專利名稱：連續(xù)橫向固化裝置和使用該裝置結(jié)晶硅的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種結(jié)晶硅的方法。具體而言，本發(fā)明涉及一種連續(xù)橫向固化裝置和使用其結(jié)晶硅的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及在結(jié)晶非晶硅的同時(shí)，控制照射區(qū)域的重疊，以防止電路區(qū)或像素區(qū)中薄膜晶體管內(nèi)的缺陷而導(dǎo)致的線形圖像缺陷。
背景技術(shù)：
隨著信息技術(shù)的不斷發(fā)展，對(duì)各種類型顯示器的需要日益增多。因此，諸如液晶顯示裝置(LCD)，等離子體顯示板(PDP)，電致發(fā)光顯示器(ELD)和真空熒光顯示器(VFD)的平板顯示(FPD)裝置成為近年來的研究主題。由于其重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，功耗低和在寬視角范圍內(nèi)具有顯示高分辨率圖像，顯示彩色，以及顯示運(yùn)動(dòng)圖像的超強(qiáng)能力，LCD裝置廣泛地用于替代電視機(jī)的陰極射線管(CRT)，并且用作筆記本電腦和臺(tái)式計(jì)算機(jī)的監(jiān)視器。
通常，LCD裝置包括用于顯示圖像的LCD板，和用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給LCD板的驅(qū)動(dòng)單元。LCD板通常包括與第二基板粘結(jié)的第一基板，以及注入第一與第二基板之間的液晶層材料。
從而，第一玻璃基板(即TFT陣列基板)上設(shè)置多條彼此均勻間隔且沿第一方向延伸的柵極線；多條數(shù)據(jù)線，該數(shù)據(jù)線彼此均勻間隔且沿垂直于第一方向的第二方向延伸以便與多條柵極線相交；多個(gè)像素電極，其形成于由多條柵極線與數(shù)據(jù)線相交而限定的像素區(qū)域矩陣中；以及多個(gè)形成在像素區(qū)域中的薄膜晶體管(TFT)，薄膜晶體管與多條柵極線連接用以切換由數(shù)據(jù)線傳送到像素電極的信號(hào)柵極線第二玻璃基板(即濾色片基板)上設(shè)置用以防止光透過像素區(qū)以外區(qū)域的黑色矩陣層；R/G/B濾色層，用于有選擇地透過預(yù)定波長(zhǎng)的光；以及公用電極。另外，也可以將公用電極形成在第一基板上以構(gòu)成水平電場(chǎng)型LCD。
上述第一和第二基板通過襯墊料彼此均勻地間隔開，并且通過密封劑相互粘結(jié)，其中在密封劑中限定一液晶注入口。粘接在一起的第一與第二基板之間的間隔常稱作盒間隙。通過在盒間隙內(nèi)產(chǎn)生真空，將液晶注入口浸入包含液晶材料的容器中，并使液晶材料注入盒間隙中，從而將液晶材料注入粘結(jié)在一起的第一與第二基板之間。在盒間隙充滿液晶材料之后，用氣密性密封劑將液晶注入口密封。
液晶材料分子為細(xì)長(zhǎng)形，并且可以通過取向而具有特定的取向。從而，LCD裝置至少部分地通過控制液晶材料的各向異性光學(xué)特性和偏振性而工作。具體來說，可以在存在外加電場(chǎng)時(shí)控制液晶分子的取向。因此，通過控制電場(chǎng)的施加，有選擇地控制液晶分子的取向，以便沿液晶分子取向方向有選擇地折射光，結(jié)果產(chǎn)生圖像。
上述類型的LCD稱作有源矩陣型LCD，適合于顯示高分辨率圖像和運(yùn)動(dòng)圖像。通常使用多晶硅作為半導(dǎo)體層來制成這種LCD裝置的TFT，因?yàn)槎嗑Ч铻橐环N具有高電場(chǎng)遷移率和低光電流的材料。根據(jù)多晶硅形成的溫度，可以使用低溫制造工藝或高溫制造工藝來制造多晶硅TFT。
