專利名稱：連續(xù)橫向結(jié)晶裝置和使用它結(jié)晶硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種硅結(jié)晶方法，特別涉及一種連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)裝置和使用它結(jié)晶硅的方法，其中，用具有多個(gè)不同圖案的掩模在基板上形成對(duì)準(zhǔn)鍵，使用掩模與對(duì)準(zhǔn)鍵之間的距離信息按平行于連接對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線方向進(jìn)行結(jié)晶。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的發(fā)展，對(duì)各種顯示器的需求不斷增加。近年來(lái)，已經(jīng)研究和開(kāi)發(fā)了各種平板顯示器，例如，液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示板(PDP)、電致發(fā)光顯示器(ELD)、真空熒光顯示器(VFD)等。某些平板顯示板已經(jīng)用于各種顯示器件中。
液晶顯示器(LCD)由于具有圖像質(zhì)量高、重量輕、厚度薄、體積小和低功耗等優(yōu)良特性和優(yōu)點(diǎn)而被最廣泛使用。因此，液晶顯示器取代陰極射線管(CRT)用于移動(dòng)圖像顯示器件中。液晶顯示器已經(jīng)開(kāi)發(fā)成用于例如電視機(jī)、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器等接收和顯示廣播信號(hào)的裝置中。
液晶顯示器(LCD)通常包括顯示圖像的液晶顯示板和向LCD板提供驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)單元。液晶顯示板包括彼此粘接的第一和第二玻璃基板以及注入在第一與第二基板之間的液晶層。
在第一玻璃基板(薄膜晶體管(TFT)陣列基板)上形成按固定間隔沿一個(gè)方向設(shè)置的多條柵線，和按固定間隔垂直于多條柵線設(shè)置的多條數(shù)據(jù)線。在由多條柵線和多條數(shù)據(jù)線相互交叉限定的多個(gè)像素區(qū)中以矩陣形式形成多個(gè)像素電極，通過(guò)柵線的信號(hào)轉(zhuǎn)換薄膜晶體管以將數(shù)據(jù)線的信號(hào)傳輸?shù)较袼仉姌O。
在第二玻璃基板(濾色片基板)上有黑矩陣、R/G/B(紅/綠/蘭)濾色片層和公共電極，黑矩陣層屏蔽來(lái)自除像素區(qū)以外的其它部分的光，R/G/B(紅/綠/蘭)濾色片層實(shí)現(xiàn)色彩，公共電極實(shí)現(xiàn)圖像。
襯墊料用于保持上述的第一與第二玻璃基板之間的預(yù)定間隔。使用具有液晶注入孔的密封材料將兩個(gè)基板彼此粘接到一起。液晶注入到兩個(gè)玻璃基板之間。
一般的液晶顯示器的驅(qū)動(dòng)原理是利用液晶的光學(xué)各向異性和極化特性。由于液晶的結(jié)構(gòu)細(xì)而長(zhǎng)，液晶分子按特定的方向排列。根據(jù)偶極矩，液晶分子既可以是正介電各向異性也可以是負(fù)介電各向異性。將感應(yīng)的電場(chǎng)施加到液晶上以控制排列方向。因此，當(dāng)任意控制液晶分子的排列時(shí)，就可以徹底改變液晶分子的排列方向。然后，由于液晶具有光學(xué)各向異性，光線按液晶分子的排列方向折射，因此形成圖像。
一些新技術(shù)使用有源矩陣液晶顯示器(LCD)，有源矩陣液晶顯示器(LCD)由薄膜晶體管和像素電極形成，像素電極按矩陣形式排列并連接到薄膜晶體管。該技術(shù)被認(rèn)為具有更高的分辨率并且能夠顯示生動(dòng)的圖像。
在具有用于薄膜晶體管的多晶硅半導(dǎo)體層的液晶顯示器件中，可以在同一基板上形成薄膜晶體管和驅(qū)動(dòng)電路。而且，不需要連接薄膜晶體管和驅(qū)動(dòng)電路，因此簡(jiǎn)化了制造工藝。此外，多晶硅的場(chǎng)效應(yīng)遷移率比非晶硅的場(chǎng)效應(yīng)遷移率高一百到兩百倍，因此，可以獲得高溫度穩(wěn)定性和高光學(xué)穩(wěn)定性。
多晶硅的制造方法根據(jù)制造溫度可以分為低溫制造工藝和高溫制造工藝。
高溫制造工藝要求的溫度條件等于約為1000℃，等于或高于改變基板的溫度。由于玻璃基板的耐熱性差，因此，需要使用具有優(yōu)良耐熱性的昂貴的、易碎的石英基板。與用低溫制造工藝形成的多晶硅比較，用高溫制造工藝制造多晶硅薄膜時(shí)，由于形成高的表面粗糙度和細(xì)的結(jié)晶顆粒，因而會(huì)出現(xiàn)結(jié)晶不完全，從而造成器件性能比較差。因此，研究和開(kāi)發(fā)了非晶硅的結(jié)晶技術(shù)，可以在低溫下汽相淀積非晶硅，然后形成多晶硅。
在低溫下淀積非晶硅和結(jié)晶所淀積的非晶硅的方法可以激光退火工藝和金屬誘導(dǎo)結(jié)晶工藝。
激光退火工藝包括用脈沖激光束照射基板。具體地說(shuō)，用脈沖激光束結(jié)晶和凝結(jié)基板，每隔10ns(納秒)至100ns重復(fù)一次。低溫制造工藝被公認(rèn)為具有使下絕緣基板上產(chǎn)生的缺陷達(dá)到最少的優(yōu)點(diǎn)。
以下將詳細(xì)描述用激光退火方法的現(xiàn)有硅結(jié)晶方法。
圖1示出了非晶硅顆粒尺寸與激光能量密度之間的關(guān)系曲線。
如圖1所示，根據(jù)入射的激光能量密度，非晶硅的結(jié)晶可以分為第一結(jié)晶區(qū)、第二結(jié)晶區(qū)和第三結(jié)晶區(qū)。
圖1中的第一區(qū)是局部熔化區(qū)，照射到非晶硅層上的激光能量密度只熔化非晶硅層的表面。激光束照射后，非晶硅層的表面在第一區(qū)內(nèi)部分熔化，因此，在結(jié)晶工藝后，在非晶硅層的表面上形成小的晶粒。
圖1中的第二區(qū)接近完全熔化區(qū)，高于第一區(qū)的激光能量密度幾乎完全熔化非晶硅。非晶硅幾乎完全熔化后，剩余的晶核用作晶體生長(zhǎng)的籽晶，因此形成比第一區(qū)大的晶粒。但是，第二區(qū)中形成的晶粒不均勻。第二區(qū)比第一區(qū)窄。
圖1中的第三區(qū)是完全熔化區(qū)，用比第二區(qū)大的激光能量密度照射第三區(qū)，完全熔化非晶硅層。非晶硅層完全熔化后，執(zhí)行結(jié)晶工藝，以允許均相成核，由此形成由細(xì)而均勻的晶粒形成的結(jié)晶硅層。
在制造多晶硅的本方法中，使用第二區(qū)的能量密度控制激光束的照射次數(shù)和重疊程度，以形成均勻的大而粗糙的晶體顆粒。
然而，多個(gè)多晶硅晶粒之間的界面阻止了電流的流動(dòng)，因此降低了薄膜晶體管器件的可靠性。此外，多個(gè)晶粒中可能出現(xiàn)的電子碰撞引起的碰撞電流和惡化造成絕緣層損壞，從而使產(chǎn)品降級(jí)或者出現(xiàn)次品。為了解決這些問(wèn)題，在用連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)方法制造多晶硅的方法中，在液態(tài)硅與固態(tài)硅之間的界面按垂直于界面的方向生長(zhǎng)硅晶粒。Robert S.Sposilli、M.A.Crowder以及James S.Im在Mat.Res.Soc.Proc.Vol.452，pp.956-957，1997中詳細(xì)描述了SLS結(jié)晶方法。
在現(xiàn)有技術(shù)的SLS方法中，控制激光能量的大小、激光束的照射區(qū)域和轉(zhuǎn)移距離，使具有預(yù)定長(zhǎng)度的硅晶體顆粒橫向生長(zhǎng)，由此結(jié)晶非晶硅，形成1μm或更大的單個(gè)晶體。
在現(xiàn)有技術(shù)的SLS方法中使用的照射裝置使激光束匯聚到一個(gè)小而窄的區(qū)域，因此，用單次照射不能使基板上淀積的非晶硅層完全變成多晶硅。因此，為了改變基板上的照射位置，其上淀積有非晶硅層的基板安裝在工作臺(tái)上。然后，激光束照射基板上的預(yù)定區(qū)后，移動(dòng)基板，以照射基板上的其它區(qū)域，由此在基板整個(gè)表面上執(zhí)行照射工藝。
