TWI307441B - Laser mask and crystallization method using the same - Google Patents

Description

1307441 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種雷射遮罩，與使用其之結晶方法，特別是關於 成改善·5夕薄膜結晶特性之一種雷射遮罩，與使用其之結晶方法。 【先前技術】 最近，由於資訊顯示器之需求，特別是關於可攜式資訊顯示器之 需求’薄麵平板顯示（FP職置早已廣為研究與前化，並取代陰極 射線管。於平板顯示裝置中，液晶顯示（LCD)裝i，利用液晶之光學 =等向性顯示影像，晶顯示裝置，因具有優異之解析度、顏色產生 能力與畫面品質，可用於筆記型電腦、桌上型監視器、以及其他顯示 主動矩陣式购方法，係典魏晶顯示裝置之鶴方法，使用非 =曰石夕薄膜電晶體作為切換裝置，驅動液晶顯示裝置之各像素。非晶石夕 薄膜電晶體技術由英格蘭·拉康伯(English LeComber)等人於1979年提 體年^晶可攜式電視之型式，進人商業化量產。最 ㈤縣置已魏ώ舰5G射顯示面積之機種。然:而，薄 、曰曰之场效移動率_d effect讀㈣約】平方公分/伏特•秒 為周邊電路—般从於1MHZ之頻特作，故能防止其 使用於周邊電財*將錢施加 編，嘛辑 主流。 碉土板上驅動電路區之周邊電路，已成為研究者競逐之 至小尺電視於1982年發展以來，多晶石夕薄膜電晶體已被應用 體且有低置，例如：數位錄影機之目鏡。此種薄膜電晶 Ϊϋϊί與高場效移鱗，並且，可直接於紐上製成，以形 昇驅動電路之操作頻率。驅動電路之 別是增高之頻率數目，關時維狀夠之顯示能力。特 減夕靶加像素信號之充電時間，使得信號失真之情 1307441 形減少，並使畫面品質提昇。相較於非晶較薄膜電晶體，其具有高 驅動電壓⑽伏特⑺，且，多轉薄膜電晶體鶴 難 亦較省電。 多晶石夕薄膜電晶體可藉由直接沉積多晶石夕薄膜於基板而製造， 或’藉纽積非砂薄膜，稍後由熱製程結晶而製成。若制便宜之 ，璃田基板，必須側低溫製程，並且，若要用多晶⑦之薄膜電晶體 田驅動電路’⑥要—種方法以增加場效移動率。—般而言，用於結晶 非晶矽薄膜電晶體之熱製程方法，是固相結晶(福浊脱 :_iZati〇n ’ SPC)法與準分子雷射退火(excimeriaser a_iing，ela) 固相結晶法於約攝㈣〇度之低溫形成多晶石夕薄膜。於此方法多晶 石夕薄膜係纽積，非晶_舰㈣點之基板，並接著精_氏6〇〇 度’長達數十小時之緩慢加溫製卜由_結晶法製成之多晶石夕薄膜 具有相當大之晶粒，賊微米㈣。細，晶粒會存在許多贼。雖 然不會像多晶補膜電晶體，晶粒邊界的糟糕，但是，這些瑕疮會對 多晶矽薄膜電晶體之效能，產生負面影響。 準分子雷㈣火法是典型低溫製衫轉薄難晶叙方法。準 分子雷射，於脑之數十奈科_，H由發射高能詩光束於非晶 石夕薄膜而將非_薄膜結晶。於此方法中，非晶雜極短之時間内溶 化並結晶，a此，玻璃基板並未受損。準分子雷射退火法所製之多晶 石夕薄膜，相較於由-般熱製程製得之多晶㈣膜，並具有極佳之電= 特性。例如，非晶矽薄膜電晶體之場效移動率為〇1〜〇·2平方公分/伏特· 秒(cm2/vsee) ’且’由-般歸程製得電⑽之場效鶴 率為10〜20平方公分/伏特•秒(引自年之期刊:IEEET職咖她

Devices，第 36 冊，第 12 卷，第 2868 頁）。 使用雷射之結晶法將詳細敘述。第i _示多晶㈣膜之晶粒尺 寸與使用於形成多晶矽薄膜之雷射能量密度間之關係。 如第1圖顯示’第-區與第二區ί與辽，當能量密度上升時，多曰 石夕薄膜之晶粒尺寸亦增加，亦如同年之_ IEEEEleetronDev^ 1307441 i76頁所述。然、而’於第三區m，當能量密度高於 丄&里hEo^r，多晶㈣膜結晶出之晶粒尺寸，會急速下降。 1圖中所示’ #能量密度高於—肢能量密度Ec時， 夕薄膜之結晶機構變得不同。 據Ϊ 2A圖至第2C圖’第3A圖至第3C圖與第4A圖至第4C圖，係 才據第1圖雷射能量密度賴晶機構之橫截關。換言之，根據各雷 密度顯示循序之結晶製程。由雷射退火法，製作非晶石夕結 曰曰機構’料多因素影響，如：雷射發射條件，包含：雷射能量密度， 照射壓力，基板溫度，以及物理/肋特徵，包含：吸⑽數熱

性’質量’雜質之含有程度，以及非晶⑦層之厚度。 首先第2A圖至第2C圖，第1圖之第一區①，係部份溶解區， 且非晶㈣膜12只結晶難線且此時形成之晶粒G1尺寸約數百埃

(A)。虽雷射光照射至其上形成緩衝層n之基板1〇上之非晶石夕薄膜U 上時，則此非晶石夕薄膜12被溶化。此時，因為強烈之雷射能量直接照 射於非晶賴膜12之表面，且相當微弱之雷射能量照射於非晶石夕薄膜 12之下部，所以，非晶矽薄臈12之某部份熔化。結果，進行部份結晶 過程。 典型上，於雷射結晶法，晶體透過初級熔化製程而成長，其中， 非晶矽薄膜之表面層，係因雷射照射而熔化。次級熔化製程中，非晶 矽薄膜之下部之熔化，係因熔化之矽固化以及較下層之固化期間所潛 伏產生之熱。於本文之後，會更詳細解說結晶成長之過程。 於雷射光所照射之非晶石夕薄膜，該非晶石夕薄膜具有攝氏1〇〇〇度之 熔點，且，初始熔化成液態。因為介於表面熔化層與下層以及基板間 之巨大溫差，表面熔化層會很快冷卻，直到固相成核(solid phase nucleation)與固化時停止。表面層會維持熔化狀態，直到固相成核與固 化達成時停止。當雷射能量密度高或是至外界之熱幅射量為低時，熔 ( 化狀態會維持一段長時間。因為表面層，在較晶體；5夕之熔點攝氏1400 .* 度為低之溫度熔化，所以表面層會冷卻，並且，維持一種超冷狀態， · 該超冷態之溫度低於相轉換溫度。 7 1307441 超冷態愈大，換言之，薄膜之錄化溫度愈低，或是，冷卻速度愈快， 於固化時’成核速率愈A，使得棚化時，細微晶體會成長。當溶化 之表面層開始冷卻時，固化開始進行，晶體自晶核(crystal㈣⑽) 開始朝上成長。此時，從液態至固態時，於熔化表面層之相變時，潛 熱會產\，且因此姐化是在τ部之非晶賴麟化處。接著，下部 之非晶賴膜發生固化。此時，因為下部之非晶梦薄膜，較第一溶化 層更為超冷’所以’下狀第二雜狀核d生速率增加。因此， 自第一溶化層所產生的晶體尺寸較小。所以，要改善晶體特性，必須 要減緩固化之冷卻速率。藉由抑制被吸收而傳送至外界之雷射能量， y減緩冷卻速率。抑制方法之赃有雜板加熱，雙重光束照射，或 疋於基板與非晶矽層間，插設一個緩衝絕緣層。 第3A到第3C圖係顯示第1圖第二區(π)矽結晶機構之橫截面，其 中，第二區(Π)表示接近完全結晶之區域。 凊參閱第3A到第3C圖’多晶矽薄膜具有相當大晶粒30A-30C， 約3000〜4000埃（A)，向下形成至下部緩衝層n之介面。當近乎完 全熔化之能量’非完全溶化之能量，被照射至非晶石夕薄膜12上時幾 乎所有非晶矽薄膜向下一直到緩衝層n都會熔化。此時，位於熔化矽 薄膜12，與緩衝層n間介面之固態晶種35尚未熔化，可當作晶體核 心，以誘發侧邊成長，因而，可形成相當大之晶粒3〇A_3〇c (請參閱 J.Appl_Phys.82,4086)。然而，因為此種結晶只發生在，使固態晶種 35維持在與緩衝層η介面之雷射能量，故製程邊際非常有限。此外， 因為’固態晶種35係非均勻地產生，故多晶矽薄膜之結晶晶粒30A-30C 具有不同之結晶方向，因此，導致非均勻之結晶特徵。 第4A到第4C圖係橫截面，顯示第1圖第三區(in)，對應於完全結 晶區域之石夕結晶機構橫截面。 請參閱第4A到第4C圖，非常小之晶粒30係依對應於第三區(ΙΠ) 之能量密度而不規則地形成。當雷射能量密度變得較一特定能量密度 Ec為高時’足夠之能量係施用於而足以完全熔化非晶矽薄膜12，不留 下可以幫助長成晶粒之固態晶種。因此，早已溶化之石夕薄膜12，，一 1307441 ^足夠能亮之諸光束照射時，產生複數個均勻之晶種％且因此 精細之晶粒30。 同時，使舰域f射之準分子鎌敎法，^於雷射結 曰曰(1沾沉〇7似1也此011)，並且，最近被廣為提出且廣為研究之循序式橫 向固化(Sequential Lateral Solidification，SLS)法，藉由在水平方向:成 長晶粒，顯示相當大之結晶特性。 循序式橫向固化(SLS)，利用自介於液相石夕與固相石夕間介面之晶 粒’在水平方向上成長之事實(請參閱觸年由史波西利等人⑽曰二 S.SposiUi ’ m. a. Crowder，and 九· s· Im，發表於研討會 _ Res.Soc.Sym. Proc.第452冊，第956至957頁之論文）。於其方法中， ，粒藉由控制雷射能量密度與雷射光束之照射範圍，以一預先決定之 高度橫向成長，因而增進石夕晶粒之尺寸。 “ ，序式橫向固化是橫向固化(LS)之一例，現在請參閱所附圖式，以 ，解說。第5A至SC圖係顯示根據習知技術之循序式橫向固化製程橫 截面。 ’ 參考第5八圖，當雷射具有如第i圖第三區㈣之能量密度時，該 能量密度足以冑全溶化非晶石夕薄膜112，且照射於非晶石夕薄膜ιΐ2之一 部伤時，會使得非晶矽薄膜112完全熔化。可使用一圖案化之遮罩，以 形成-雷射照射區與-雷射非照射區。此時，如第5B與第5c圖所顯 =，因為雷射具有足夠之能量，被雷射照射之非晶矽薄膜ιΐ2，可被完 全熔化。然而，因為雷射光束照射於非晶矽薄膜112之某些區間，所以 晶體自雷射非照射區(固相)之碎薄膜112與溶化之㈣膜m 介面成長。 因此，介面提供結晶所需之晶核。換言之，當受雷射光束照射後 之瞬間，熔化之石夕薄膜112,自左/右表面開始冷卻，該表面是雷射非照 射區之介面。這是因為固相非晶矽薄膜112,具有較位於矽薄膜M2與 U2’下方緩衝層m或玻璃基板110，為高之導熱性。因此，位於水平 固相與液相間介面熔化之石夕薄膜112，，而非中央部，首先，到達晶核 形成溫度，於對應部之處形成晶核。當晶體核心形成後，晶粒13〇1曰^ 1307441 _程是_:量:::==，=且 邊際之限制。然而，循序式橫向固化法有許多缺點。°”、4程

