎛인 것을 특징으로 하는 다결정 실리콘 결정화 방법.
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