圖2示出了現(xiàn)有的連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)裝置的示意圖。參見(jiàn)圖2，現(xiàn)有的連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)裝置包括激光束發(fā)生器1、用于聚焦激光束發(fā)生器1發(fā)射的激光束的聚焦透鏡2、用于在基板10上分隔照射激光束的掩模3以及在掩模3下面形成的將通過(guò)掩模3的激光束降低到恒定速度的減速透鏡4。
通常，激光束發(fā)生器1在受激準(zhǔn)分子激光器中用XeCl產(chǎn)生波長(zhǎng)約為308nm的光，或者用KrF產(chǎn)生波長(zhǎng)約為248nm的光。激光束發(fā)生器1產(chǎn)生未改變的激光束。所發(fā)射的激光束穿過(guò)衰減器(未示出)，在衰減器中控制能級(jí)。然后，激光束穿過(guò)聚焦透鏡2。
基板10具有其上淀積的非晶硅層，基板10朝向掩模3被固定在X-Y工作臺(tái)5上。
為了使基板10的整個(gè)表面結(jié)晶，X-Y工作臺(tái)5精密地移位，以逐漸擴(kuò)大結(jié)晶區(qū)。
圖3示出了掩模3，掩模3包括允許激光束穿過(guò)的開(kāi)口部分‘A’以及阻擋激光束并防止照射基板的閉合部分‘B’。開(kāi)口部分‘A’的寬度決定了第一次曝光后形成的晶粒的橫向生長(zhǎng)長(zhǎng)度。
圖3示出了激光照射工藝中使用的掩模的平面示意圖。圖4示出了使用圖3所示的掩模用激光束照射形成的結(jié)晶區(qū)。參見(jiàn)圖3，形成的用于激光束照射工藝中使用的掩模具有開(kāi)口部分‘A’和閉合部分‘B’，開(kāi)口部分‘A’具有按第一間隔(a)開(kāi)口的圖案，閉合部分‘B’具有按第二間隔(b)閉合的圖案。開(kāi)口部分和閉合部分順序交替設(shè)置。
以下描述使用掩模的激光照射工藝。
首先，將掩模3放到其上淀積有非晶硅層的基板上，然后，將第一激光束照射到基板上。這時(shí)，如圖4所示，照射的激光束穿過(guò)掩模3的開(kāi)口部分‘A’，使對(duì)應(yīng)掩模3的開(kāi)口部分‘A’的非晶硅層的預(yù)定部分熔化成液態(tài)。這種情況下，從完全熔化區(qū)選擇這里所用的激光能量密度，使被激光照射的硅層完全熔化。
這時(shí)，通過(guò)一次激光束照射，掩模3的多個(gè)開(kāi)口部分‘A’對(duì)應(yīng)于基板的一個(gè)單元區(qū)20，被激光束照射的單元區(qū)20具有的長(zhǎng)度是‘L’，寬度是‘S’。
激光束照射后，硅晶粒24a和24b從非晶硅區(qū)和完全熔化并液態(tài)硅區(qū)之間的界面21a和21b并朝向照射區(qū)橫向生長(zhǎng)。硅晶粒24a和24b沿垂直于界面21a和21b的方向橫向生長(zhǎng)。
在用激光束照射過(guò)的對(duì)應(yīng)于掩模3的開(kāi)口部分‘A’的預(yù)定部分22中，當(dāng)預(yù)定部分22的寬度小于兩倍的硅晶粒24a的生長(zhǎng)長(zhǎng)度時(shí)，晶粒按垂直方向從硅區(qū)的界面兩邊開(kāi)始向內(nèi)生長(zhǎng)，并且在晶界25處彼此接觸，使晶體生長(zhǎng)停止。
隨后，為了使晶粒進(jìn)一步生長(zhǎng)，移動(dòng)承載基板的工作臺(tái)，在與第一照射區(qū)相鄰的區(qū)域執(zhí)行另一照射工藝。因此，形成具有新晶體的另一晶體，新晶體連接到第一曝光后形成的晶體。同樣地，在完全結(jié)晶區(qū)的每一側(cè)上橫向形成多個(gè)晶體。通常，掩模3的開(kāi)口部分‘A’和閉合部分‘B’的寬度決定通過(guò)激光照射工序產(chǎn)生并連接到相鄰的照射部分的晶體生長(zhǎng)長(zhǎng)度。
圖5示出了通透現(xiàn)有的結(jié)晶工藝沿著一條線形成的器件的每一溝道中覆蓋的晶界。
在現(xiàn)有的結(jié)晶工藝中，在基板的整個(gè)表面上進(jìn)行結(jié)晶。因此，結(jié)晶基板時(shí)，承載基板的工作臺(tái)不用任何對(duì)準(zhǔn)鍵沿著一個(gè)方向移動(dòng)，由此改變基板上的照射區(qū)。
但是，如圖5所示，由于沒(méi)有使用例如對(duì)準(zhǔn)鍵等指示而執(zhí)行結(jié)晶工藝，激光照射區(qū)域內(nèi)的晶粒界面，即晶界25不完全垂直于器件(TFT，30)的長(zhǎng)度方向。而且，各器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量也不同。例如，一個(gè)器件具有一個(gè)晶界25，另一器件具有兩個(gè)晶界25。也就是說(shuō)，即使各器件沿著一條線設(shè)置，各器件的每一溝道(源極S與漏極D之間)中覆蓋的晶界數(shù)量也不同。從而，各器件具有不同的遷移率特性(隨著在器件的溝道中覆蓋的晶界25的數(shù)量減少，遷移率變快)。因此，即使沿著同一條線設(shè)置各器件，各器件也具有不同的特性。
圖6示出了在基板上形成的各個(gè)區(qū)域的平面示意圖。參見(jiàn)圖6，在液晶顯示器的基板50上形成薄膜晶體管陣列?；?0限定在顯示圖像的顯示區(qū)70中，非顯示區(qū)60包圍顯示區(qū)70。
此時(shí)，在基板50的整個(gè)表面上形成非晶硅層，在基板50的顯示區(qū)70上形成相互垂直的用于限定像素區(qū)71的多條柵線和多條數(shù)據(jù)線(未示出，形成在顯示區(qū)中除像素區(qū)之外的其它區(qū)域)。在各像素區(qū)71中形成多個(gè)像素電極71。而且，在像素區(qū)71的預(yù)定部分形成薄膜晶體管，薄膜晶體管包括從柵線伸出的柵極(未示出)、從數(shù)據(jù)線伸出的源極(未示出)和從源極按預(yù)定間隔形成的漏極(未示出)。這時(shí)，在源極和漏極下面形成半導(dǎo)體層75，半導(dǎo)體層75具有在兩個(gè)電極之間的溝道。在非顯示區(qū)60上形成柵驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路部分61和源驅(qū)動(dòng)器的驅(qū)動(dòng)電路部分62，以向柵線和數(shù)據(jù)線提供信號(hào)。
但是，基板50上形成的非晶硅層的結(jié)晶速度要求在各個(gè)區(qū)域中不同。具體地說(shuō)，驅(qū)動(dòng)電路部分61和62以及顯示區(qū)70的薄膜晶體管(器件，75)需要比剩余部分高一百倍的遷移率速度。因此，為了降低結(jié)晶處理時(shí)間和成本，可以省略不要求高遷移率速度的其余部分的結(jié)晶，而只對(duì)驅(qū)動(dòng)電路部分61和62以及顯示區(qū)70的器件75進(jìn)行結(jié)晶處理。
要想對(duì)顯示區(qū)70的基板上的器件75進(jìn)行結(jié)晶處理，就需要對(duì)要進(jìn)行激光照射的基板區(qū)提供標(biāo)記。為此，在結(jié)晶之前用光刻工藝首先在基板上形成對(duì)準(zhǔn)鍵。這種情況下，必須制備用于形成對(duì)準(zhǔn)鍵的附加掩模，因此，需要延長(zhǎng)制造時(shí)間和增加制造成本來(lái)制造附加掩模。
而且，現(xiàn)有的SLS裝置和用它結(jié)晶硅的方法具有以下缺點(diǎn)。
在現(xiàn)有的結(jié)晶工藝中，不用對(duì)準(zhǔn)鍵在基板的整個(gè)表面上進(jìn)行結(jié)晶。因此，基板放到工作臺(tái)上時(shí)，基板可以滑動(dòng)或不滑動(dòng)?；蛘?，基板放到掩模工作臺(tái)上時(shí)，由于掩模沒(méi)有放到準(zhǔn)確的位置，所以，基板按不適當(dāng)?shù)姆绞竭M(jìn)行結(jié)晶。但是，在現(xiàn)有技術(shù)中沒(méi)有辦法來(lái)解決這些問(wèn)題。
現(xiàn)有技術(shù)中存在的困難在結(jié)晶后通過(guò)構(gòu)圖形成柵線、數(shù)據(jù)線和薄膜晶體管時(shí)顯得更加突出。這種情況下，用現(xiàn)有的結(jié)晶工藝形成的晶界不平行于或不垂直于在后續(xù)工藝中形成的線和器件，而是處于傾斜位置。因此，即使沿著一條線形成各器件，各器件的溝道中覆蓋的晶界數(shù)量也不同，由于在溝道中覆蓋的晶界數(shù)量不同，會(huì)造成顯示質(zhì)量下降并降低顯示速度，所以，必須校正。
