TWI280552B - Method for forming polycrystalline silicon film - Google Patents

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TWI280552B TW093126772A TW93126772A TWI280552B TW I280552 B TWI280552 B TW I280552B TW 093126772 A TW093126772 A TW 093126772A TW 93126772 A TW93126772 A TW 93126772A TW I280552 B TWI280552 B TW I280552B
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Eok-Su Kim
Ho-Nyeon Lee
Myung-Kwan Ryu
Jae-Chul Park
Kyoung-Seok Son
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Boe Hydis Technology Co Ltd
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Description

1280552 五 發明說明（1) i本發明所屬之技術領域 _职不斋之寧、皮 於一種形成多晶矽膜以製造多晶矽ϋ，戌，特 Γ本益4士 Μ 1 專月美電晶體的 Κ關 方法。 本發明係關於一種液晶顯示器之 種形成多晶石夕膜以费法；^曰％ # &方法， 先前技術 用來作為液晶顯示器或有機光放 膜電晶體（TFT )，县担也亦^ 研賴示器 的薄膜電晶體（TFT)，是提升平面顯干之交換 j元件…，遷移率或漏電流，」種、二敦能的一種'件 危之基本要素，視提供電荷載子 ：：薄膜 主 變。也就是，遷移率或漏電流也 主動層的狀能：欵 膜m結構而有所不同。在目前市面1主動層 不器* ’薄膜電晶體之主動層大多以非：上可見之、夜曰涛 然而，包含非晶矽作為主動層之=矽製成。曰曰顯 :$大約0. 5 cmVVs之低遷移率；因此晶:薄犋電晶體， 問題。也就是，液晶顯示器中周斤件，1能會= 然而非晶石夕薄膜電晶體無法以元件必須以 所需之運作速度1此，如果3 Ϊ晶顯示器之 又，一包含多晶石夕作為主動:牛之y會產生問題。電 J有二約數十或數百cm2/Vs的高遷，二夕莫電晶體， 顯不器之周邊電路所需之高運作。0此可因應液晶 基板上形成多晶矽薄膜電晶體， ^此，經由在破璃 及用於周邊電路之驅動元件。 ^ X仵像素交換元件 在形成像素區時同步形成 二2路之驅動元件可 此不而周邊電路之模組製 1280552 ------ 五、發明說明（2) 私，並且可減少周邊電路之驅動元件的費用。 用比t於多晶矽薄膜電晶體具有高遷移性，它可以 電Π 電晶體更小之尺寸製造。而且，由於周邊 時彤ώΊ T件和像素區之交換元件，可經由製程整合同 日曰俨ί 12 輕易實現微設計原理，使得非晶矽薄膜電 日日體液日日顯不器可提供高解析度之影像。 ®二匕ΐ L由於多晶矽薄膜電晶體具有較佳之電流特性， =合作為有機光放射顯示器之驅動元件丄顯示器 一代之平面顯示器。因此，針對多晶石夕薄膜電晶體 ，：2極進行，經由在玻璃基板二 多晶矽薄膜電晶體。 / ^ 於玻璃Γ反i形成多晶石夕膜，-非”膜被配置 r, $ί" θ >並且實施一針對該非晶矽膜之熱處理製 ^ "日日化該非晶矽膜。然而，在此情況下，如果製程 溫度超過攝氏600度，斑璁其妃丄斗人 _ 信賴度和良率之降低 基板也终會變形’因此造成可 S矽】此’建議使用一種準分子雷射製程，用以晶化該非 日日石夕膜’而不會對玻璃其4 用-連續橫向結：；=板广。成熱損，…卜，又建議使 束之ΐϊΐ ΐ ”結晶法’#晶矽經由使用-提供雷射光 矽而形成』：t二衝層和一具有狹縫圖形的光罩晶化非晶 败在情況下，多晶石夕之晶化狀態可能視雷射光 束之：：路徑和光罩之形狀而有所不同。 上述連績橫向結晶法，一多晶矽膜首先形成，而 $ 9頁