^ 增加晶粒之尺寸，藉由極小地與重覆地移動遮罩或A I製尺寸。結果’結晶大尺寸之非晶石夕薄膜製程時間拉長土， 【發明内容】 =此’本發雜祕雷繼罩與制其之結晶方法，實質上 %知技術限制與缺點產生之一個或多個問題。 ' 免 蓋石々ίΓ月之優點是提供一種雷射遮軍與使用其之結晶方法，其可改 善矽溥膜之結晶特性。 /、J改 孫iif明之另一優點是提供液晶顯示裝置，包含石夕薄膜，該石夕薄膜 係由本文所述之結晶法所製成，具核善之結晶特性。 、 2明額外之特徵與優點，將會於本文之後，詳細描述之。部份 ϋ子敘述處’或是可由發明之實施娜知。本發明之目桿與 ㈣糊，蝴附之圖式所 ώί·、+、ί達成與本發明目的相符之該些個優點，如同本文寓意及其廣泛 幸—ΪΓ遮罩包含:第―，第二與第三區塊，各區塊具有二周 f圖案’包含複數個傳送區與—阻隔區，該第-區塊之周期性圖案 ’:第—位置，該第二區塊之周期性圖案具有一第二位置，該第2 區塊之周期性圖案具有—第三位置，該第—位置，該第二位置， 二位置，彼此均互不相同。 本發明之又_層面’―種m法，該結晶方法使用—遮罩包含 里二，，該，板具有—半導體層；置放—遮罩於該基板上方，該遮罩 ，、弟第二與第三區塊，各區塊具有一週期性圖案，包含複數個 1307441 透射區與阻隔區，該第一區塊之該週期性圖案具有一第一位置，該第 二區塊之制雛®案具有-第二位置，該第三區塊之該週期性圖案 具有-第二位置n位置，該第二位置與該第三位置，係彼此不 同，以及藉由簡-雷射光束透職鮮，使辭導體層結晶。 本發明之另，—麵示裝置包含—閘極線以及—資料線， 係彼此互相父又鄉成-像素；_薄膜電晶體，雜近較又處，該 薄膜電晶體包含-多晶石夕層，其中該多晶石夕層包含複數個環狀晶體， 且該三個相鄰之環狀日日日體形成—等邊三角形，以及該些個等邊三角形 中之六個可形成一規則之六邊形。 本發明之再-層面，-麵示裝置包含—_線以及_資料線， 係彼此互被叉以軸-像素；―薄臈電晶體，係接近該交又處，該 薄膜電晶體包含-多晶销，其中該多晶㈣包含複數個晶體，該晶 體具有-多邊形’且該三個相鄰晶體之+心形成—等邊三角形，以及 該些個等邊三角形中之六個可形成—規則之六邊形。 、本發明之更i面於製造—顯示裝置之方法包含：形成 複數個閘極線以及資料線於_絲±，射雜線與該資騎，係彼此 互相交叉蚊練素；且於接近⑽像素之各交又處，形成一薄膜電 晶體；此步驟更包含形成—铸體層於録板；定位—鱗於該基板 上方’該遮罩具有第…第二與第三區塊，各區塊具有_週期性圖案， 該週⑷生圖案包含複數個透射區(transmittingregions)以及一阻隔區，該 塊之該週期性圖案具有—第—位置，該第二區塊之賴期性圖 f，、有-第二位置’該第三區塊之該聊性醜具有_第三位置該第 一位置，該第二位置’以及該第三位置係彼此 光束透職麟，健轉職結晶。 精I、射田射 ，瞭解以上-般性制與以謂細說意為典範與解釋，其目 的在k供其所主張發明之進一步說明。 此等所關式被包括以提供本發明進一步瞭解，其被併入作 為本說明書之-部份，其說明本發明之實施例，且與此說明一起 用於說明本發明之原理。 11 1307441 【實施方式】 請詳細參閱本發明實施例，並請參酌所附之圖式。 第6A圖係顯示一種適用於循序式橫向固化法之雷射遮罩之例之 平面圖。相較於習知技術，該雷射遮罩係設計於減少結晶時間。請參 閱第6A圖，一種雷射遮罩270包含一細長隙縫型式圖案275，該細長 ： 隙縫型式圖案275具有-長方形透射區273,該長方形透射區273具有 ‘ -事先決定之寬度與長度。該雷射鮮27Q包含兩個長方形透射區 273，係供傳送光線以及阻隔區274係供阻隔光線。一種雷射光束，係 透過該細長隙縫(型式圖案)275之該透射區273而透射，使石夕薄膜根據 該透射區273之該形狀(例如，長方形外形)而結晶。 座 請參閱第6B ®，然而，該結晶後之石夕薄膜邊緣部(E)具有圓形形，^ 狀’係不同於該遮罩圖案(該細長隙縫275)，原岐雷射光束之繞射;^ 此種問題將會被進-步討論。例如，第6B圖顯示之結晶後石夕薄膜之邊 緣部(E)點虛線顯示遮罩270之該細長隙缝275之外形，該遮罩適用於 結晶。 、 第7圖係顯示第6B圖結晶後之矽薄膜之Έ，部放大平面圖。如第7 醜示之區域‘Α，，位於邊緣部(Ε)之中心具有類似於該細長隙縫275之 結晶圖案，因為具有能量密度之雷射光束足以完全溶解該石夕薄膜。秋 而，雷射光束於區域‘Β，處繞射，區域Έ，是細長隙縫275之邊緣部(ε) 之角落。因此’祕絲無法具有足轉韻膜完全鱗之能綠度^ · 結果，邊緣部(E)變成具有凸面狀或圓形形狀之外形。換言之，因為經 結晶之該㈣膜邊緣部⑻之晶粒，似有_雜，且於該溶化之非 晶石夕介面靠近非晶石夕薄膜(固相)處，自晶體核心開 二晶粒_朝與該第-晶粒230A不同之方向生長。=言3自^ -晶粒23GA起，第二晶粒23GB具有不同結晶特性，結果，非連續區 存在於結晶後之_膜中。此時，因為非連輕具有寬度(w),該結晶· 後石夕薄膜之細狀邊緣部⑹，具林同結晶特性，非連續區之紐㈤ · 必須減少，以便施用該矽薄膜於液晶顯示裝置。 · 接著要說明，使用該上述之遮罩而用於結晶該矽薄膜之結晶製 12 1307441 程。第8A到8C圖係顯示使用第6A圖遮罩，用於結晶矽薄膜之循 程之平面圖。