而且，由于基板上形成的非晶硅層在各不同區(qū)域中要求不同的結(jié)晶速度，所以，提出選擇結(jié)晶工藝以縮短結(jié)晶工藝時(shí)間和降低成本。這里要想選擇結(jié)晶基板的預(yù)定區(qū)域，就必須提供對(duì)準(zhǔn)鍵以標(biāo)記基板上的激光照射區(qū)。這種情況下，既需要形成對(duì)準(zhǔn)鍵用的掩模的形成工藝也需要形成用于結(jié)晶的附加掩模的形成工藝。而且，由于對(duì)準(zhǔn)鍵形成工藝中的掩模和結(jié)晶工藝中需要的掩模更換時(shí)間，延長(zhǎng)了工藝時(shí)間，同時(shí)，由于使用兩個(gè)掩模，增加了制造成本。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)裝置和用它結(jié)晶硅的方法，基本上克服了由于現(xiàn)有技術(shù)中存在的局限和缺點(diǎn)所引起的一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。
本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)裝置和用它結(jié)晶硅的方法，其中，使用具有多個(gè)不同圖案的掩模在基板上形成對(duì)準(zhǔn)鍵，結(jié)晶工藝根據(jù)掩模和對(duì)準(zhǔn)鍵之間的距離信息，沿平行于連接對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線執(zhí)行。
本發(fā)明的其它優(yōu)點(diǎn)、目的和特征一部分在以下說(shuō)明書(shū)中指出，另一部分將會(huì)通過(guò)本領(lǐng)域的技術(shù)人員實(shí)踐本發(fā)明而獲得。通過(guò)本發(fā)明申請(qǐng)的文字說(shuō)明書(shū)和權(quán)利要求書(shū)以及附圖中指出的具體結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)和達(dá)到本發(fā)明的目的和優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)，按照本發(fā)明的目的，具體和廣泛地描述，一種連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)裝置包括產(chǎn)生照射激光束的激光束發(fā)生器；具有例如對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和結(jié)晶區(qū)的多個(gè)區(qū)域的掩模；掩模工作臺(tái)，用于移動(dòng)其上承載的掩模，使激光束穿過(guò)掩模中所選擇的區(qū)域透射；和基板工作臺(tái)，用于移動(dòng)其上承載的基板，以改變穿過(guò)掩模用激光束照射的基板的多個(gè)部分。
按照本發(fā)明，掩模的多個(gè)區(qū)域包括至少一對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和結(jié)晶區(qū)。對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)包括多個(gè)細(xì)小的透射圖案。多個(gè)細(xì)小的透射圖案按固定的間隔形成?；鍎澐譃榘ǘ鄠€(gè)像素的顯示部分和包括驅(qū)動(dòng)電路的非顯示部分。掩模的結(jié)晶區(qū)劃分為第一區(qū)核第二區(qū)。第一區(qū)對(duì)應(yīng)基板的顯示部分，以及第二區(qū)對(duì)應(yīng)掩模的非顯示部分。第一區(qū)包括至少一個(gè)圖案塊，它具有多個(gè)透射部分和多個(gè)非透射(遮蔽)部分。圖案塊具有對(duì)應(yīng)基板中一個(gè)像素的半導(dǎo)體層的尺寸。按固定間隔形成多個(gè)圖案塊。第二區(qū)具有多個(gè)透射部分和多個(gè)遮蔽部分。掩模工作臺(tái)在同一平面上按左右方向移動(dòng)，以對(duì)應(yīng)于掩模選擇區(qū)。
而且，該SLS裝置包括傾斜機(jī)構(gòu)和水平機(jī)構(gòu)用于調(diào)節(jié)掩模的微小移動(dòng)。傾斜機(jī)構(gòu)通過(guò)旋轉(zhuǎn)水平移動(dòng)掩模工作臺(tái)。水平調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)垂直移動(dòng)掩模工作臺(tái)。
本發(fā)明的一部分涉及一種SLS方法，該方法包括以下步驟制備劃分為顯示部分和非顯示部分的基板；在基板的整個(gè)表面上形成非晶硅層；在基板上設(shè)置掩模，掩模劃分為對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和結(jié)晶區(qū)；將掩模移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)并且用激光束照射非顯示部分的預(yù)定部分，由此形成對(duì)準(zhǔn)鍵；將掩模移動(dòng)到結(jié)晶區(qū)并且用激光束照射顯示部分和非顯示部分的驅(qū)動(dòng)電路部分，由此結(jié)晶非晶硅層。
按照本發(fā)明，在非顯示部分的四個(gè)角形成對(duì)準(zhǔn)鍵。用具有適當(dāng)?shù)哪芰棵芏鹊募す馐┻^(guò)掩模的對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)照射，去除對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層，由此形成對(duì)準(zhǔn)鍵。用具有適當(dāng)能量密度的激光束照射結(jié)晶區(qū)，以完全熔化對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層。用激光束照射掩模的結(jié)晶區(qū)，使沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量相同。結(jié)晶進(jìn)行的方向平行于沿著一條線設(shè)置的多個(gè)相鄰的對(duì)準(zhǔn)鍵，使沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量相同。不照射沒(méi)有被掩模選擇的其余區(qū)域，即，阻擋激光束照射。
而且，該SLS方法可以包括在基板上形成非晶硅層之前形成緩沖層的步驟。
本發(fā)明的一部分涉及的SLS方法包括以下步驟制備劃分為顯示部分和非顯示部分的基板；在基板的整個(gè)表面上形成非晶硅層；在基板上設(shè)置掩模，掩模具有對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)、第一結(jié)晶區(qū)和第二結(jié)晶區(qū)；將掩模移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)并且用激光束照射非顯示部分的預(yù)定部分，由此形成對(duì)準(zhǔn)鍵；將掩模移動(dòng)到第一結(jié)晶區(qū)并且用激光束照射第一結(jié)晶區(qū)，由此結(jié)晶顯示部分的半導(dǎo)體層；以及將掩模移動(dòng)到第二結(jié)晶區(qū)并且用激光束照射第二結(jié)晶區(qū)，由此結(jié)晶非顯示部分的驅(qū)動(dòng)電路部分的半導(dǎo)體層。