常常在大約1000℃的溫度下執(zhí)行高溫制造過程。在這種溫度之下，大多數(shù)上面形成有TFT的玻璃基板會(huì)發(fā)生不利地變化，因?yàn)樗鼈兊哪蜔嵝圆睢榱丝朔@一問題，必須使用具有極好耐熱性的昂貴的石英基板。另外，高溫制造工藝可能會(huì)形成具有高表面粗糙度和微晶粒的未充分結(jié)晶的多晶硅層。由高溫多晶硅形成的TFT，與包含有根據(jù)低溫制造工藝形成的多晶硅的TFT相比，裝置性能較差。此外，低溫制造工藝與高溫制造工藝相比，通常對(duì)底層基板的損傷更小。
在根據(jù)低溫制造工藝形成多晶硅時(shí)，在低溫下在基板上汽相沉積非晶硅層，隨后使用激光退火方法或金屬誘導(dǎo)結(jié)晶方法結(jié)晶形成多晶硅。根據(jù)激光退火方法，脈沖激光束照射在沉積于基板上的非晶硅層大約10至100納秒，將所沉積的非晶硅層反復(fù)地熔化和重新凝固。下面將更加詳細(xì)地討論相關(guān)技術(shù)的激光退火方法。
圖1表示多晶硅晶粒尺寸與照射在非晶硅上的激光能量強(qiáng)度之間的關(guān)系。
參照?qǐng)D1，通過熔化和重新凝固非晶硅而形成的多晶硅晶粒尺寸隨照射在非晶硅上的激光能量強(qiáng)度而改變。所照射的激光能量強(qiáng)度可以分成第一，第二和第三區(qū)域。
第一區(qū)域代表僅熔化非晶硅層表面的激光能量強(qiáng)度范圍。在用能量處于第一區(qū)域內(nèi)的激光能量照射之后，熔化的硅層表面凝固，形成具有大體均勻尺寸的小晶粒。
第二區(qū)域表示幾乎全部熔化非晶硅層的激光能量強(qiáng)度范圍。在用能量處于第二區(qū)域內(nèi)的激光能量照射之后，所熔化的非晶硅層凝固，并在稱作異相成核的過程中形成多晶硅，由此非晶硅層未熔化的粒子作為生長(zhǎng)新硅晶體的成核位置。從而，通過將非晶硅暴露于第二區(qū)域內(nèi)的激光能量強(qiáng)度而形成的非晶硅的特征在于，與通過將非晶硅暴露于第一區(qū)域內(nèi)的激光能量強(qiáng)度而形成的多晶硅相比，具有更大晶粒。不過，如圖1中所示，第二區(qū)域比第一區(qū)域窄。另外，與第二區(qū)域有關(guān)的多晶硅晶粒尺寸不如與第一區(qū)域有關(guān)的多晶硅晶粒尺寸均勻。
第三區(qū)域表示完全熔化非晶硅層的激光能量強(qiáng)度區(qū)域。在用強(qiáng)度處于第三區(qū)域內(nèi)的激光能量照射之后，所熔化的非晶硅層凝固，在稱作均勻成核的過程中形成多晶硅層，以產(chǎn)生具有均勻尺寸的小晶粒。
雖然通過控制照射在非晶硅層上的上述第二強(qiáng)度區(qū)域的激光脈沖數(shù)量，并且通過控制照射區(qū)域之間的重疊量，可以形成均勻尺寸的大且粗糙硅晶粒的多晶硅，不過所生成的多晶硅中晶粒邊界區(qū)域依然非常大。較大的晶粒邊界區(qū)域阻礙了電流的有效流動(dòng)，從而降低TFT的可靠性。此外，在多個(gè)晶粒中電子之間可能發(fā)生碰撞，使隨后形成的絕緣層質(zhì)量降低，從而進(jìn)一步降低TFT的質(zhì)量。
為了解決上述激光退火方法存在的問題，提出一種連續(xù)橫向固化(SLS)方法。SLS方法影響硅粒沿垂直于液相區(qū)域與固相區(qū)域之間相邊界的方向的生長(zhǎng)的自然趨勢(shì)。因此，可通過調(diào)節(jié)能量強(qiáng)度，照射范圍和激光束的移動(dòng)而控制硅粒的橫向生長(zhǎng)。(Robert S.Sposilli，M.A.Crowder和James S.Im，Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.452，956~057，1997)。根據(jù)SLS方法通過控制硅粒的生長(zhǎng)，可以使晶粒邊界區(qū)最小，從而使產(chǎn)生的漏電流最小。