首先，如第8A圖顯示，第6A圖遮罩270係設置於基板21〇上， 係第一雷射光束所照射處，以便結晶非晶矽薄膜212並形成於基板 上。此時，結晶區域對應於該遮罩270之透射區273，且當該遮罩27〇 具有兩個透射區，該結晶區域具有兩區，每區於水平方向上，都有— 預先決定之長度。換言之，當第一雷射光束使用該遮罩27〇，該遮罩 270包含該細長隙縫275，而照射於該基板210之表面時，該矽薄膜， 係由透過該細長隙縫275之該第一雷射光束所照射，具有水平成長之 第一晶粒230A(在第8A圖中為垂直）’係位於上與下邊界表面靠近非 曰曰石夕薄膜212(固相）處，自晶核開始形成。此時，如前開所述，結晶後 矽薄膜212之邊緣部具有不同於該遮罩圖案之一圓形形狀，該細長隙 ，275之外形，因為雷射光束之繞射，且位於圓形之邊緣部(E)，第二 晶粒230B ’於不同於第-晶粒23〇A之方向上，於該炼化非晶絲面邊 界，而靠近該非晶矽薄膜212(固相）處，自晶核開始成長。換言之，該 第二，粒230B具有不同於第-晶粒23〇A之結晶特性，且於該結晶^ 之矽薄膜中存在有非連續區。

當第-結晶完成後’基台(圖未顯示)或是置於該基板別上方之遮 罩270，會移動一小段距離，該距離不大於該遮罩圖案之水平長度 (，細長隙縫275之寬度）’且猶後第二雷射光束照射，以便隨著結晶過 程，於X麵方向上進行。例如，當絲台沿‘_χ，轴方向上移動後，重疊 於經該細長隙縫圖案-結晶後碎薄膜212,之非連續區28〇，該第二雷射 光束接著照射於基板21〇之表面。

接著’如帛8B圖顯示，該第二結晶圖案212，，具有與石夕薄膜212, 才目同之圖案，該_膜212，係由第—結晶沿‘χ，軸方向所結晶而成，而 〜=後圖案212”重疊於第-結晶後㈣膜212，之非連續區28〇。 田第二雷射光束’以與所述該第—雷射光束之相同方式，照射 土板，面時’該第二結晶輯如”，具有與該⑦賴犯”相同圖 ”該石夕薄膜212”係由第二結晶所結晶，而該第三結晶圖案212”，重疊 13 1307441 於第^结晶射薄膜212，之非連續區。此時，當非連續區挪 度愈見時，則下次照射之雷射光束重疊區也愈寬， 時間。結晶後石夕薄膜加，，212，，以及212，”之非連續區·，具^= 之結晶特性，於此方面，因為於非連續區周邊之梦薄膜21 於非晶態，而不被結晶，所以，下次照射之雷射光束必須料此 個非連續區280。 、 、°x二 當沿‘X’轴方向之結晶程序完成後，該遮罩27〇或是基台合於‘γ， 轴於移動基台之案例中，基台係移動於‘_γ，轴方向)移動預日先決定 ，長f。且接著，如第8C圖顯示，於沿‘X，轴方向，從該第一結晶製 程所元成之點開始，再次進行雷射照射之過程。 連續區，該非連續區具有不同之結晶特性，且位於該些個第一區朽間 之^置。換言之’當液晶_裝置，係加人此具有轉輕之石夕薄膜 所液裝置會受不均勻特性之害m液晶顯 I、之。口貝會下降。此外’因為位於該非連續區周圍之該石夕薄膜仍 ==3態，而枝結晶完成，所以，再次進行之雷射照射必須 ίί 疊。該些個重疊區(換言之，X-重疊區)，係非連續 :ς ’曰生照射記號（shot mark)。而當將照射記號應用於 2顯讀置財機發光二極體(QLED)時，該縣記號會使畫面品質 下降’並且製造非勻質之裝置特性。 同時’雖然未於上開結晶製程中解釋，但是晶粒可沿‘γ,轴方向成 罩可沿‘Y，軸方向重疊，使得晶粒尺寸增加，織可重覆 仃、、，.曰曰。於此-案例’該照射遮軍可沿£γ，軸方向於重疊 言之， Υ-重疊區中)製造。 當使用單-掃描法之雷射遮罩37〇時，該照射記號也是關鍵，並 同丁於f 9圖，且’當使用上開所述之轉換法，即多重掃描法時，亦 換s之，於每次使縣晶法時，在雷射絲騎有所重疊之處， 、須解決照射記號之醜。因此，本發明揭露，—種雷射遮罩與使用 1307441 ί雷=罩之結晶方法’並不會在該結晶後之權產生此等重最 目的’根據本發明之雷射遮罩，必須具有觸性之圖案广 種雷射遮罩係分成三個區塊，各區塊均 射光束照射於妙薄膜三次，每次使用三個區塊中之一個。 =、，二次照射法(three-sh〇tmeth〇d)所指明之矽薄膜，具有勻質 幸士且不需有X-重疊或γ~重疊區，原因是使用具有周期性圖 ^ 性圖案之遮罩與三次照射法，所形成結晶後之石夕薄 明。八有勻胃晶粒而幅射成長，故無舰射記號，此將在以下詳細說 m 於#射遮罩建立此等職侧案之綠，將會加以說明。 =〇 ’树射縣建立鱗馳賴红方法。該 运射^罩具有三個區塊，各區塊有其自身之周期性圖案。 令:參閱第1〇圖，根據本發明之雷射遮罩，包含複數個具有圓形之 品‘。該魏遮罩係分誠三個區塊，崎決照射魏之問題。具 位置A之透射區475A係形成於第—區塊，且，為具有位置Έ，之透 射=475Β或是具有位置‘c，之透射區475(：之二者一。如第㈣顯示 立置A ’ B ’ C ’該位置a ’ B ’ c以及於其間之_轉細描述如本文 因此’當該第二區塊具有透射區475B後時，接著，該第三區塊 二有透射區475C。另-方面，當該第二區塊具有透射區475c時，接 者該第—區塊具有透射區475B。換言之，該雷射遮罩三個區塊之一 具有該透射區475A至475C之其中一。 雖然該雷姆祕雜置‘(：，之着1 475C之麵上形成，但是 位置A之透射區475A或是位置‘B’之透射區475B，也可被當作參考點 來使用。當位置‘C，之透射 475C係當作參考點來使用時，位置‘A，之 透射，475A與位置B之透射區475b ’會圍，繞在參考點475C附近。 當非晶石夕薄膜’係以具有三種圖案475A至475C之雷射遮罩而結 晶時，該相鄰之三麵案475A至475C，可形成一種等邊三角形，並 且’如第1G圖所顯示’六個等邊三角形，可形成—個等邊之六邊形。 此外，當非晶矽薄膜，係藉由循序施用三種遮罩圖案475a至475c所 15 1307441 結晶而成時’該相鄰之三種圖案475A至4?5C，係位於該等邊二 之頂點。 哎一円〜 同時，該三種周期性圖案475Α至475C之尺寸與區間，應該滿足 某種關係’以便使該雷射遮罩，能藉由不使用照射記號，照射欠(三 次照射）’而完全地結晶出非晶矽。此種情形會描述於本文之后。人— 第11圖係以位置‘Α，之透射區為例，顯示第10圖該雷射遮罩透射 區之尺寸。如該圖顯示，假設位置‘Α，之透射區475Α半徑是‘R，，並且， 介於該透射區475A中心間之距離為‘L，，則，該透射區之半徑(R)應該 滿足等式(1) ’以便使整個區域結晶。 工 式⑴： 3 2 若該遮罩圖案(475A至475C)透射區之半徑(R)，係小於L/3，則整體區 域不能藉&三次法錄晶’纽，若該半#⑻敍於l/2，則該 遮罩圖案(475A至475C)彼此會互相接觸。 本文以下’將詳細說明’具有三種遮罩圖案於三健塊之雷射遮 罩。第12關示制-種建造用於第1()圖雷射鮮遮罩圖案之方法， 該遮罩圖案係分割成三個區塊。 ，請參閱第第I2圖，遮罩圖案575Α至575C係定位至位於等邊三角 形之角紅，該等邊三㈣組成如第1G關示之等邊六角形。考慮第 -列之例子，位置‘A，之遮罩圖案575A，位置‘c，之遮罩圖案57冗，與 位置Έ’之遮罩_ 575B，係自位置‘a，之遮罩_遍開始，重覆地 置於X軸方向上。於第—列之例子，在移動_段距離後，該距離係對 應於第-列之群M575A至做中，㈣三角形之—㈣之長度 ^ )之-半’會將另-組遮罩圖案575A至就定位完成。換言之，在 弟二列中’當沿X軸方向上移動L，/2時，位置‘B，之遮罩圖案575B， 位置‘A，之鮮_ W5A ’與位置‘c，之群_ 575c係沿X轴之方 向，依次重覆蚊位。於第二列中，該三種遮罩圖案575a至57冗， 16 1307441 與第-列帅之鮮_ OTA至575C，—_鱗邊三靜。第三 列(即，奇數列），係以相同於第一列之方式而建造，並且，第四列(即， 偶數^，係以相同於第二列之方式而建造。藉由切割該三個周期性遮 罩圖 >、於該田射遮罩中為二個區塊，並且施用該雷射遮罩於三次照 射結晶法中’可得到晶體㈣膜，而不致有X·重疊或γ·重疊。現在對 這種方式加以說明。 第13A圖至第13C圖，顯示根據第12圖描述之方法，所建造雷射 二健塊。_雷射遮罩中，位置‘C，之遮罩_ 575C係形成 區塊，且’位置Έ’之遮罩圖案575Β，係形成於第三區塊。如 圖所顯不，各區塊(580’至58〇”，)包含複數個透射區573八至573C，而 1 為ΓΓΓί，並且阻隔區5观至5夏_以阻隔光線。第一區塊 =，二包含倾第三，第讀紅行之_案观。第三匕 575ΑΪ=^^五與第八行之遮罩随57犯。雖然遮罩圖案 且右L & ’於圖式巾，具錢細彡狀，但是它們亦可以 具=正夕邊形之外形，例如：正三角形，正方形，等邊六邊形，等邊 形，使得因此而不限制形狀種類。此外，