按照本發(fā)明，在非顯示部分的每個(gè)角處形成對(duì)準(zhǔn)鍵。用具有適當(dāng)?shù)哪芰棵芏鹊募す馐┻^(guò)掩模的對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)照射，去除對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層，由此形成對(duì)準(zhǔn)鍵。用具有適當(dāng)能量密度的激光束照射第一和第二結(jié)晶區(qū)，完全熔化對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層。不照射沒(méi)有被掩模選擇的其余區(qū)域，即，阻擋激光束照射。用激光束照射第一結(jié)晶區(qū)，使沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量相同。結(jié)晶進(jìn)行的方向平行于連接相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線，使沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量相同。用激光束照射第二結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶進(jìn)行的方向平行于連接相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線。第二結(jié)晶區(qū)的激光束照射分為柵驅(qū)動(dòng)器形成部分和源驅(qū)動(dòng)器形成部分。結(jié)晶區(qū)從柵驅(qū)動(dòng)器形成部分移動(dòng)到源驅(qū)動(dòng)器形成部分時(shí)，通過(guò)將掩模或基板轉(zhuǎn)動(dòng)90°執(zhí)行使用用相同掩模的第二結(jié)晶區(qū)的結(jié)晶工藝。
應(yīng)了解，以上的一般描述和以下的詳細(xì)描述都是示例性和解釋性的，旨在對(duì)要求保護(hù)的本發(fā)明提供進(jìn)一步的解釋。


所包括的附圖用于更好地理解本發(fā)明，附圖包括在說(shuō)明書(shū)中，并作為說(shuō)明書(shū)的一個(gè)組成部分，附圖中表示出本發(fā)明的實(shí)施例，與說(shuō)明書(shū)的文字部分一起說(shuō)明本發(fā)明的原理。附圖中圖1示出了非晶硅顆粒大小與激光能量密度之間的關(guān)系曲線圖；圖2示出了用于一般SLS方法的現(xiàn)有技術(shù)激光照射裝置的示意圖；圖3示出激光照射工藝中使用的掩模的平面圖；圖4示出了使用圖3中的掩模通過(guò)第一激光束照射形成的結(jié)晶區(qū)的示意圖；圖5示出了按照現(xiàn)有的結(jié)晶工藝沿著一條線形成的多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界示意圖；圖6示出了在基板上形成的各區(qū)域的平面圖；圖7示出了按照本發(fā)明的SLS裝置的透視圖；圖8示出了按照本發(fā)明的SLS裝置中的掩模工作臺(tái)和基板工作臺(tái)的截面圖；圖9示出了圖8所示的掩模工作臺(tái)的平面圖；圖10示出了按本發(fā)明的SLS方法中使用的掩模的平面圖；圖11示出了圖10中第一區(qū)中形成的圖案的放大圖；圖12示出了按照本發(fā)明的SLS方法形成的對(duì)準(zhǔn)鍵的放大圖；圖13示出了圖10中的第二區(qū)中形成的一個(gè)圖案的放大圖；圖14示出了按照本發(fā)明的SLS方法的工藝流程圖；圖15示出了按照本發(fā)明的SLS方法在基板上形成的各結(jié)晶區(qū)的平面圖；和圖16A和圖16B示出了按照本發(fā)明的SLS方法沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)描述附圖中顯示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，全部附圖中相同的部分用相同的參考數(shù)字指示。
圖7示出了按照本發(fā)明的SLS裝置的透視圖。圖8示出了按照本發(fā)明的SLS裝置中的掩模工作臺(tái)和基板工作臺(tái)的截面圖。圖9示出了圖8所示的掩模工作臺(tái)的平面圖。
參見(jiàn)圖7到圖9，本發(fā)明的SLS裝置400包括發(fā)射激光束的激光光束發(fā)生器(未示出)；具有多個(gè)區(qū)的掩模120；掩模工作臺(tái)310；傾斜機(jī)構(gòu)317和水平機(jī)構(gòu)315以及基板工作臺(tái)330。此時(shí)，具有多個(gè)區(qū)的掩模120放到掩模工作臺(tái)310上，其中，掩模工作臺(tái)310移動(dòng)掩模120，使得激光束穿過(guò)掩模120的選擇區(qū)。傾斜機(jī)構(gòu)317和水平機(jī)構(gòu)315輕微移動(dòng)掩模120。然后，將基板200放到基板工作臺(tái)330上，由此改變基板200上通過(guò)掩模120用激光束照射的部分。
而且，按照本發(fā)明的SLS裝置400包括至少一棱鏡(‘300’，圖8中的300a、300b、300c、300d和300e)，用于改變激光束的路徑；聚焦透鏡(未示出)，在激光束傳輸掩模120之前，用于聚焦激光束；和投影透鏡320，通過(guò)減小透射到掩模120的激光束，使激光束透射到基板200的對(duì)應(yīng)圖案。
另外，還在基板工作臺(tái)330上設(shè)置光學(xué)機(jī)構(gòu)，所述光學(xué)機(jī)構(gòu)包括聚焦透鏡、投影透鏡、棱鏡300、掩模120和掩模工作臺(tái)310。因此，基板200放到基板工作臺(tái)330上，激光束以精確圖案照射到基板200的相應(yīng)部分，由此進(jìn)行結(jié)晶工藝。
這時(shí)，掩模120被限定為多個(gè)區(qū)，并在各區(qū)中限定不同的圖案。例如，掩模120劃分為用于形成對(duì)準(zhǔn)鍵210a、210b、210c和210d的對(duì)準(zhǔn)鍵圖案的第一區(qū)和結(jié)晶顯示部分和驅(qū)動(dòng)電路部分的第二區(qū)。
掩模工作臺(tái)310包括附加的傾斜機(jī)構(gòu)317和水平機(jī)構(gòu)315。結(jié)果，當(dāng)掩模120從外部位置放到掩模工作臺(tái)310上時(shí)，用傾斜機(jī)構(gòu)317和水平機(jī)構(gòu)315調(diào)節(jié)掩模120的位置。也就是說(shuō)，當(dāng)掩模120沒(méi)有在中心垂直對(duì)準(zhǔn)時(shí)，通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)傾斜機(jī)構(gòu)317調(diào)節(jié)掩模120的位置。如果掩模120從中心偏移到一邊，通過(guò)向后移動(dòng)調(diào)節(jié)掩模120的位置。如果掩模120不是水平放置的，部分或完全使用設(shè)置在掩模工作臺(tái)310的拐角處的水平機(jī)構(gòu)315調(diào)節(jié)掩模120的高度。這種情況下，要求精確度是1μm到5mm。優(yōu)選地，精確度為1-100μm。
掩模120放到掩模工作臺(tái)310上后，移動(dòng)掩模工作臺(tái)310以對(duì)應(yīng)于用于基板激光照射區(qū)的掩模120的各個(gè)區(qū)，由此進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)鍵形成工藝和結(jié)晶工藝。也就是說(shuō)，在基板的一個(gè)激光照射區(qū)完成激光照射后，掩模工作臺(tái)310移動(dòng)對(duì)應(yīng)一個(gè)區(qū)域的位移距離，使掩模120的區(qū)域毗鄰基板的下一個(gè)激光照射區(qū)。
圖10示出了按照本發(fā)明的SLS方法中使用的掩模的平面圖。圖11示出了圖10所示的第一區(qū)中形成的圖案的放大圖。圖12示出了按照本發(fā)明的SLS方法形成的對(duì)準(zhǔn)鍵的放大圖。
如圖10所示，用于本發(fā)明的SLS方法的掩模劃分為形成對(duì)準(zhǔn)鍵的第一區(qū)、結(jié)晶顯示部分的半導(dǎo)體層的第二區(qū)和結(jié)晶驅(qū)動(dòng)電路部分的第三區(qū)。
如圖11所示，形成第一區(qū)的對(duì)準(zhǔn)鍵的圖案130形成為 形?；蛘?，圖案130按 ‘+’、‘◇’‘X’、‘Y’、‘○’、‘△’、‘Θ’、‘Φ’或‘θ’形狀形成。本發(fā)明不限于這些圖案，可以用任何合適圖案或多種圖案的組合。