在執(zhí)行現(xiàn)有技術(shù)的SLS方法時(shí)，將設(shè)置了非晶硅層的基板安裝在活動(dòng)工作臺(tái)上。然后使用照射裝置有選擇地照射非晶硅層的第一窄區(qū)域，從而防止全部非晶硅材料在一次照射中熔化和結(jié)晶。在照射第一窄區(qū)域之后，移動(dòng)基板并有選擇地照射非晶硅層的第二窄區(qū)域。重復(fù)進(jìn)行這種有選擇地照射非晶硅層第二窄區(qū)域的過程，直至非晶硅層的整個(gè)表面都被照射。通過控制激光能量強(qiáng)度，激光束照射范圍，以及平移距離，可使用SLS方法橫向生長(zhǎng)預(yù)定長(zhǎng)度的硅層。
圖2說明現(xiàn)有技術(shù)的連續(xù)橫向固化(SLS)裝置。
參照?qǐng)D2，該現(xiàn)有技術(shù)連續(xù)橫向固化(SLS)裝置包括產(chǎn)生激光束脈沖的激光束發(fā)生器1，將激光束脈沖聚焦的聚焦透鏡2，將基板10的一部分暴露于激光束脈沖的掩模3，以及設(shè)置在掩模3下面的減光透鏡4，該減光透鏡4以恒定比率減小穿過掩模3的激光束脈沖。
通常，激光束發(fā)生器1包括分別產(chǎn)生大約308或248納米(nm)波長(zhǎng)光的XeCl或KrF激光光源。激光束發(fā)生器產(chǎn)生的光，以非經(jīng)處理的激光束形式射出。通過穿過衰減器(未示出)并且隨后通過聚焦透鏡2，控制未經(jīng)處理的激光束能量大小。
基板10上設(shè)置非晶硅層并固定在掩模3下方的X-Y工作臺(tái)5上。
X-Y工作臺(tái)5以逐漸增加的步長(zhǎng)移動(dòng)，逐漸將全部基板10暴露于激光束下，將全部非晶硅層結(jié)晶。
掩模3包括透明區(qū)域‘A’，激光束可以通過該區(qū)域透過；和防止激光束透過的不透明區(qū)域‘B’。透明區(qū)域‘A’的寬度決定非晶硅層熔化部分凝固時(shí)所形成的硅晶粒的橫向生長(zhǎng)長(zhǎng)度。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D3更詳細(xì)地描述使用圖2中現(xiàn)有技術(shù)SLS裝置結(jié)晶非晶硅的參照?qǐng)D3，在基板10上形成緩沖層21，并在緩沖層21上形成非晶硅層22。通常使用化學(xué)汽相沉積(CVD)方法在緩沖層21上形成非晶硅層22，因此，非晶硅層22通常含有較高氫含量。一旦形成之后，必須通過熱處理將非晶硅層22脫氫，防止隨后形成的多晶硅材料太過粗糙，從而導(dǎo)致TFT的電學(xué)性質(zhì)較差。在脫氫熱處理之后，將圖2中所示的掩模3放置在基板10上，并用激光束脈沖照射非晶硅層22通過透明區(qū)域‘A’暴露在外的部分。照射非晶硅層22的激光束脈沖的強(qiáng)度值處于圖1中所示的第三區(qū)域中。因此，照射激光束脈沖的強(qiáng)度足以熔化非晶硅層22的全部暴露部分。
圖4表示在現(xiàn)有技術(shù)SLS方法第一次照射之后，圖3中所示非晶硅層22的結(jié)晶區(qū)域。
參照?qǐng)D4，通過掩模3的透明區(qū)域‘A’暴露于所照射激光束脈沖的非晶硅層22的部分開始熔化。從而，通過照射，非晶硅層22的暴露部分處于液相，而非晶硅層22上被掩模3不透明區(qū)域‘B’保護(hù)的部分(即非晶硅層22的未暴露部分)保持固相。在激光束照射之后，在與非晶硅層22暴露部分與不暴露部分的界面32垂直的方向上，硅晶粒33朝向非晶硅層22暴露部分的中點(diǎn)31橫向生長(zhǎng)。當(dāng)一個(gè)硅晶粒33與從相對(duì)的另一界面32生長(zhǎng)的另一硅晶粒33接觸時(shí)，停止硅晶粒33的生長(zhǎng)。應(yīng)當(dāng)注意，圖4僅表示SLS方法第一次照射的結(jié)果。因此，單次照射步驟中非晶硅層22內(nèi)結(jié)晶區(qū)域數(shù)量等于掩模3的透明區(qū)域‘A’的數(shù)量。