遮ΐ圖案575a至伽之半徑⑻，係介於遮罩圖案職至獄I 分之—’但是’R與L間之關係，若滿足等幻，則不ί 就此條件而设限制。 二14C _示說明’使用第13Α圖至第13C圖之雷射 膜之製程。使用三-區塊之雷射遮罩，該雷射遮罩具有 性圖案’從而結晶之㈣膜’具有均勻結晶特性，不必使用 案#第-_束，透過位置‘A，之遮罩圖 中，照射於基板51() ;遮罩圖案驗之透射區573A) 形之第-多晶曰#仍，圓圖案中長，因此，形成圓 00 。該區域，係藉由對應於雷射遮罩透射區573Α 17 1307441 之第-結晶而結晶。因此’在雷射遮罩之第―區塊，若有八個透射區 時’，石夕薄膜512巾，會形成圓形外形之八個多晶晶體512,。 當完成第-結晶後’第二雷射光束會透過於第13B圖之第二區塊， 照射’賴512上，該稍膜祀具有第—多晶晶體5ir。第二結 晶使用第二區塊580”’其中’位置‘c，之遮罩圖案575(：形成於該第二 區塊58G” ’而不必將基板沿X或γ方向上移動。結果，如第WB圖 所不，從第-多晶晶體512,圖案之周邊開始，晶粒朝第二區塊58〇”之 遮罩圖案575(：巾心、生長，以形成第二多0日日日日日體512，，。第二結晶使得 第-晶體512’之二侧繞第二晶體512”，並且，第二結晶從位於位置 ‘C’遮罩圖案575C與該三個第一晶體512，重疊之區域52〇開始。結果， 第二晶體512”朝位置‘C，遮罩圖案575c之中心成長。 再者，第二雷射光束’透過第13C圖第三區塊58〇”，照射於矽薄 膜512’该矽薄膜512具有第一與第二多晶晶體512,與512，，其中， 位置‘B’之遮罩圖案575B形成於該第三區塊58〇，，，。接著，如第wc圖 顯示，從第二晶體512”之圖案與位置，B，之遮罩圖案575B重疊之區域 520”開始，晶粒朝第三區塊58〇”，之遮罩圖案575B之中心成長，以形 成第三多晶晶體512’” ’該第三多晶晶體512”，使㈣膜512之結晶完 成。 以相同之方式，利用不需X-重疊或Y-重疊之雷射遮罩，即，無照. 射記號之雷射遮罩，三次照射法使㈣膜512完全結晶。如敘述所陳， 該雷射遮罩具有三倾塊’每個區塊皆具有周期性圖案。此時，藉由 三次照射法形成之第一，第二與第三晶體512,，512，，與512”，，具有與 遮罩圖案575八至575C相同之圓形外形，且因此結晶後之石夕薄膜具有 均勻之晶粒，該晶粒係緩慢形成。 現在解說，娜本㈣—㈣麟結晶大尺树_之雷射遮罩 及使用該雷射遮罩之方法。第15A圖說明根據本發明第 用於 建造雷射遮罩之方法。 ，請參閱第15A圖，位置‘A，之遮罩圖案675A形成於第一區塊 680’ ’該第-區塊_，以正方形實線所標*。位置‘c，之遮罩圖案π% 18 1307441 形成於第二區塊_，，’且，位置‘B，之遮罩圖宰6 第1G _ 12 _，棒_鍵咖靖 個遮罩圖案675A至675C係形成於雷射遮罩之三個區塊 罩圖案675A)，臟3列χ4狀轉‘ 偶數列排列成十字交又，使料列都不為通透=於 為方便，起見，假設透射區係排同—列。像位置‘A，之遮罩圖案 675A，t體遮罩圖帛之十二個透射區，係於第二區塊_，， 3

列X4行之矩陣結構。遮罩圖案6況之透射區位置，對應於第一 _，中三角形之位置。同時’位置‘B，之鮮圖案咖，總計十二個= 射區，於第三區塊_，，，排列成3列χ4行之矩陣結構。遮罩_咖 之透射區位置，對應於第一區塊68〇，小方塊之位置。 依此形式，各遮罩圖案至075C，係與本發明之圖案建造方 法相符。換5之，假設各區塊有三個圖案，以遮罩圖75

考圖案’)第-列X第-行位置之透射區為基礎計算，位置‘A，丄罩U 675A第-列X第-行位置之透射區，係向左移動—行(換言之，其移動 一段距離’該距離長度等於由點虛線所指示小等邊三角形之一邊），且， 位置£B’之遮罩圖案675B第—列χ第__行位置之透射區，係向右移動 一行。除了上述之差別外，形成於三個區塊68〇，至68〇”，之遮罩圖案 675Α至675C ’皆具有相同之3列χ4行之矩陣結構。 於第15Α圖中，遮罩圖案675Α至675C，皆於三個區塊68〇，至68〇，” 之外形成’該三個區塊680,至680”，係由實線指示。該三個區塊680, 至680’’’係虛擬區’而供以於雷射遮罩建造周期性圖案675a至675c之 用，且，因此該周期性圖案675A至675C可視製程狀況，例如:雷射設 備與光學系統等，而排列成。 在三次照射法，區塊680,至680”，可被當作下次照射之參考。根據 此點，沿X轴方向之移動距離，（即χ_步，距離(Dx》，實質上相同於 該方塊(一個區塊)水平側邊之長度，且，沿Y軸方向之移動距離，（即γ_ 步’距離(Dy))，實質上相同於該方塊卜個區塊)垂直側邊之長度。χ_ 19 1307441 步距離(Dx) ’意指使用三次照射法，雷射遮罩或是基台沿χ抽方向之 移動距離，並且，Υ-步距離(Dy)，意指在χ·軸結晶後，要進Υ轴 結晶，雷射遮罩或是基台將會沿Υ軸方向之移動距離。γ步距離㈣， 也意指’為使石夕薄膜之下部區，該石夕薄膜係在χ书結晶時，未被三次 =^雷射絲職射狀部份，而騎由三次照概，並驅使雷射 遮罩或是基台，沿Υ軸方向之鶴距_結晶。衫轉㈣，斑γ- 步距離(Dy)，封慮三麵塊咖，至_，”之觸性，㈣定移除χ_ 重疊或Υ-重疊。 具有上述三個遮罩圖案之雷射遮罩，將以例子描述說明之。第15Β 圖例示說日脖照第15Α圖之圖案建造方法所製造之雷射遮罩。 如本文以上所示，經由_建造方法所形成之雷射麟670，係與 本發明之第-實施例相符，而具有位置‘Α，遮軍圖案675Α，位置‘C，遮 罩圖案675C，以及位置‘Β，遮罩圖案675β之三個區塊。雷射遮罩_ 阻隔雷射光束，但會讓具有某種周雛遮罩圖案6風至6?5(：之透射 =過^光束。遮罩670可用金屬，例如：鉻，紹，或相類似之枯質 製成，因此可阻隔光線。雖然十二個透射區係形成於雷射遮罩67〇之 各區塊上，若考劇製雜件，例如:雷射設備或光學祕等，亦可形 成更多之透射區於各區塊上。 現在開始綱使时射遮罩肋結晶大尺树_之製程4黯 f 16Η圖’例不說明—種使用如第说圖之雷射遮罩， 薄膜之循序製程。 如圖所示’為解釋方便，實線標示三個區塊。因此，每個區 塊係由方塊實線標示。於此例中’從左邊開始，第一區塊·對應於 位，Α之遮罩圖案’第二區塊68()”對應於位置之遮罩圖案，且， 第三區塊680”，對應於位置Έ，之遮罩圖案。 參考第胤圖’進行第一結晶’需將雷射光束，透過第15B圖 之-^罩，照射沉積於基板上之韻膜。此時，當雷射光束具有對 蚊所述’足以完全熔解區域之能量密度時，晶體會利用位於 邊界表面之非晶__作晶核，_關之中心成長，因此，形成 20 1307441 第'照射區(pi)之多晶第-晶體612，。第—晶體612，具有 (mdml grains)。於此例中，雖然第一照射區(ρι)整體尚未士曰曰，曰' 是根據遮單670圖案所製作之複數個具有圓形形狀之第_晶體°=⑽ 成了。詳言之’由第-結晶所結晶之區域，係對應於遮罩67 二 三個區塊咖，至咖”，之遮罩，具有三十六個輪送月區 則石夕薄，具有三十六個多晶石夕晶體612，，各晶體具有某種大小之 完成彳4 ’放置基板或遮罩670之基台(未顯示)沿 方向移動-段距離，該距離係該方塊(一區塊)側邊之長度， X-步距離（Dx)，且鑛以第二雷射光束照射。基台沿“_χ，，·爲 離（DX)，例如，由第二區塊形成於位置<C，之第—晶體似， 重且於第二區塊於位置‘B，之遮罩圖案，且 基板之表面销，州6B _㈣職帛— 形之第二晶體612”。此時，第二晶體612，，之位置相 612，平移χ_步距離（Dx)，並且因此，第二晶體⑽，，重疊於曰 體612’。因為於第16B圖為第—雷射照射與第二雷射照射彼此^ 之兩中心’即，第-照職(Ρ1)·1龍㈣彼此重疊處 -次照射之雷射絲所照射，所以，晶體會從第—晶體612，之 Π二次照射遮罩670之圖案中心生長，以形成多晶第二晶體 於第二個第一晶體612,早已透過第一結晶完成結晶而且位 於第-日日體612,之附近，並且，第二結晶從該遮罩圖案與該三個第一 晶體612,彼此重疊之區域開始，因此，朝遮罩圖案(參見第灿 圖）中心，形成第二晶體612”。於第湖圖，於第二次照射，^由遮 罩670第一區塊形成之晶體，係第一晶體，而非第二晶體。 ·'、 再者，基台或遮罩670係再次沿Χ_軸方向移動χ_步距離（ 且，然後，照射雷射光束以繼續χ_軸方向結晶。例如，在進行第二雷 射照射後之第二結晶，第三雷射光光束會照射於該基板之表面。此^ 於第-區塊重疊在第三區塊位置‘Β，遮罩圖案處而形纽置‘Α， 晶體612,。接著，如第16C圖所示，形成第三晶體612”，，曰 體612”，之外形與第一晶體612，相同。此時，第三晶體612”，之位置曰，曰 21 ϊ3〇744ΐ