用于形成對(duì)準(zhǔn)鍵的圖案130包括按固定間隔設(shè)置的多個(gè)細(xì)小圖案135。用于形成第一區(qū)的對(duì)準(zhǔn)鍵的圖案130允許用激光照射在基板的角處形成多個(gè)對(duì)準(zhǔn)鍵，這樣，按照能完全熔化非晶硅層的能量(或大于)確定激光束的能量密度，通過(guò)溶蝕(ablation)技術(shù)去除被激光束照射過(guò)的非晶硅層。
使用掩模120的第一區(qū)通過(guò)激光束照射形成對(duì)準(zhǔn)鍵(圖15中‘210’)，對(duì)準(zhǔn)鍵形成在基板200的四個(gè)角處或四個(gè)角附近，這就是說(shuō)，當(dāng)基板工作臺(tái)300按所有方向移動(dòng)到第一區(qū)的對(duì)準(zhǔn)鍵形成圖案130與基板200的四個(gè)角對(duì)應(yīng)時(shí)進(jìn)行激光照射。
圖7示出了使用第一區(qū)的對(duì)準(zhǔn)鍵形成圖案130按順時(shí)針?lè)较驈幕?00的右上角到基板200的左上角形成的第一到第四對(duì)準(zhǔn)鍵(210a、210b、210c和210d)。
圖12示出了在基板200的四個(gè)角上形成對(duì)準(zhǔn)鍵(210a、210b、210c和210d)時(shí)，每一對(duì)準(zhǔn)鍵210形成為 形的結(jié)構(gòu)。而且，由于對(duì)準(zhǔn)鍵210形成為與掩模120的細(xì)小圖案135對(duì)應(yīng)，按照具有1μm的臨界尺寸(CD)的細(xì)小圖案215通過(guò)去除非晶硅層形成每一對(duì)準(zhǔn)鍵210。本發(fā)明不限于1μm的臨界尺寸，本發(fā)明可以用0.1μm或更小的臨界尺寸。
與使用光刻膠圖案去除或保留所要求的區(qū)域的常規(guī)的光刻方法不同，對(duì)準(zhǔn)鍵按以下工藝構(gòu)圖在基板200的整個(gè)表面上淀積緩沖層(未示出)和非晶硅層(未示出)；通過(guò)增加激光束的能量密度揮發(fā)非晶硅層的預(yù)定部分；在凹處形成多個(gè)圖案215以及使用圖案215限定具有 形形狀的對(duì)準(zhǔn)鍵210a、210b、210c和210d。
對(duì)準(zhǔn)鍵210對(duì)應(yīng)于掩模120的第一區(qū)的對(duì)準(zhǔn)鍵形成圖案130。這時(shí)，用投影透鏡320的減小比例形成尺寸減小的對(duì)準(zhǔn)鍵210，由此減小用于形成第一區(qū)中的對(duì)準(zhǔn)鍵形成圖案130的尺寸。
圖13示出了在圖10的第二區(qū)中形成的一個(gè)圖案的放大圖。如圖13所示，掩模120的第二區(qū)包括用于顯示部分的半導(dǎo)體層的一個(gè)或多個(gè)圖案塊(附圖中示出多個(gè)圖案塊，因此，根據(jù)具有多個(gè)圖案塊的狀態(tài)進(jìn)行說(shuō)明)。也就是說(shuō)，在第二區(qū)中形成對(duì)應(yīng)于基板的顯示部分的多個(gè)像素區(qū)140，并且在對(duì)應(yīng)于像素區(qū)的半導(dǎo)體層的各部分形成多個(gè)圖案塊。
每一圖案塊142具有多個(gè)透射部分143和多個(gè)遮蔽部分(即遮光部分)144，其中，透射部分143和遮蔽部分144交替設(shè)置。
根據(jù)投影透鏡320的減小比例(例如減小五倍或減小四倍)和基板200上的半導(dǎo)體層部分確定圖案塊142的尺寸。也就是說(shuō)，按減小比例與半導(dǎo)體層的部分尺寸之間的乘積值確定圖案塊142的尺寸。本發(fā)明沒(méi)有限制減小比例。例如，可以用的減小比例的范圍是二到十倍。
實(shí)際上，半導(dǎo)體層形成在基板對(duì)應(yīng)要形成薄膜晶體管(器件)的部分上，其中，薄膜晶體管的溝道長(zhǎng)度和寬度尺寸是1-100μm，(優(yōu)選為10μm)。因此，器件比用于結(jié)晶的普通掩模小。相反，現(xiàn)有技術(shù)傾向于照射區(qū)中用于結(jié)晶的掩模的透射部分的寬度為2-10μm(實(shí)際掩模設(shè)計(jì)尺寸是照射區(qū)的五倍，因此，實(shí)際的掩模尺寸是10-50μm)，透射部分的長(zhǎng)度是幾個(gè)μm(10-30mm照射區(qū)，掩模的實(shí)際設(shè)計(jì)尺寸是照射區(qū)的五倍。因此，實(shí)際的掩模尺寸是50-150mm)。另一方面，按照本發(fā)明，在掩模的第二區(qū)中形成的圖案塊142的每一透射部分具有10μm或更短的長(zhǎng)度。
參照?qǐng)D10，掩模120的第三區(qū)包括多個(gè)透射部分150和多個(gè)遮蔽部分151，其中，在掩模120的第三區(qū)中多個(gè)透射部分150和多個(gè)遮蔽部分151交替設(shè)置。
透射部分150的寬度L等于或者是小于遮蔽部分151的寬度S。如果透射部分150與遮蔽部分151具有相同的寬度(L＝S)，則用稱作單次掃描的兩次照射結(jié)晶對(duì)應(yīng)掩模的第三區(qū)圖案的基板的一個(gè)單元區(qū)(在這種情況下，基板工作臺(tái)移動(dòng)到對(duì)應(yīng)于由第一次照射的遮蔽部分151和在第二次照射的透光部分150所設(shè)置的預(yù)定部分)，如果透射部分150的寬度L小于遮蔽部分151的寬度S，則用稱作多次掃描的三次照射或更多次照射結(jié)晶一個(gè)單元區(qū)。
而且，透射部分150的寬度L不大于遮蔽部分151的寬度S，這是因?yàn)橛捎诩す馐丈涫寡谀?20過(guò)熱時(shí)會(huì)損壞掩模120。
以下參見(jiàn)附圖描述用上述的SLS裝置和具有多個(gè)區(qū)域的掩模的SLS方法。
圖14示出了按照本發(fā)明的SLS方法的工藝流程圖。參見(jiàn)圖14，按照本發(fā)明的SLS方法，制備圖10所示的具有不同圖案的多個(gè)區(qū)域的掩模120(S100)。隨后，掩模120放到SLS裝置的掩模工作臺(tái)310上(S101)。然后，基板放到基板工作臺(tái)330上(S102)。這時(shí)，基板劃分為顯示圖像的顯示部分和包圍顯示部分的非顯示部分。另外，還在基板上順序淀積緩沖層和非晶硅層。然后，通過(guò)例如真空孔的固定機(jī)構(gòu)將基板固定到基板工作臺(tái)300上(S103)。
然后，使用掩模上的第一區(qū)的第一圖案(對(duì)準(zhǔn)鍵形成圖案)在基板的四個(gè)角形成對(duì)準(zhǔn)鍵(S104)。這時(shí)，通過(guò)照射具有可以剝離對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層的適當(dāng)?shù)哪芰棵芏鹊募す馐鴺?gòu)圖對(duì)準(zhǔn)鍵。
然后，根據(jù)基板上對(duì)準(zhǔn)鍵的距離信息控制結(jié)晶方向，使結(jié)晶方向平行于連接相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線，由此對(duì)基板上的每一像素區(qū)中的半導(dǎo)體層部分進(jìn)行結(jié)晶(S105)。通過(guò)控制結(jié)晶方向，使結(jié)晶方向平行于連接基板上的相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線，對(duì)非顯示部分中形成的驅(qū)動(dòng)電路的半導(dǎo)體層部分結(jié)晶(S106)。
在上述的步驟S105和S106中，以具有足夠完全熔化對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層的能量密度的激光束使用掩模的第一區(qū)和第二區(qū)進(jìn)行激光束照射。
在使用掩模的第一區(qū)和第二區(qū)進(jìn)行激光束照射時(shí)，由于器件沿著一條線設(shè)置，所以必須使沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量相同。當(dāng)控制多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量時(shí)，結(jié)晶按平行于連接基板上的相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線方向進(jìn)行。使用掩模的第一區(qū)和第二區(qū)進(jìn)行激光束照射時(shí)，同時(shí)控制結(jié)晶方向，使結(jié)晶方向平行于連接基板上相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線。