五、發明說明（3) 下一個多晶 程、三次照 而生長D 矽膜係 射製程 鉍由使用一方向性势 及η次照射製程，以二次照射製 W f晶矽膜為基準 三次照 射之狹縫圖 晶^夕晶粒， 出物，因此 止。此外， 由第一次昭 、一、、、 兩邊朝橫向 止生長。另 粒依據由第 長，當相互 然而， 之晶粒相互 能會停止， 可能受到限 【本發明之 因此， 題，而本發 能在使用三 本發明 能在使用三 射連續 形生長 在傳輸 多晶碎 在三次 射時生 生長之 外，在 一次和 接觸時 根據上 接觸時 因此無 制，多 内容】 本發明 明之一 次照射 橫向結 ’亦或 區之中 晶粒之 照射之 長之多 夕晶碎 三次照 第二次 ’它們 述三次 ’它們 法長成 晶石夕薄 晶法之第 由傳輸區 央部份相 生長可在 第二次照 晶石夕晶粒 晶粒互相 射中之第 照射時生 也許會停 照射連續 由傳輸區 最大。因 膜電晶體 次照射時，由第 之兩邊 互接觸 傳輪區 射時， 而生長 接觸時 三次照 長之多 止生長 橫向結 之兩邊此，多 之效能 朝橫向生長之多 ’並且形成一突 之中央部份停 多晶石夕晶粒依據 ’當由傳輸區之 ’它們也許會停 射時，多晶碎晶 晶矽晶粒而生 晶法，當多晶矽 朝橫向之生長可 晶矽晶粒之大小 亦受到限制。 在於解決前述發生於先前技術中的問 目的在提供一種多晶矽膜之形成方法， 連續橫向結晶法時讓多晶矽晶粒變得最 之另一目的在提供一種形成多晶矽膜之方法， 次照射連續橫向結晶法時經由讓多晶矽晶粒變
1280552 五、發明說明（4) 得最大’而提升薄膜電晶體之性能- 以# = 成上述目標’因此提供一種經由晶化非晶石夕膜 照= 法，係經使用：？設光罩將雷射光束 ’卜日日石夕膜上’該非晶矽膜藉由夾置一緩衝層於 = f成。該方法包括下列步驟：i)將該預設光罩分' 列之：第一至第三照射區，這些照射區具有交替排 ϋΐ!? 非傳輸區，其中第一照射區之傳輸區對應第 第:昭=非傳輪區而放置’第一照射區之非傳輸區對應 與第！I昭Γ之傳輸區而放置，第一照射區之傳輸區的邊緣 二值二二f區之傳輸區的邊緣相互重疊，另外第三照射區 列；二應、第— > 第二照射區之傳輸1的中央部份而排 第一至1 \使用具光罩圖形之光罩，對於玻璃基板實施 弟η次雷射製程，將該玻璃基板移動預定距離，因 日日化所述非晶矽膜。 束照：：i:明之具體實施例，同步晶核作用在-雷射光 由將雷射#由t第二照射區之傳輸區時發生，非晶矽膜經 被晶化為夕曰、過第三照射區之傳輸區照射在非晶矽上， 第二昭射二日日石f膜。第三照射區之傳輸區的厚度比第一和 =之傳輪區的厚度小。 完全融解i:::j,實施例，實施-雷射製程，用足以 衝持續延長W ^ $夕晶矽膜之能量，並且經由使用一脈 【本發明ί 脈衝持續時間。 、 將 > 照附加圖示說明本發明之具體實施例。