相對於第—晶體612，移動χ-步距離（Dx)，且因此重疊於第一晶體 612與第二晶體612”之一部分。此時，第16C圖，第一，第二與第三 雷射照射彼此重疊之中心區域，即，第一照射區(P1)，第二照射區(P2) 與第三照射區(P3)彼此重疊處(換言之，該處係第三次雷射照射時，對 應於遮罩670之第三區塊之區域），係由第三次照射時之雷射光束所照 射’因此’晶體從第二晶體612，，圖案之周邊開始，朝第三次照射之遮 ^ 670圖案中心生長’以形成多晶第三晶體612，”。換言之，早已透過 第二結晶而結晶後之該三個第二晶體612，，係位於第三晶體612”，附 近’並且’從根據第三照射時，第三結晶重疊於該三個第二晶體612” 之遮罩圖案所在之區域620”開始，從而，朝遮罩圖案(請參閱第14C圖) :心方向生長，進而形成第三晶體612，，，。依此形式，當藉由運用具有 二個區塊之雷射遮罩，而進行三次照射法之結晶後，經該三次照射後 之區域係以無X-重疊之方式結晶，即如圖式所顯示，係以無照射記號 之方式結晶。換言之，第一晶體612，，第二晶體612，，與第三晶體 612”’ ’係全部皆對應於不具照射記號，並經三次照射而形成結晶之區 域。於第16C圖’於第三次照射，經由遮罩·之第二區塊而形成之 晶體，係在第一結晶後，經過第三雷射照射後，新產生之第二晶體 612”，而非第三晶體，且，係於第三雷射，經過遮罩67〇之第一區塊

照射時所產生之晶體’叫作經由第三雷射照射後產生之第一晶體 612’ ’而非第三晶體。 其次，如第16D圖，基台或遮罩67〇又沿χ_軸方向，更移動χ_ 步距離(Dx) ’接著’以第四雷射光束照射。接下來，因第三雷射光束照 射之三次騎晶體ϋ(Ρ)形成於巾心、。如本文之前所述，對應於第三晶 體612”’區域之三次照射晶體區(ρ)，係以無χ_重疊之方式結晶，即以 無照射記號之方式結晶。同時，如第圖與第細圖無照射記 之二次照射晶體區(P)，沿χ·軸方向增加。該三次照射晶體區⑺係無照 射記號之勻質晶體區’其形成係藉由每個區塊都具有周期性之圖案， 且該雷射知射之記號具有三個區塊而完成。 同時’ _社下顯縣完全馳詩絲賴_ 1因是 22 1307441 因為結晶製程只沿x_軸方向進行。於第10G圖，在結晶製程沿χ_轴方 向進行完成後’遮罩_或基台係沿γ軸方向(於移動基台 之案例，係沿-Y轴方向），移動γ步距離（Dy)，且，接著，如上述 斤說月才目對於χ_軸結晶之結晶製程，係沿-X軸方向，從完成第一 X軸了 BB製，之端點起，連續進行。於此一案例，該結晶係當進行Χ_ 軸結晶時’藉由運用遮罩_之相同區塊連續進行。遮罩_之較上 方圖案(即’於區塊區域上方之圖案），係位在對應於下部區，該下部區 =在第X轴結晶後，未經雷射光束完全照射之處。從而，下部區能 沿-X軸方向之結晶製程而完全結晶。藉由此-程序，沿_χ軸方向之结 晶製程，可以無1重疊使下部區結晶。 之後上述方法係重覆地沿X軸與γ轴之方向施用，以形成如 臟圖之任意結曰曰曰區。特別是三次照射之晶體區(Ρ)係無X-重疊或 重疊，而具有均勻均勻之結晶特性。這是因為此區不包含照射記號， 並且’晶體會具有幅射狀之晶粒。 於此實施例’得到無X-重疊或γ_4疊之結晶石夕薄膜，係透過三次 照射法，並伽具有三健塊之雷射鮮，其巾，每倾塊都具有周 期性之圖案。雜該料圖案具有關期㈣案之透射區，但是，它 們亦可形成具有正多邊形外形，例如:正三角形，正方形，正六邊形， ，八邊形，以及與鮮機細彡料狀遮糊案。此外，雜每個 區塊具有十二個透龍，但是’於各健塊中，透㈣之數目，會依 ，製程條㈣有所改變。甚者，軸透射區之半雖），係各個透射區 心彼此離離(L)之-半，但是’鮮徑⑻，亦可隨R與L間之關係， 滿足等式1而做it}魏。於本發明之實施财，賴位置‘A，之遮罩圖 案:位置C，之遮罩圖案以及位置‘B，之遮罩随，餘_遮罩之第一 至第三區塊之次序*湖，但是，鱗圖案之位置也是可以改變。 現在開始詳細刺二個遮罩圖案定位之實碰卜第17 _示說明 根據本發明之第二實施例，建造周期性_於雷射遮罩之方法。 、印參考第Γ7 ® ’建造圓形透射區(A，B^c)於雷射遮軍時，雷射 遮罩會切成三個區塊’以移除照射記號。具有位置‘Α，之雷射透射區 23 1307441 775A ’係形成於第一區塊，具有位置‘B’之雷射透射區775B，係形成 於第二區塊，以及具有位置‘C’之雷射透射區775C，係形成於第三區 塊。換言之，如本文之前所述’圓形遮罩圖案775A至775C，係循序 地形成於雷射結晶遮罩三個區塊之各區塊上。於本實施例，位置‘B，之 遮罩圖案775B ’係位於第17圖正六邊形之中心，但是本發明並未限定 必須於此種條件下才能實施。位置£A’之透射區775A與位置‘C，之透射 區775C，環繞參考點775B。換言之，位置Έ，之遮罩圖案775B，係形