然后，從基板工作臺(tái)卸下基板(S107)，被卸下的基板準(zhǔn)備用于下一工藝步驟。在使用掩模的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行激光束照射工藝中，例如進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)鍵形成(S108)和結(jié)晶(S105和S106)等工藝時(shí)，遮蔽住其余的區(qū)域，即，其余的區(qū)域不用激光束照射。
圖10中的掩模分為三個(gè)區(qū)。但是，也可以用分為對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和結(jié)晶區(qū)的兩個(gè)區(qū)域的掩模。在這種情況下，使用具有兩個(gè)區(qū)的掩模的結(jié)晶方法使用與采用圖10所示的掩模的結(jié)晶方法的工藝相同，只是使用掩模的結(jié)晶區(qū)結(jié)晶基板的顯示部分和非顯示部分。
圖15示出了按照本發(fā)明的SLS方法在基板上形成的各結(jié)晶區(qū)的平面圖。參見(jiàn)圖15，在使用本發(fā)明的SLS方法的激光照射工藝中，激光照射區(qū)分為三個(gè)子區(qū)，即i)對(duì)準(zhǔn)鍵210a、210b、210c和210d；ii)顯示部分220；以及iii)柵驅(qū)動(dòng)器230a和230b的驅(qū)動(dòng)電路部分以及源驅(qū)動(dòng)器240a和240b的驅(qū)動(dòng)電路部分。
柵驅(qū)動(dòng)器230a和230b以及源驅(qū)動(dòng)器240a和240b形成具有在顯示部分220的左右邊或上下邊的雙結(jié)構(gòu)。通常在具有薄膜晶體管的基板上，驅(qū)動(dòng)電路部分可以具有在垂直于柵線的一側(cè)處的一個(gè)柵驅(qū)動(dòng)器和在垂直于數(shù)據(jù)線一側(cè)處的一個(gè)源驅(qū)動(dòng)器。本發(fā)明提供的該結(jié)構(gòu)是考慮到驅(qū)動(dòng)電路部分的快速工作。
在形成對(duì)準(zhǔn)鍵210a、210b、210c和210d之后，順序?qū)︼@示部分220和驅(qū)動(dòng)電路部分230a、230b、240a和240b結(jié)晶。或者，在驅(qū)動(dòng)電路部分230a、230b、240a和240b結(jié)晶后再結(jié)晶顯示部分220。
如上所述，可以選擇結(jié)晶顯示部分220的半導(dǎo)體層部分。或者，按照如下方法，對(duì)顯示部分220的整個(gè)表面進(jìn)行結(jié)晶。
驅(qū)動(dòng)電路部分具有按垂直方向形成的柵驅(qū)動(dòng)器230a和230b，并且源驅(qū)動(dòng)器240a和240b按水平方向形成。結(jié)晶工藝可以從柵驅(qū)動(dòng)器和源驅(qū)動(dòng)器中的任何一個(gè)開(kāi)始。
這時(shí)，在使用掩模120的第三區(qū)通過(guò)激光照射對(duì)基板200的一側(cè)設(shè)置的驅(qū)動(dòng)器完成結(jié)晶后，掩模工作臺(tái)310或基板工作臺(tái)330旋轉(zhuǎn)90°，由此在沿著一條線設(shè)置的每一器件中和驅(qū)動(dòng)器中形成方向相同的晶界。
而且，使用圖15所示的掩模120的三個(gè)區(qū)的結(jié)晶方法可以用于結(jié)晶具有按一個(gè)方向設(shè)定的柵驅(qū)動(dòng)器和源驅(qū)動(dòng)器的基板，以及用于結(jié)晶具有在非顯示區(qū)中按兩個(gè)方向設(shè)定的柵驅(qū)動(dòng)器和源驅(qū)動(dòng)器的基板。
以下說(shuō)明按照本發(fā)明另一實(shí)施例的另一種SLS方法。
使用相同的掩模結(jié)晶顯示部分和驅(qū)動(dòng)電路部分的整個(gè)表面，以代替選擇結(jié)晶顯示部分中的半導(dǎo)體層的一部分。
如圖15所示，在按照本發(fā)明另一實(shí)施例的SLS方法中，制備具有顯示部分220和包圍顯示部分的非顯示部分(除顯示部分之外的剩余部分)的基板。然后，在基板200的整個(gè)表面上形成緩沖層(未示出)，在緩沖層的整個(gè)表面上形成非晶硅層(未示出)。
隨后，制備具有對(duì)應(yīng)基板200的對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和結(jié)晶區(qū)的掩模(未示出，具有圖10中的第一區(qū)和第三區(qū))。然后，通過(guò)掩模的對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)用激光束照射非顯示部分的多個(gè)預(yù)定部分，由此形成對(duì)準(zhǔn)鍵。在非顯示部分的四個(gè)角處或在四個(gè)角附近形成對(duì)準(zhǔn)鍵。這時(shí)，以具有能夠剝離非晶硅層的對(duì)應(yīng)部分的合適的能量密度的激光束使用掩模的對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)進(jìn)行激光光束照射。
然后，通過(guò)掩模的結(jié)晶區(qū)使用激光束照射顯示部分和非顯示部分的驅(qū)動(dòng)電路部分進(jìn)行結(jié)晶工藝。使用掩模的結(jié)晶區(qū)進(jìn)行激光束照射時(shí)，所用的激光束具有的能量密度要足夠完全熔化對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層。
在使用掩模的第一和第二區(qū)進(jìn)行激光照射時(shí)，如果多個(gè)器件沿著一條線設(shè)置，則在沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量必然會(huì)相同。在控制沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量時(shí)，結(jié)晶工藝按平行于連接基板上的多個(gè)相鄰的對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線方向進(jìn)行。使用掩模的一個(gè)區(qū)域進(jìn)行激光束照射時(shí)，遮蔽掩模的剩余區(qū)域，也就是說(shuō)，剩余區(qū)域不照射激光束。
圖16A和圖16B顯示按照本發(fā)明的SLS方法沿著一條線設(shè)置的多個(gè)器件。
如圖16A和圖16B所示，結(jié)晶工藝按平行于連接相鄰的對(duì)準(zhǔn)鍵210a和210b的虛線280的方向進(jìn)行。在附圖中，位于相鄰的第一和第二對(duì)準(zhǔn)鍵210a和210b之間的虛線280按平行于結(jié)晶方向延伸。這時(shí)，沿著結(jié)晶方向形成晶界。結(jié)果，結(jié)晶工藝按平行于連接相鄰的第一和第二對(duì)準(zhǔn)鍵210a和210b的虛線280的方向進(jìn)行，因此，結(jié)晶方向?qū)?yīng)于晶界方向。
在使用第一到第四對(duì)準(zhǔn)鍵210a、210b、210c和210d結(jié)晶之后，通過(guò)光刻工藝(用正的光刻膠或負(fù)的光刻膠)對(duì)半導(dǎo)體層(即顯示部分的器件和驅(qū)動(dòng)電路部分)構(gòu)圖，其中沿著相同線設(shè)置的多個(gè)器件270垂直于晶界的方向。如圖16A中所示，多個(gè)器件270的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量可以是一個(gè)，也可以是如圖16B中所示的兩個(gè)。但是，可以用覆蓋溝道中的任何數(shù)量的晶界實(shí)踐本發(fā)明。