顯然，激光束的寬度和掩模3的尺寸是固定的，因此，SLS方法防止了全部非晶硅層22在一次照射步驟中結(jié)晶。此外，隨著基板10尺寸的增大，掩模3必須移動(dòng)的次數(shù)增大，使整個(gè)非晶硅層重復(fù)進(jìn)行激光數(shù)照射和結(jié)晶。為了使非晶硅層22完全結(jié)晶，工作臺(tái)5必須步進(jìn)地移動(dòng)多次，在隨后照射步驟中將非晶硅層22以前沒有曝光的區(qū)域暴露于通過掩模3的透明區(qū)域‘A’透過的激光束脈沖。因此，非晶硅層22中與前一次曝光區(qū)域相鄰的區(qū)域最終結(jié)晶。通常，每個(gè)硅晶粒33的生長(zhǎng)長(zhǎng)度為1.5至2微米(μm)。正如下面將要詳細(xì)討論的，逐漸移動(dòng)掩模3以形成連續(xù)結(jié)晶區(qū)域的過程，在結(jié)晶硅材料中形成多個(gè)‘結(jié)晶區(qū)塊’。因此，結(jié)晶硅材料中各‘結(jié)晶區(qū)塊’的大小與用于步進(jìn)地曝光非晶硅層22的掩模3的水平和垂直尺寸成正比。不過，確切地講，各結(jié)晶區(qū)塊的大小與減光透鏡2的減光率有關(guān)。
使用參照?qǐng)D2-4所述的掩模3是不適宜的，因?yàn)楦魍该鲄^(qū)域‘A’的寬度小于它們之間各個(gè)不透明區(qū)域‘B’的寬度。因此，為了形成單一結(jié)晶區(qū)塊，工作臺(tái)5必須移動(dòng)多次。從而，移動(dòng)掩模3或工作臺(tái)5所需的時(shí)間將占全部非晶硅層22結(jié)晶所需的總時(shí)間中的大部分時(shí)間，這是無法接受的，并且降低了SLS方法的生產(chǎn)率。為了克服上述問題，提出一種透明和不透明區(qū)域基本上等寬度的現(xiàn)有技術(shù)掩模40，現(xiàn)在將參照?qǐng)D5詳細(xì)說明。
參照?qǐng)D5，掩模40包括沿垂直方向交替設(shè)置的透明區(qū)域‘A’和不透明區(qū)域‘B’。透明和不透明區(qū)域‘A’和‘B’的相應(yīng)寬度‘a(chǎn)’和‘b’是可以調(diào)節(jié)的，不過基本相等。在執(zhí)行上述SLS方法時(shí)，第一次照射期間非晶硅層未通過掩模40暴露的部分(即非晶硅層的未暴露部分)在第二次照射期間被曝光。因此，可以使用1脈沖激光束通過掩模40僅通過兩個(gè)照射步驟形成結(jié)晶區(qū)塊。使用掩模40，通過沿垂直方向?qū)⒐ぷ髋_(tái)5移動(dòng)等于透明區(qū)域‘A’的寬度‘a(chǎn)’與不透明區(qū)域‘B’的寬度‘b’的總和寬度一半的量(即(a+b)/2)，可以僅通過兩個(gè)曝光步驟形成結(jié)晶區(qū)塊。
圖6A和6B表示在通過掩模40進(jìn)行第一次和第二次照射曝光之后的非晶硅層的結(jié)晶區(qū)域結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D6A，在執(zhí)行第一次照射時(shí)，激光束脈沖照射非晶硅層通過掩模40的透明區(qū)域‘A’露出的部分。因此，非晶硅層第一次被照射的區(qū)域Ia完全熔化，然后結(jié)晶。在結(jié)晶時(shí)，晶粒從液相/固相界面處橫向生長(zhǎng)，并且垂直于液相/固相界面朝向每個(gè)第一次照射區(qū)域Ia的中點(diǎn)進(jìn)行。