成於位於正六邊形圖案中心之第三區塊，而在位置Έ，之遮罩圖案775b 周圍的，還有不同圖案（即，位置‘A’之遮罩圖案775A與位置‘C，之遮 罩圖案775C。同時，遮罩圖案775A至775C之尺寸與間距，應滿足等 式1 ’以便利用無照射記號之三次照射法’使石夕薄膜結晶。 現在開始說明，由上述方法建造而具有上述遮罩圖案之雷射遮罩， 以及使用該雷射遮罩之結晶製程。第18A圖例示說明一種根據本發明 第二實施例之雷射遮罩。本發明第二實施例之雷射遮罩，除了第二與 第二區塊位置Έ’或‘C’鮮贿之定位次序外，係相同於本發明第一 實施例。 請參考第18A圖，位置‘A，之遮罩圖案了75八係位於方形實線指示之 第-區塊780, ’位置‘B，之遮罩圖案775關位於第二區塊彻”，且， 位置‘c’之鮮_ 775C係位於f三區塊舊，，。根據第17圖所顯示 之圖案建造方法，三個遮罩圖案775A至775c係形成於雷射遮罩之三 個區塊78〇’至78〇”，。於第一區塊，，具有圓形外形(遮罩圖案胤） 之十二個透射區’係排列成3列χ4行矩陣之結構。為確定起見，透射 ，係排在奇數行與偶數行十字交叉處，使得各列彼此間不會交通，但 t方便起見)必須假設透射區係排在同—列。相似於位置‘Α， ” 775A ’遮罩圖案775B之總共十二個透射區，係形成3列 =之Ξ構料二轉瓣，。鮮難咖之驗=，Ϊ 應於第18A圖弟-區塊78〇，小方塊之位置 3!x4 — α〇 、應於第18Α圖，第一區塊780,與第三區塊780，，， 24 1307441 三角形之位置。 各罩圖案675A至675C之位置，係與本發明之圖案建造方法一 I換言^ ’蝴於參相案，在遮糊案775B(此處為^參考圖案，) "列=弟-行之透射區，遮罩圖案775A第一列x第一行之透射區， 係^立於等邊二角形左下側邊之頂點，以及，遮罩圖案775C第-列X第 μ行之透射區’係位於等邊三肖形右下側邊之頂點之基礎_L，必須假 汉-個區塊内有三個圖案形成。遮罩圖案775A與遮罩圖案77冗平移 某段距離(朝左/朝右之等邊三角形―侧邊長度之半，與，朝下之等邊三 角形之兩度）’形成於三個區塊780,至780”，之三個遮罩圖案，係具有;3 列x4行之相同結構。 相較於轉本發明射料建造綠，根據本發明之 第二實施例雷射遮罩建造方法，係採不同之遮罩設計。換言之，第一 實施例遮罩圖案C位於第二區塊，而相對地，第二實施例，遮罩圖 案‘Β’位於第二區塊。 在將以例子制，依上述随建造方法所形狀雷射遮罩。第 18Β圖例示說明，參照第18Α圖描述之圖案建造方法所製造之雷 罩。 如上文所陳，根據本發明第二實施例雷射遮罩建造方法形成之雷射 遮罩770，具有三個區塊’其中有位置‘Α，之遮罩圖案775Α，位置‘Β， 之遮罩圖案775Β與位置‘C，之遮罩圖案775C。於此實施例，十二個透 射區係开>成於雷射遮罩770之各區塊，而超過十二之透射區係視製程 為要而形成，例如:雷射設備或光學系統，而不受限於此一條件。 現在描述一種使用雷射遮罩適用於結晶大尺寸之石夕薄膜。第19A至 19G圖例示說明一種使用第18B圖之雷射遮罩而用於結晶大尺寸之矽 薄膜之循序製程。 如圖所示，為了解釋方便起見’以實線指示三個區塊。因此，各區 塊由方形實線指示。於此例子之中，從左邊開始，第一區塊78〇，對應 於位置£A’之遮罩圖案’第二區塊780”對應於位置‘B，之遮罩圖案，且， 第三區塊780”，對應於位置‘c，之遮罩圖案。 25 1307441 請參閱第19A圖，第-結晶之進行係將雷射光束，透過 之雷射遮罩，騎於_錄板之謂社。 應於如先前段落所述之完全_之能量密度，並且，^束^ 於邊界表面之非晶啊_)為晶核，細财央生長，因而，於第一照 射區^挪成多晶第一晶體712，。第一晶體712，具有幅射狀之晶粒:、 在第一結晶完成後，所置放基板或遮罩77〇之基台(未顯示），沿χ_ 軸方向移動方塊卜舰塊)财麟(Dx)之長度，且接著，以第二雷射 光束.、、、射基台沿Χ-軸方向移動步距轉之長度，例如，於第二 區塊位置‘Β，之第-晶體712，重疊於第三區塊位置‘c，之遮罩圖案，: 且，接著，第二雷射光束照射基板表面。接著，如第胤圖，且有愈 第一晶體712,相同外形之第二晶體712，，相對於第一晶體712,，移動 X-步，離(Dx) ’並且因而第二晶體712，，重疊於第—晶體712，。第视 圖，第一雷射照射與第二雷射照射之兩個中心，彼此重疊，換言之， 第-照射區(Ρ1)與第二縣區(Ρ2)彼此重疊處，讀第二騎之^射光 束所照射’因此，會從區域72〇,開始，該區域72〇，係該第二照射之遮 罩圖案重疊於第-晶體712,之處。晶體會朝第二照射之遮罩77〇圖案 中心開始生長，以形成多晶第二晶體712，，(參見第14Β圖）。於第观 圖’於第二照射，由遮罩77〇第一區塊所形成之晶體係第一晶體，而 非弟一晶體。 其次，基台或遮罩770沿X-軸方向，再度移動χ_步距離㈣之長 度，且接著，連續進行第三雷射絲騎，沿χ_軸方向，形成结晶。 例如:在以第二雷舰概行第二結晶後，第三錄光束騎於基板表 面。此時，由第-區塊職之位置火之第―晶體712，，重疊於第三區 塊位置‘c’之遮罩圖案。接著’如第19c圖，會形成與第—晶體712，外 形形狀相同之第三晶體712，，，。此時，第19C圖，第一，第二與第三雷 射照射彼此重疊之中心區域，換言之，第一照射區(ρι)，第二照射區(p2) 與第二照射區(P3)彼此重疊處(即，第三雷射照射時，對應於遮罩7?〇 第三區塊之區域），會被第三照射雷射光束所照射，使得晶體會從第二 晶體712”(特別是第三照射遮罩圖案與第二晶體712”重疊區72〇，，)圖案 26 1307441 周邊開始，朝第三照射遮罩770圖案中心成長，以形成多晶第三晶體 712 (凊參閱第14C圖依此種形式，當藉由施用具有三個區塊之遮 罩二完成進行三次照射結晶之後，三次照射區係以無x_f疊完成結晶， 換言之，並無圖式中顯示的照射記號。於第19C圖，第三次照射時， 遮罩770之第二區塊所形成之第二晶體爪”，係第一結晶後，由第三 · 雷射照射’新形成之第二晶體712”，而非第三晶體，並且，第三二欠^ ·/ =時’遮罩770之第-區塊所形成之晶體，係第一晶體712,，該第-. 曰曰體712係於第三雷射照射時，由遮罩77()之第一區塊所形成之晶體， 而非第三晶體。 其次，如第19C圖所示，基台或遮罩77〇再次沿χ_軸方向更移動 χ-步距離㈣之長度，並且’以第四雷射光束照射。接著，三次照射曰曰曰-體區(=)’其具有均勻之晶體特性，而且無χ重疊，亦無γ_重疊，會藉 由第三照射雷射光束而在中心軸。如本文前面所述，三次照射晶^ 區(Ρ)，係對應於第三晶體712”，，該三次照射晶體區(ρ)之形成係益χ_ 重疊，即，無騎記號。同時’結晶製程係沿χ_軸方向Μ進行。接 ^ ’如第视圖與第19F圖所示，無照射記號之三次照射晶體區(Ρ)， 會沿X-軸方向增加。三次照射晶體區(p)係無照射記號之勻質晶體區， $形成使用具有三個區塊之雷射遮罩，每個雷射遮罩都具有周期性圖 其:人，在結晶製程沿X-軸方向(第—χ_軸結晶)進行完成後，遮罩或 基口沿Υ.财向(若是移祕台，黯_γ轴方向)鷄Υ_步距離㈣， 且接著’本文之前所述相對於X減晶之結晶製程，係連續沿_χ轴方 向進行，且自第-X祕晶餘完成之端闕始。於關巾，社晶係 藉由施用遮罩770之相同區塊當做第一 χ•軸結晶而連續進行。〇 y方圖，（即，在阻隔區外形成之圖案），其位置係對應於， 該了部區係在第-X·滅晶後，未被雷贱麵騎之區域。下部區 可错由沿-X軸方向之結晶製程而完全結晶。依此製程，沿^轴方向之 結晶t程所結晶之下部區，可形成無γ_重疊之下部區 前所述之方法，餘X軸與Υ軸方向重覆施用，以形成如如第觸圖 27 1307441 任意結晶區域。 於第二實施例’雜位置£A，之鱗圖案，位置π，之 置Β之遮罩圖案，係循序地位於雷射遮罩之第―至第三區θ〜、、位 受此條件限制。例如：當以同樣方式維持三個遮罩圖案:欠序’日^·，教未 置‘C’，遮罩圖案或位置丨，之遮罩圖案二者一，可位於第―:。’位 發明第-與第二實施例所述’雷射光束係透過形成於雷射遮:罩本 個Ϊ罩，照射於石夕薄膜。三次照射法之雷射照射所照射之石= 、部分會完全結晶。三次照射法包含第—照射之第—結晶，、第二昭^

之f一結晶與第二照射之第三結晶。於第—結晶’晶體利用位於圓形 圖案附近之非晶硬薄膜(固相)為晶核，朝圓圈中心生長。換；>

表面附近。於第二與第三結晶，晶體利用第一與第。二晶3 界為起點’朝第—照射與第三照射之遮罩圖案中心、生長。 D 現在開始财根據本酬—觀餘製驗晶顯轉 膜而具有改善結晶躲之方法。第2G圖係例示液晶顯示面板結構之平 面圖，其中，驅動電路與液晶顯示面板之陣列基板一體成形。