在使用掩模120的第一區(qū)中形成的用于形成對(duì)準(zhǔn)鍵的圖案進(jìn)行結(jié)晶工藝之前，剝離非晶硅層，形成對(duì)準(zhǔn)鍵210。這里，對(duì)準(zhǔn)鍵用于標(biāo)注距離基板200的激光照射區(qū)的距離，由此控制激光照射區(qū)(結(jié)晶區(qū))。而且，相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的連接虛線對(duì)應(yīng)于晶界方向，因此，可以使多個(gè)器件中的每一溝道中覆蓋的晶界數(shù)量相同，使各個(gè)器件具有相同的特性。
如上所述，SLS裝置和用它的SLS方法具有以下的優(yōu)點(diǎn)。
首先，在一個(gè)掩模中形成多個(gè)不同的圖案，從而可以降低在結(jié)晶工藝之前形成用于形成對(duì)準(zhǔn)鍵的附加掩模的制造成本。
通過(guò)對(duì)掩模工作臺(tái)上增加傾斜機(jī)構(gòu)和水平機(jī)構(gòu)，掩?？梢匝刂鳻-Y-Z軸移動(dòng)，所以，當(dāng)掩模不對(duì)準(zhǔn)中心(即偏離中心)，從中心偏向一邊或沒(méi)有水平放置時(shí)，可以調(diào)節(jié)掩模。
而且，本發(fā)明有可能在基板進(jìn)行結(jié)晶工藝時(shí)，按平行于連接相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線方向形成晶界，因此可以獲得特性相同的各器件。
通過(guò)在結(jié)晶工藝之前形成對(duì)準(zhǔn)鍵，用對(duì)準(zhǔn)鍵標(biāo)注離開(kāi)掩模的距離，并確定與晶界平行對(duì)準(zhǔn)。而且，在結(jié)晶之后，對(duì)準(zhǔn)鍵可以用于所要求的光刻構(gòu)圖工藝，因而簡(jiǎn)化了制造工藝。
本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)了解，在不脫離本發(fā)明范圍和精神的前提下，本發(fā)明還有各種改進(jìn)和變化，因此，本發(fā)明包括這些改進(jìn)和變化。本發(fā)明要求保護(hù)的范圍由所附的權(quán)利要求書(shū)及其等效物確定。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)晶裝置，包括激光束發(fā)生器；掩模，具有對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和結(jié)晶區(qū)；掩模工作臺(tái)，掩模安裝在掩模工作臺(tái)上，移動(dòng)掩模工作臺(tái)使激光束穿過(guò)掩模的選擇區(qū)；和基板工作臺(tái)，用于移動(dòng)基板，改變用穿過(guò)掩模的激光束照射到基板的位置。
2.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)包括多個(gè)透射圖案。
3.按照權(quán)利要求2所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述多個(gè)透射圖案按固定間隔形成。
4.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述基板具有包括多個(gè)像素的顯示部分和包括驅(qū)動(dòng)電路的非顯示部分。
5.按照權(quán)利要求4所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述掩模的結(jié)晶區(qū)劃分為第一區(qū)和第二區(qū)，第一區(qū)對(duì)應(yīng)于基板的顯示部分，第二區(qū)對(duì)應(yīng)于基板的非顯示部分。
6.按照權(quán)利要求5所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述第一區(qū)包括至少一個(gè)圖案塊，該圖案塊具有多個(gè)透射部分和多個(gè)非透射部分。
7.按照權(quán)利要求6所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述圖案塊的尺寸對(duì)應(yīng)于基板中一個(gè)像素的半導(dǎo)體層的尺寸。
8.按照權(quán)利要求6所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述多個(gè)圖案塊按固定間隔形成。
9.按照權(quán)利要求5所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述第二區(qū)具有多個(gè)透射部分和多個(gè)非透射部分。
10.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述掩模工作臺(tái)在同一平面上按左右方向移動(dòng)以對(duì)應(yīng)于掩模的選擇區(qū)。
11.按照權(quán)利要求1所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，還進(jìn)一步包括用于調(diào)節(jié)掩模輕微移動(dòng)的傾斜機(jī)構(gòu)和水平機(jī)構(gòu)。
12.按照權(quán)利要求11所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述傾斜機(jī)構(gòu)通過(guò)旋轉(zhuǎn)水平移動(dòng)掩模工作臺(tái)。
13.按照權(quán)利要求11所述的結(jié)晶裝置，其特征在于，所述水平機(jī)構(gòu)垂直移動(dòng)掩模工作臺(tái)。
14.一種結(jié)晶方法，包括以下步驟制備具有顯示部分和非顯示部分的基板；在基板的整個(gè)表面上形成非晶硅層；基板上設(shè)置掩模，該掩模具有對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和結(jié)晶區(qū)；通過(guò)將掩模移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)并且用激光束照射非顯示區(qū)的預(yù)定部分，形成對(duì)準(zhǔn)鍵；和將掩模移動(dòng)到結(jié)晶區(qū)并且通過(guò)將激光束照射到非晶硅層上，結(jié)晶非晶硅層。
15.按照權(quán)利要求14所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)包括多個(gè)透射圖案。
16.按照權(quán)利要求15所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述多個(gè)透射圖案按固定間隔形成。
17.按照權(quán)利要求14所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述掩模的結(jié)晶區(qū)劃分為第一區(qū)和第二區(qū)，第一區(qū)對(duì)應(yīng)于顯示部分，第二區(qū)對(duì)應(yīng)于非顯示部分。
18.按照權(quán)利要求17所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述第一區(qū)包括至少一個(gè)圖案塊，該圖案塊具有多個(gè)透射部分和多個(gè)非透射部分。
19.按照權(quán)利要求18所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述圖案塊的尺寸對(duì)應(yīng)于基板中一個(gè)像素的半導(dǎo)體層的尺寸。
20.按照權(quán)利要求18所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述多個(gè)圖案塊按固定間隔形成。
21.按照權(quán)利要求17所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述第二區(qū)具有多個(gè)透射部分和多個(gè)非透射部分。
22.按照權(quán)利要求14所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)鍵形成在非顯示區(qū)的每個(gè)角處。