參照?qǐng)D6B，在執(zhí)行第一次照射之后，步進(jìn)地移動(dòng)基板使掩模40的透明區(qū)域‘A’露出非晶硅層中前一次未露出的部分，并進(jìn)行第二次照射。因此，非晶硅層的第二次照射區(qū)域Ib完全熔化，隨后結(jié)晶。在結(jié)晶時(shí)，通過第一次照射產(chǎn)生的硅粒作為新晶粒的成核位置，垂直于液相/固相界面朝向各個(gè)第二照射區(qū)域Ib的中點(diǎn)生長(zhǎng)。因此，第二次照射之后形成的晶粒橫向生長(zhǎng)長(zhǎng)度為第一次照射之后形成的顆粒橫向生長(zhǎng)長(zhǎng)度的兩倍。
圖7表示使用掩模40的現(xiàn)有技術(shù)SLS方法的應(yīng)用。圖8表示通過執(zhí)行圖7中所示SLS方法結(jié)晶的一部分非晶硅層的平面圖。
參照?qǐng)D7，掩模40設(shè)置在沉積有非晶硅的基板60上預(yù)定區(qū)域處(即右上角)。在第一次照射過程之后，基板60通過掩模40暴露的部分沿-X-軸方向移動(dòng)等于透明區(qū)域‘A’長(zhǎng)度‘L’的量(運(yùn)動(dòng)①)，并執(zhí)行第二次照射過程。沿-X-軸方向在基板60的水平長(zhǎng)度上重復(fù)步進(jìn)移動(dòng)和照射步驟。隨后，基板60通過掩模40暴露的部分沿-Y-軸方向移動(dòng)等于透明區(qū)域‘A’與不透明區(qū)域‘B’寬度‘a(chǎn)’和‘b’之和長(zhǎng)度的一半(即(a+b)/2)的量(運(yùn)動(dòng)②)，并進(jìn)行另一次照射過程形成結(jié)晶區(qū)塊。之后，基板60通過掩模40暴露的部分沿+X-軸方向移動(dòng)等于透明區(qū)域‘A’長(zhǎng)度‘L’的量(運(yùn)動(dòng)③)，并執(zhí)行另一次照射過程，形成另一結(jié)晶區(qū)塊。在基板60水平長(zhǎng)度上沿+X-軸方向重復(fù)步進(jìn)移動(dòng)和照射步驟，將以前一運(yùn)動(dòng)①期間沒有曝光的非晶硅層部分結(jié)晶，從而形成結(jié)晶區(qū)塊(例如C2和C1)。隨后，基板60通過掩模40暴露的部分沿-Y-軸方向移動(dòng)等于掩模40垂直長(zhǎng)度‘S’的量(運(yùn)動(dòng)④)，并執(zhí)行另一次照射過程。因此，必須重復(fù)運(yùn)動(dòng)①，②，③和④，以將全部非晶硅層結(jié)晶。
通常，通過固定掩模40且僅移動(dòng)基板60，執(zhí)行上述SLS方法。因此，通過沿與帶有運(yùn)動(dòng)①，②，③和④的箭頭所示方向相反的方向移動(dòng)基板60，基板60通過掩模40暴露的部分步進(jìn)地移動(dòng)。具體而言，盡管運(yùn)動(dòng)①期間暴露的基板60部分沿-X-軸方向移動(dòng)，不過基板60沿+X-軸方向?qū)嶋H移動(dòng)的量等于透明區(qū)域‘A’的長(zhǎng)度‘L’。同樣，盡管運(yùn)動(dòng)②期間基板60暴露的部分沿-Y-軸方向移動(dòng)，不過實(shí)際上基板60沿+Y-軸方向移動(dòng)的量等于(a+b)/2。另外，盡管運(yùn)動(dòng)③期間基板60暴露的部分沿+X-軸方向移動(dòng)，不過實(shí)際上基板60沿-X-軸方向移動(dòng)的量等于透明區(qū)域‘A’的長(zhǎng)度‘L’。最后，盡管運(yùn)動(dòng)④期間基板60暴露的部分沿-Y-軸方向移動(dòng)，不過實(shí)際上基板60沿+Y-軸方向移動(dòng)的量等于掩模40的長(zhǎng)度‘S’。此外，在每次移動(dòng)之后，非晶硅層通過掩模40暴露的區(qū)域被照射并結(jié)晶(用陰影表示基板60沿特定方向移動(dòng)之后基板最初被照射的區(qū)域)。