如圖所示，驅動-體成形電路之液晶顯示面板包含陣列基 板820，彩色遽光片基板830以及形成於陣列基板82〇與彩色液 基板830間之液晶層(未顯示）。陣列基板82〇包含:一像素單元^，— 影像顯示區，該雜顯祕之單位像雑制成輯結構，以及 極驅動電路單元824與-資料驅動電路單元823，係位於該像素單元 825之外邊緣。雖然未顯示，陣列基板82〇之像素單元825包含:複數 個閘極線與資^線，缝直與水平制賴定義複數個像素區於基板 820上。像素單元更包含:一薄膜電晶體，一切換裝置係形成於靠近 閘極線與資料線交叉處’且，像素電獅成於像素區。該切換裝置， 係用於施加信號電壓於該像素電極，該薄膜電晶體係場效電晶體 (FET) ’並以電場強度去控制電流之變化。 於陣列基板820之中，資料驅動電路單元823係位於陣列基板82〇 之較長側，陣列基板820相較於彩色濾光片基板83〇係突出的，以及 閘極驅動電路單元824係位於陣列基板82〇之較短側。為使輸入信號 28 1307441 Γ I Ϊ地輸出旧反鶴電路單元824與資料驅動電路單元823係使 ，、有互補，氧半導體結構(CM()S)之薄膜電晶體，反姆。為供 f補ί氧半導體是具有M〇S結構之積體電路以供Μ信號^ 、曾令Ϊ二Γ通道與Ν通道電日日日體。㈣速度與密度躲介於η通 ^，導體(NM0S)與Ρ通道金氧半導體(PMOS)間。閘極驅動電路單 路單元823，係透過雜線浦料線提供掃描信號 之裝置，並且連接至外部信號輸人端(未顯示）， 1 σ二Ή信號’透過外部信號輸人端’透射至像素電極。 ·· 雖2顯示，實作彩色與共雜之彩色濾光片，係形成於像 ，、早7C上，該像素單元825可為影像顯示區，而該共電極係形成 於陣列基板82〇上之像素電極之輔助電極。介於陣列基板與彩色滤光 f基^之間隙之形成於提供整齊的單元間隙厚度。陣列基板與 和色心、光片基板係藉由形成於影像顯示區外邊緣之封合圖帛而黏合， 晶顯示面板。該二個基板，係透過形成於陣列基板或彩 一光片土板之連結鎖而黏合。與驅動電路—體成形之液晶顯示面 ，，且該液晶顯示面板使用多^續财許多優點， 裝置特性’魏之影像品質，適當之赫能力與低功料耗。

現在開始說明根據本發明’制結晶赠膜製造之轉積體電路 液晶顯示Φ板辑之平_其製造鱗121圖綱根據本發明藉由 、:。明法使时薄膜製造之液晶顯示裝置。至於形成於像素單元之薄膜 電曰曰體N-型與p_型薄膜電晶體二者都可用。而驅動電路單元，N_型 薄膜，晶體或P-型薄膜電晶體二者一，可用於像素單元，或是用具有， N-型溥膜電晶體或P_㈣職晶體之互補金氧半賴結構，此，第 21圖例示互補金氧半導體液晶顯示裝置。 現在開始綱製造錄轉晶顯雜置之綠於后。第 一，由石夕氧薄膜(Si〇2)製成之緩衝層821，係形成於基板820，該基板 820由透縣緣材質如:玻璃製成。其次，由多晶輕成之主動層

824N '82仲，係形成於緩衝層形成之基板mo上。為達此一目的當非晶 矽薄膜於基板820整個表面上形成後，主動層8遞與824p，根據本 29 1307441 發明，係藉由三次照射結晶法，循序地橫向固化。此時，三次照射結 晶法’使用具有三個區塊之雷射遮罩，各個區塊都有周期性圖案。因 此’ 一個勻質之多晶矽薄膜可不使用短記號而形成。 之後，結晶矽薄膜係透過微影技術製程製作圖案，以形成主動層 824N與824P中之圖案於NMOS與PMOS區。接著，間極絕緣薄膜825A 係沉積於主動層824N與824P。後來，閘極電極850N與850P係由鉬 (Mo)，銘(A1)，鋁合金或其相類之物製成，且形成於某區(即，主動層 824N與824P之通道形成區)於閘極絕緣薄膜825A。當閘極金屬沉積於 閘極絕緣薄膜825後’閘極電極850N與850P係以微影技術形成。接 著’ N-掺雜製程與P-掺雜製程係循序進行，以形成N型薄膜電晶體 (即’薄膜電晶體具有源極/汲極區822N與823N，且其形成係以植入 N+離子於主動層824N之某區)與p_型薄膜電晶體。此時，n-型薄膜電 晶體之源極區822N與汲極區823N之形成，係以射入第五族元素而達 成，如:磷(P)，可提供一個電子。P型薄膜電晶體之源極/沒極區822p 與823P之形成’係將第三族元素射入而達成，如:侧(b)，可提供一個 電洞。之後，中間層(interlayer)絕緣薄膜825B沉積於基板820之整個 表面，且形成接觸孔(圖未顯示），藉由微影技術製程製作，以裸露源極

/没極區822N ’ 822P ’ 823N與823P。最後，源極/；；及極電極851N，851P， 852N與852P之开》成，係透過接觸孔與源極/没極區822n，822P，823N 與823P電性連接，因此完成互補金氧半導體液晶顯示裝置。雖然本發 明提出一種製造適用於具有結晶矽薄膜之液晶顯示裝置之方法，但是 本發明之精神可被用於其它顯示裝置，例如:有機電致能發光（EL)， 而不會受限制於此一條件。 就目前為止所述，根據本發明之雷射遮罩與結晶方法有許多好 處。根據本發明之雷射遮罩具有三個區塊，每個區塊具有自個兒的周 期性圖案。根據本發明，以結晶法並使用雷射遮罩，可得到無χ_重疊 或Υ-重疊之多晶矽薄膜，換言之，藉著重覆施用該三個區塊，而不具 照射記號。此外，藉著使用多晶矽薄膜而製造之液晶顯示裝置，由於 主動層之結晶特性，使該裝置具有一致與改良之特性。甚者，因主動 30 1307441 層不具有照射記號，所以液晶顯示裝置之畫面品質亦有改善。 熱習此技術之人士均明白，本發明並不侷限於上述之實施例，以不 同方式修改上開顯示裝置與驅動方法，在不偏離本發明之發明精神與 特徵之情形下，任何落入本發明宣稱專利範圍内之修改或更動，或是 與本發明所宣稱之專利細等效者’均應解為本發明宣稱專利範圍所 涵蓋。 【圖式簡單說明】

第1圖顯不多晶矽薄膜之晶粒尺寸與於多晶矽薄膜使用雷射能量 密度間之關係。 第2圖至第4圖為根據第1圖雷射能量密度石夕結晶機構之橫面 圖。 第5A至5C圖係顯示根據習知技術之循序式橫向固化製程橫截面。 第6A圖係顯示一種適用於循序式橫向固化法(SLS)之雷射遮罩之 例之平面圖。 弟6B圖顯示藉由第6A圖藉由遮罩而結晶之石夕薄膜平面圖。 第7圖係顯示第6B圖結晶後之矽薄膜之Έ，部放大平面圖。

第8A到8C圖係顯示使用第6A圖遮罩，用於結晶矽薄膜之循序 製程之平面圖。 、 第9圖顯示當使用橫向固化之雷射遮罩之另一例。 第10圖顯示根據本發明’於雷射遮罩建立此等周期性圖案之方法。 第11圖係顯示第10圖該雷射遮罩透射區之尺寸。 第12圖例示說明一種建造用於第10圖雷射遮罩遮罩圖案之方 法’該遮罩圖案係分割成三個區塊。