^乃之實施方式】 1280552 五、發明說明（5) 依 據 本發 明 之 —- 技 術 原 橫 向 結 晶 法 被 晶 化 5 用 以 形 之 形 狀 改 變 ， 係 由 於 形 成 於 習 見 方 法 形 成 之 多 晶 矽 膜 的 也 就 是 根 據 連 續 橫 向 之 晶 粒 在 多 晶 矽 膜 之 中 央 相 此 時 多 晶 矽 晶 粒 之 大 小 光 束 傳 輸 路 徑 之 狹 縫 圖 形 的 有 詳 細 說 明 ) 提 供 融 雷 射 光 較 薄 因 此 由 狹 縫 圖 形 之 兩 度 減 小 5 以 致 於 晶 粒 之 生 長 於 多 晶 矽 膜 之 晶 粒 大 小 也 許 因 此 當 實 施 本 發 明 之 圖 形 會 被 分 為 三 區 其 中 第 區 第 二 照 射 區 具 有 與 第 及 與 第 一 照 射 區 之 傳 成 傳 輸 區 之 狹 縫 圖 形 之 厚 度 步 的 晶 核 作 用 也 許在 該 狹 縫 照 射 區 在 預 定 部 分 形 成 J 照 射 區 的 預 定 部 分 再 度 被 橫 向 生 長 〇 々里田弟 π乐 理，非晶矽經由三次照射連續 成多晶矽。此時，一光罩圖形 多晶矽膜之晶粒，其大小比以 晶粒更大。 結晶法，由多晶矽膜兩邊生長 互接觸，使得晶粒停止生長。 與提供熔解非晶矽之用的雷射 厚度有關。一般而言，雖然未 束傳輸路徑之狹縫圖形的厚度 邊朝橫向生長之晶粒的生長長 大小亦減小。由於這樣，形成 會受到限制。 三次照射製程時，光罩之光罩 一照射區具有傳輸區和非傳輸 照射區之非傳輸區對應之傳輸 區對應之非傳輸區。此外，形 比習見狹縫圖形更大，因此同 圖形之中央產生。另外，第三 其中產生同步晶核之第一和第 融解’而且晶粒在預定部位朝 隨著以習見方法生長之晶粒'的斤生長之晶粒大小: 發明方法可形成一具有大晶粒丄：：：增：。：果1 夕晶矽膜，藉此提昇多^
第12頁 1280552 ----^、 五、發明説明（6) 矽薄膜電晶體之效能。 以下將參照第1和第3圖，詳細說 x ^ ^ B 凡月根據本發明使用連 續橫向結晶法形成多日日矽蜞之方法。 立中，第1圖係根據本發明之一 ^ ” 七水中之#置 具體貫施例顯示用於 / a七水Φ之#薑 丹體貫施例顯示用於 多晶梦膜形成2中=’第2圖係根據本發明之一具 體實施例說明多曰曰夕胲之形成方法，第3 明之-具體實施例形成之多晶石夕膜的微結構…… 參照！\圖二。用，於Λ發明之具體實施例之形成多晶 石夕膜方ttiUt個具有預設光罩圖形的區 域，也就U第一〜：些照射區分別具有由狹縫圖 形所！ ί=ίν:ΓΛ狹縫圖形形成之非傳_， 它們父替的排列在光罩3 〇之長轴方向上。 詳言之，第-照射區含有交替排列之傳輸 輸區Β。此時’傳輸區Α之厚度d足以讓同步晶核作用能： 在其。產生。又’產生同步晶核作用之區 晶核區]丄必須設計為具有足夠之厚度(1，如此 稱^ 可經由第二照射製程而完全被融曰 晶矽-起形《。 1且以&向生長之多
和第 照射區相類似，黛-0¾ I- A a 輸區A和非傳輸區B。第-昭^二古區^ 3交替排列之傳 和非傳輸區B。第- Λ有交替排列之傳輸區A 傳輸區B而放置= 對應第-照射區之非 之傳輸區B而放置。此夕卜；4專輸區A對應第-照射區 與第-照射區之各傳輸ε “勺；：射區之各傳輸區的邊緣 合得輸QA的邊緣相互重疊，以讓晶粒
1280552
續的生長。和第一照射區之傳輸區A 一樣，第二照 傳輸區應具有足夠的厚度d，如此同步晶 可: 中央部分產生。 ~』在其 和第一和第二照射區相類似，第三照射區亦包 排列，傳輪區A和非傳輪區B。然而，第三照射區之 對應第-和第二照射區之傳輸區的中央部份而排列，豆； 第一和第二照射區之晶核區由於晶粒之橫向生長而為 晶矽區。較佳的情況下，第三照射區之傳輸、 晶核區之厚度大一些。 J旱度比 當實施連續橫向結晶法時，各照射區之長度與 形之位移距離一致。 、 以下將參照第2圖說明根據本發明使用光罩3〇 晶矽膜之方法。 X / 一參照，2圖，一緩衝層22在玻璃基板2〇上形成，其中 含有一具氧化矽、氮氧化矽或氮化矽等矽之氧化層或氮化 層成一包含鋁、銅、銀、鈦或鎢等之金屬層，及一金屬氮 曰或金屬氧化層。接著，一非晶矽膜24被置於該緩衝層