23.按照權(quán)利要求14所述的結(jié)晶方法，其特征在于，用具有能夠剝離對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層的能量密度的激光光束照射，形成對(duì)準(zhǔn)鍵。
24.按照權(quán)利要求14所述的結(jié)晶方法，其特征在于，用具有能夠完全熔化對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層的能量密度的激光光束照射，結(jié)晶非晶硅層。
25.按照權(quán)利要求14所述的結(jié)晶方法，其特征在于，使用激光束照射掩模的結(jié)晶區(qū)，以在多個(gè)器件的每一溝道中獲得相同數(shù)量的晶界。
26.按照權(quán)利要求25所述的結(jié)晶方法，其特征在于，結(jié)晶方向平行于連接相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線，使多個(gè)器件的每一溝道中形成的晶界數(shù)量相同。
27.按照權(quán)利要求14所述的結(jié)晶方法，其特征在于，在形成對(duì)準(zhǔn)鍵時(shí)不照射掩模的結(jié)晶區(qū)。
28.按照權(quán)利要求14所述的結(jié)晶方法，其特征在于，在結(jié)晶非晶硅層時(shí)不照射掩模的對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)。
29.一種結(jié)晶方法，包括以下步驟制備具有顯示部分和非顯示部分的基板；在基板的整個(gè)表面上形成非晶硅層；在基板上設(shè)置掩模，該掩模具有對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)、第一結(jié)晶區(qū)和第二結(jié)晶區(qū)；通過(guò)將掩模移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)并且用激光束照射非顯示區(qū)的預(yù)定部分，形成對(duì)準(zhǔn)鍵；和通過(guò)將掩模移動(dòng)到第一結(jié)晶區(qū)并且用激光束照射第一結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶顯示區(qū)的半導(dǎo)體層部分；和通過(guò)將掩模移動(dòng)到第二結(jié)晶區(qū)并且用激光束照射第二結(jié)晶區(qū)，結(jié)晶非顯示區(qū)的驅(qū)動(dòng)電路部分。
30.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)包括多個(gè)透射圖案。
31.按照權(quán)利要求30所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述多個(gè)微小的透射圖案按固定間隔形成。
32.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述對(duì)準(zhǔn)鍵形成在非顯示區(qū)的每個(gè)角處。
33.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述第一結(jié)晶區(qū)包括至少一個(gè)圖案塊，該圖案塊具有多個(gè)透射部分和多個(gè)非透射部分。
34.按照權(quán)利要求33所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述圖案塊的尺寸對(duì)應(yīng)于基板中一個(gè)像素的半導(dǎo)體層的尺寸。
35.按照權(quán)利要求33所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述多個(gè)圖案塊按固定間隔形成。
36.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述第二結(jié)晶區(qū)具有多個(gè)透射部分和多個(gè)非透射部分。
37.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，用具有能夠剝離對(duì)應(yīng)部分中的非晶硅層的能量密度的激光束照射，形成對(duì)準(zhǔn)鍵。
38.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，用具有能夠完全熔化對(duì)應(yīng)部分的非晶硅層的能量密度的激光束照射，以結(jié)晶非晶硅層。
39.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，在形成對(duì)準(zhǔn)鍵時(shí)用激光束照射第一和第二結(jié)晶區(qū)。
40.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，在結(jié)晶顯示部分的半導(dǎo)體層部分時(shí)，激光束不照射對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和第二結(jié)晶區(qū)。
41.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，在結(jié)晶非顯示部分的驅(qū)動(dòng)電路時(shí)，激光束不照射對(duì)準(zhǔn)鍵區(qū)和第一結(jié)晶區(qū)。
42.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，使用激光束照射第一結(jié)晶區(qū)，使多個(gè)器件的每一溝道中的晶界數(shù)量相同。
43.按照權(quán)利要求42所述的結(jié)晶方法，其特征在于，所述結(jié)晶方向平行于連接相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線。
44.按照權(quán)利要求29所述的結(jié)晶方法，其特征在于，使用激光束照射第二結(jié)晶區(qū)，使結(jié)晶方向平行于連接相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線，。
45.按照權(quán)利要求29的結(jié)晶方法，其特征在于，所述非顯示部分的驅(qū)動(dòng)電路部分包括柵驅(qū)動(dòng)器部分和源驅(qū)動(dòng)器部分。
46.按照權(quán)利要求45所述的結(jié)晶方法，其特征在于，結(jié)晶區(qū)從柵驅(qū)動(dòng)器部分移動(dòng)到源驅(qū)動(dòng)器部分時(shí)，旋轉(zhuǎn)掩模90°，使用相同的掩模的第二結(jié)晶區(qū)執(zhí)行結(jié)晶工藝。
47.按照權(quán)利要求45所述的結(jié)晶方法，其特征在于，結(jié)晶區(qū)從柵驅(qū)動(dòng)器部分移動(dòng)到源驅(qū)動(dòng)器部分時(shí)，旋轉(zhuǎn)基板90°，使用相同的掩模的第二結(jié)晶區(qū)執(zhí)行結(jié)晶工藝。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)裝置和用它結(jié)晶硅的方法，其中用具有多個(gè)不同圖案的掩模在基板上形成對(duì)準(zhǔn)鍵，并且根據(jù)掩模與對(duì)準(zhǔn)鍵之間的距離信息按平行于連接相鄰對(duì)準(zhǔn)鍵的虛線的方向進(jìn)行結(jié)晶。所述SLS裝置包括發(fā)射激光束的激光束發(fā)生器；具有多個(gè)區(qū)的掩模；移動(dòng)其上承載的掩模的掩模工作臺(tái)，使激光束穿過(guò)掩模的選擇區(qū)；和基板工作臺(tái)，移動(dòng)其上承載的基板，改變穿過(guò)掩模的激光束照射的基板部分。
文檔編號(hào)B23K26/06GK1637484SQ20041009170
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月24日
發(fā)明者鄭允皓, 金榮柱 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社