第13A圖至第13C圖說明根據第12圖描述之方法，所建造雷射遮 罩之三個區塊。 第14A圖至第14C圖例示說明，使用第13A圖至第13C圖之雷射 遮罩而結晶發薄膜之製程。 31 1307441 第15Λ圖說明根據本發明第一實施例用於建造雷射遮罩之 罩之^5B圖例示說明參照第15A圖之圖案建造方法所製造H遮 第至遍圖例示說明一種使用如第15B圖之 以結晶石夕薄膜之循序製程。 ’、、 射遮明根據本觸二實施姻於建造_圖案於雷 法 第18Α圖例示說明-種根據本發明第二實施例建造雷射遮罩之方 第18Β圖係參考第18Α圖由圖牵建造方沐制！ 第胤至19G圖例示說射遮單之例。 晶大尺寸之_膜之循序製程使Μ观圖之雷射遮罩而用於結 第20圖係例示液晶顯示面板結構之平面圖，其 晶顯示面板之_基板整合為_體。 、‘轉電路與液 =U圖說赌據本發簡由純法使时_ 顯示裝置之例。 日日叩Ik之液晶 【主要元件符號說明】 10 基板 12 薄膜 30 晶粒 30 B 晶粒 35 晶種 111 緩衝層 112， 矽薄膜 130B 晶粒 212 薄膜 212” 薄膜(圖案) 230A 弟一晶粒 11 緩询層 12’ 薄祺 30A 晶粒 30C 晶粒 110 基板 112 矽薄臈 130A 晶粒 210 基板 212， 薄臈 212，，’ 薄骐(圖案) 230B 第一晶粒 32 1307441 270 遮罩 273 透射區 274 阻隔區 275 細長隙縫(型式圖案) 280 非連續區 370 遮罩 475A 透射區(圖案） 475B 透射區(圖案） 475C 透射區(圖案） 510 基板 512 薄膜 512’ 晶體 512” 晶體 512”， 晶體 520’ 區域 520” 區域 573A 透射區(圓形圖案） 573B 透射區 573C 透射區 574A 阻隔區 574B 阻隔區 574C 阻隔區 575A 遮罩圖案 575B 遮罩圖案 575C 遮罩圖案 580， 區塊 580” 區塊 580”， 區塊 612? 晶體 612” 晶體 612”， 晶體 620’ 區域 620” 區域 670 遮罩 675A 遮罩圖案 675B 遮罩圖案 675C 遮罩圖案 680’ 區塊 680” 區塊 680”， 區塊 Ί1Τ 第一晶體 712” 第二晶體 712，，’ 第三晶體 720? 區域 720” 重疊區 770 遮罩 775A 透射區(遮罩圖案） 775C 透射區(遮罩圖案） 775B 透射區（遮罩圖案） 780’ 區塊 780” 區塊 780”， 區塊 810 液晶顯不面板 820 基板 821 緩衝層 33 1307441 822N 源極區 822P 源極區 823 貢料驅動電路早元 823N >及極區 823P 汲極區 824 閘極驅動電路單元 824N 主動層 824P 主動層 825 像素單元 825A 閘極絕緣薄膜 825B 中間層絕緣薄膜 830 彩色濾光片基板 850N 閘極電極 850P 閘極電極 851N 源極/汲極電極 851P 源極/汲極電極 852N 源極/汲極電極 852P 源極/汲極電極 A 位置(區域） B 位置(區域） C 位置 E 邊緣部 I 第一區 II 第二區 L 介於透射區中心間之距離 L， 等邊三角形之一側邊之長度 P 二次照射晶體區 PI 第一(照射)區 P2 第二(照射)區 P3 第三(照射)區 R 半徑 34

Claims (1)

1. u〇744i 广、申請專利範圍：u—^.::... .H第~、第二與第三區塊之雷射遮罩，包括： 〜弟-遮罩_，係位於該第一區塊； =二遮罩圖案，係位於該第二區塊；以及 其弟二遮罩圖案，係位於該第三區塊， 圖素案至該第三鮮圖案各為-周紐圖案，各周期性 2射區以及—阻隔區，該第—區塊之該第—遮罩圖案具有 <讀第三遮罩該f，罩圖案具有-第二位置，該第三區塊 位置儀彼此XP1、有弟—位置，且該第一位置、該第二位置與該第三 圖素授射於—個區=^該第—遮罩圖案、該第二遮罩圖案與該第三遮罩 、 品中時，二個鄰接之透射區可形成一個等邊三角形。 第第1項所述之雷射遮罩’其中當將該第一遮罩圖案、該 形成二正六^形？=遮罩圖案投射於—個區塊中時，六個等邊三角形可 之外形申圍第1項所述之雷射遮罩，其_該些透射區皆具有一圓形 半押各二二τ 1中心之間的距離係L，具有圓形之外形之該些透射區之 各為R，L與β之關係為L/3 g R s L/2。， ^^專^圍請所述之雷射遮^其中該些透射區皆具有一多邊 从外形’該多邊形包含-三角形’―正方形，—六邊形與—八邊形。。 列利範圍第1項所述之雷射遮罩’其中各區塊之該些透射區係排 t r陣結構(各ν與1係整數），且各區線之該些透射區於奇數 列與偶數列係排列成十字交又。 6. -種使用如中請專·圍第丨項所述之詩遮罩之結晶絲，包括 設置一基板，該基板上具有一半導體層； 35 1307441 將該雷射遮罩置於該半導體層之上方；以及 ，由，射-雷射光束並透過該雷射遮罩，使該半導體層結晶而形成一多 7.如申請專利範圍第6項所述之方法，其中當將該第_遮罩騎、 遮罩圖案與該第三遮罩圖案投射於—個區塊時，六個等邊三肖形可形成一 8.如申請專利第6項所述之方法，其中該些透射區#有__之外 形，該些透射區中<_距離係L ’具有_之外形之該些透射區^半徑 各為R，L與R之關係為l/3 S R $ L/2。 9. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該些透射區皆具有一多邊形之 外形，該多邊形包含一三角形，一正方形，一六邊形與一八邊形。 10. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中各區塊之該些透射區係排列 成N列xM行矩陣結構(各n與Μ係整數），且各區塊之該些透射區於奇數列 與偶數列係排列成十字交叉。 « 11. 如申請專利範圍第6項所述之方法，其中使該半導體層結晶之步驟更 包括： 透過該雷射遮罩照射一第一雷射光束，以形成一第一結晶區，其中該 弟一結晶區之尺寸係 移動該基板少於ψ之距離； 透過該雷射遮罩照射一第二雷射光束，以形成一第二結晶區； 移動該基板少於W之距離；以及 透過該雷射龜罩照射一第三雷射光束，以形成一第三結晶區。 12·如申請專利範圍第11項所述之方法，其中該基板移動約W之三分之一。 36 1307441 如申請專利細第6項所述之方法，其中使該半導體層結晶之步錄更 透過該雷射遮軍照射-第-雷射光束，以形成-第-結晶區； 移動3亥雷射遮罩約等於一個區塊之大小之距離； 透過該雷射遮罩照射—第二雷射光束，以形成一第二結晶區； 移動該雷射遮罩約等於一個區塊之大小之距離；以及 透過該雷射遮罩照射—第三雷射光束，以形成一第三結晶區。 14.如申請專利範圍第6項所述之方法，其中該照射雷射具有 區之一能量密度。 凡王熔解 專利範關6 1研述之方法，其#該半導體層細循序式_ 16. —種薄膜電晶體，包括： 晶方法形成 ▲夕曰曰半導體層’係利用如申請專利範圍第6項所述之結 在一基板上； -閘極絕緣_，係形成在該多晶半導舰上； · 源極區與没極區， 以及 閘極電極，伽成在制極絕緣薄膜上； 係形成在該閘極電極兩側之該多晶半導體層中·， 面 上，形成在該基板上之該閑極絕緣薄膜的整個表 觸孔以暴路出該源極區與該汲極區， 忐二1°^夕日曰半導體層包含複數個圓形晶體，三個相鄰接之圓开；曰和界 成一個等邊三角形，且& H曰曰體形 内〜且/、個等邊三角形可形成一正六邊形。 17.—種薄膜電晶體，包括： 項所述之結晶方法形成 一多晶半導體層，係彻如巾請專利範圍第 37 1 Β(Χ744$«ϊ! 一 98· 1 · 1 6 在一基板上； 一閘極絕緣薄膜’係形成在該多晶半導體層上； 閘極電極’係形成在刻極絕緣薄膜上； 2區與;雄區’係形成在綱極電極關之該多晶轉體層中； 上，且絲成在職板上之極絕緣薄膜的整個表面 上且具有接觸孔以暴露出該源極區與驗極區， 晶體包含細_乡_卜狀晶體，㈣固鄰接 曰曰體之中心軸-鱗邊三角形，且六個料三触彡可形成—正六邊^接 之外形，該電晶^，其中該透射區具有一圓形 半捏各L射彡之外狀触透射區之 —角形，一正方形，一六邊形與一八邊形。 或17項所述之薄膜電晶體，其中各區塊之該些 射區於奇數顺偶數=1=^字(=_係整數），且各區塊之該些透 結晶之圍弟16或17項所述之薄膜電晶體，其中使該半導體層 第一田射遮罩‘日讀―第—雷射光束，以形成-第-結晶區，其中該 乐、〜日日區之大小為W; 移動該基板少於w之距離； 該雷射遮罩照射—第二雷射光束，以形成—第二結晶區； 移動該基板少於w之距離；以及 透過該雷射群照射—第三t射光束，以麻―第三結晶區。 38

   22·如 ^ 分之〜。 晶體，其中該基板移動約讯之 如申請專利範圍第22項所述之薄膜電

   如申請專利範圍第16或17項所述之薄膜電晶體 之步驟更包括: ’其中使該半導體層 透過該雷射遮罩照射一第一雷射光束，以形成一第一結晶區； 移動該雷射遮罩約等於一個區塊之大小之距離； ， 透過該雷射遮罩照射一第二雷射光束，以形成一第二結晶區； 移動該雷射遮罩約等於一個區塊之大小之距離；以及 透過該雷射遮罩照射一第三雷射光束’以形成一第三結晶區。 24二如申請專利範圍第16或17項所述之薄膜電晶體，其中該照射雷射具 有該一完全熔解區之一能量密度。 ” 25.如申請專利範圍第16或17項所述之薄膜電晶體，其中該半導體層係 以循序式橫向固化法結晶。 26·如申請專利範圍第16項所述之薄膜電晶體’其中各圓形晶體包含複數 個幅射狀成長完成之晶粒》 27·如申請專利範圍第17項所述之薄膜電晶體’其中各晶體包含複數個幅 射狀成長完成之晶粒。 39