然後，含有如第i圖所示之光罩圖形的光罩3〇排列於 =矽fe24上。在此狀態下，經使用一含有足夠能量之脈 =射光束，該光束足以完全融解相對應之非晶矽膜24的 曰曰石夕區’對非晶石夕膜24實施第—雷射製程μ。 麵命此時，雷射光束只有穿過第一照射區之傳輸區A，而 田射照射之非晶矽膜24的非晶矽區完全融解。此外，已
第14頁 1280552 五、發明說明（8) 融解之非晶 晶喊及晶粒 周邊部分發 形成於各融 向生長停止 生長，直到 此獲得含有 接著， 致之預定距 雷射光束照 部分，例如 前述狀況相 的溫度，隨 粒之橫向生 生。此時， 為基礎朝橫 述’由已融 中央的晶核 根據本發明 作用在已融 之多晶矽是 第一和 卓一和第二 之多晶碎， 矽的溫 之生長 生。尤 解區之 。因此 同步晶 大型晶 玻璃基 離’而 射在未 受到第 同，已 著時間 長，也 由於晶 向生長 解區之 區相互 ’所述 解區之 有可能 第二雷 區而從 也許會 度隨著時間 ，可能會從 其，從已融 中央的晶核 ，根據本發 核作用在已 粒之多晶矽 板2 0被移動 且實施第二 受第一雷射 一雷射製程 完全經第二 降低，因此 許會由已融 粒以經由第 ，它們可以 兩邊生長之 接觸，使得 晶粒也許會 中央部分產 的。 射照射製程 已熔解區之 與含有小型 降低， 經雷射 解區之 區相互 明，所 融解區 是有可 了與光 雷射製 製程晶 晶化之 雷射製 ’非晶 解非晶 一雷射 持續的 晶粒， 晶粒停 朝橫向 生，因 因此非 照射之 兩邊生 接觸， 述晶粒 之中央 能的。 罩圖形 程34。 化之非 晶區的 程而融 碎晶化 石夕區之 製程形 生長。 和形成 止橫向 生長， 此獲得 晶碎結晶為多 非晶矽膜24的 長之晶粒，和 使得晶粒之橫 也許會朝橫向 部分形成，因 之位移 在此情 晶石夕膜 周邊部 解之非 為多晶 周邊部 成之晶 此外， 於各融 生長。 直到同 含有大 距離一 況下， 的預定 分。和 晶石夕區 矽及晶 分發 多晶石夕 如上所 解區之 因此， 步晶核 型 a曰 完成之後，由於光罩圖子 ，邊生長，並含有大型^ 日日粒之多晶矽共同存在
1280552 ---~^ ^ j。、型晶粒是由於在已融解區之中央產生晶核作用而形 特# =時，具有小型晶粒之多晶矽區也許會對多晶矽膜之 竇^ ί，不良影響。因此，含有小型晶粒之多晶矽區，經 也第二雷射製程3 6而被移除。 離相t就疋，玻璃基板20再度移動了與光罩圖形之位移距 雷射而Ϊ的預定距離，而且第三雷射製程3 6經使用一脈衝 形诸曰苑。此時，對於由第一和第二雷射製程3 2和3 4所 晶叙之Γ核區實施第三雷射製程36，也就是，對於具小型 之多晶矽區實施第三雷射製程36。因此，第三雷射製 柱d t)必强丨” 〇 丄 來施 足以元全融解含有小型晶粒之多晶矽區的能量 許备^二雷射製程完成之後，含有大型晶粒之多晶矽區也 。曰二^全融解，已融解區之溫度隨著時間降低，因此，非 之周^ Γ為多θ9矽及晶粒之橫向生長，也許會由已融解區 二二鉍:t發生。此時，由於前述晶粒係以經由第一和第 粒^ ί所形成之晶多晶矽為基礎朝橫向生長，這些晶 晶粒，^、、的生長。此外’由傳輸區之兩邊朝橫向生長之 二已蛐解區之中央相互接觸，並且形成突出物，因 34二晶粒之橫向生長也許會停止。 二中和白見方法相似，當由傳輸區之兩邊朝橫向生 長之曰曰，在已融解區之中央相互接觸，經第三雷射製程形 成之一 7，可能會停止生長。因此，晶粒之大小可能不會 因為貝她第二雷射製程而有顯著增大。然而，由於具大型
第16頁 1280552
五、發明說明（10) 晶粒之多晶石夕經由第一和第二雷射製程已然形 融解區經由第三雷射製程而稍微增大，即S :而且已 施第三雷射製程’也許可在實施第三雷射箩夕 t區實 有大型晶粒之多晶石夕。 田射“之處獲得含 然後，前述製程被反覆且持續的實施。也就3 ， -人雷射製程32至第η次雷射製程38經使用脈衝雷射 :施，並且將玻璃基板移動了與光罩圖形之離對 應的預定距離，由此晶化整個非晶石夕膜。0 = 成具有如第3圖所示之大晶粒之微結構多晶石夕膜Μ。 ^ 其中’根據本發明之另一具體實施例，可使用塑膠基 板而非玻璃基板。此外，雷射日g射, > 土 牲繂Μ旦β π # > 由町…、射裂私最好經使用一脈衝 持續延長器而施打，以增加脈衝持續時間 程時，玻璃基板或塑膠基板可以向 11 此外，上述本發明之：：不或向後移動。 化，亦可用於非鍺、非4 m於非晶石夕膜之晶 之曰彳Η ^ ^ , 錄非叙、非氮化鎵或非坤化鎵 明之方法亦可用於多晶層之晶化。 法被曰以：Γ發明，非晶石夕經使用連續橫向結晶 橫向生長，直到同，曰圖形之形狀，而晶粒朝 因此，有可能# #I=二 傳輪區之中央部分產生。 胥〗犯形成具有大型晶粒之 由於本發明形成含有 日日夕。 得多晶石夕薄膜電晶體之：多晶石夕’因此不f吏 電晶體之液晶顯示器的品;:也可讓具有多晶㈣膜 雖然本發明較佳具體實施例主要作為說明之用，那些
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第18頁 1280552 圖式簡單說明 第1圖係根據本發明之一具體實施例顯示用於多晶矽 膜形成方法中之光罩； 第2圖係根據本發明之一具體實施例說明多晶矽膜之 形成方法； 第3圖顯示經由本發明之一具體實施例形成之多晶矽 膜的微結構。 【圖式中元件名稱與符號對照】 20 玻璃基板 22 緩衝層 24 非晶碎膜 26 多晶矽膜 30 光罩 32 第一雷射 製 程 34 第二雷射 製 程 36 第三雷射 製 程 38 第η次雷射製程 A ： 傳輸區 B ： 非傳輸區 d ： 厚度

Claims (1)

  1. 六、申請專利範® 利用1使：種石夕膜而形成多晶石夕膜之方法，係 而该非晶矽膜藉由夾置一緩衝層於1Φ a夕M上 板上；該方法包括下列^衝層於其中而形成於一玻璃基 i)冑該預設光罩分為長度相當之第—三 ^：些照射區具有交替排列之傳.輸區和非傳輸區，、，其中 第一：ηΐ ϊ對應第二照射區之非傳輸區而放置， 第一昭„ ^ ^匕對應弟一照射區之傳輸區而放置， ί互ΐίΐΐΐ區的邊緣與第二照射區之傳輸區的邊緣 =疊，另外第三照射區之傳輸區對應第一和第二照射 °°之傳輪區的中央部份而排列；以及 至第j吏用，具光罩圖形之光罩，對於玻璃基板實施第- =次雷射製程，將該玻璃基板移動預定距 1匕所述非晶矽膜。 凡日日 射在第1 ::專利辄圍第1項之方法，其中當雷射光束照 個照射區α禮:照射區之傳輸區時，同步晶核作用在這兩 三昭射；之二區中形成’非晶矽獏經由雷射光束穿過第 膜：射區之傳輸區照射在非…上，被晶化為多晶； 傳輪3區：ϊ專：m項之方法’其中第三照射區中 4.如申；專：弟-照射區之傳輸區的更薄。 以熔解非晶矽膜第項之方法’其中雷射製程以足 f日日石夕膜或多晶矽膜之能量施行。 申明專利範圍第1項或第4項之方法，其中雷射製 1280552
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