參照?qǐng)D8，在執(zhí)行上面參照?qǐng)D7所述的SLS方法時(shí)，基板60上設(shè)置的非晶硅層的多個(gè)區(qū)域至少暴露于照射激光束脈沖兩次。下面將該區(qū)域稱作‘重疊區(qū)域’。具體而言，在沿X-軸方向步進(jìn)地移動(dòng)基板60等于‘L’的量時(shí)形成第一重疊區(qū)域O1。同樣，當(dāng)基板60沿Y-軸方向步進(jìn)地移動(dòng)等于(a+b)/2的量時(shí)，形成多個(gè)第二重疊區(qū)域O2。因此，在各個(gè)結(jié)晶區(qū)塊內(nèi)和相鄰結(jié)晶區(qū)塊之間形成結(jié)晶重疊區(qū)域。分別在第一和第二重疊區(qū)域O1和O2內(nèi)分別形成第一和第二兩次照射的區(qū)域51和52，在第一與第二重疊區(qū)域O1與O2的交點(diǎn)處形成四次照射的區(qū)域53。
由于第一和第二重疊區(qū)域O1和O2內(nèi)硅材料被照射多次，在兩次和四次照射區(qū)域51-53中結(jié)晶的硅晶粒內(nèi)會(huì)發(fā)生不期望的損壞。此外，當(dāng)使用占據(jù)重疊區(qū)域的硅材料形成元件時(shí)，這些元件的電子遷移率不夠大，這是人們所不希望的。
圖9表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)SLS方法形成的結(jié)晶區(qū)塊結(jié)構(gòu)的平面圖，以及由現(xiàn)有技術(shù)SLS方法結(jié)晶的硅形成的元件的結(jié)構(gòu)。
參照?qǐng)D9，如上所述，現(xiàn)有技術(shù)SLS方法形成包括多個(gè)結(jié)晶區(qū)塊C1，C2，…，CM，CN等的多晶硅層，其中每個(gè)結(jié)晶區(qū)塊包含重疊照射區(qū)，其中相鄰結(jié)晶區(qū)塊彼此重疊。隨后，在多個(gè)元件形成期間將多晶硅層構(gòu)圖(即像素區(qū)域71內(nèi)像素或TFT的半導(dǎo)體層，以及柵極和源極驅(qū)動(dòng)器61和62的部件)。遺憾的是，這些元件的至少一部分是由這些重疊區(qū)域內(nèi)的多晶硅材料構(gòu)成的。
如上所述，重疊區(qū)域內(nèi)的結(jié)晶硅部分的電學(xué)性質(zhì)比重疊區(qū)域以外部分的結(jié)晶硅差。因此，由重疊區(qū)域內(nèi)的結(jié)晶硅部分形成的元件的電學(xué)性質(zhì)比使用重疊區(qū)域以外部分的結(jié)晶硅部分形成的元件差。從而，源極或柵極驅(qū)動(dòng)器62或61內(nèi)源線或柵極線的線質(zhì)量可能發(fā)生線形降低。像素區(qū)域71，以及非重疊區(qū)域中形成的像素的圖像質(zhì)量可能會(huì)降低。
如上所述，使用現(xiàn)有技術(shù)結(jié)晶非晶硅的SLS方法是不利的，因?yàn)樵啥啻握丈涞亩嗑Ч璨牧闲纬?。因?yàn)橹丿B區(qū)域中的結(jié)晶性質(zhì)不均勻，重疊區(qū)域內(nèi)硅材料的電學(xué)性質(zhì)存在缺陷，在多次照射硅材料形成的元件(例如TFT，柵極驅(qū)動(dòng)器，源極驅(qū)動(dòng)器)中產(chǎn)生系統(tǒng)降質(zhì)。
發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明涉及一種連續(xù)橫向固化裝置和使用該裝置結(jié)晶硅的方法，其基本上消除了由于現(xiàn)有技術(shù)限制和缺點(diǎn)產(chǎn)生的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于提供一種連續(xù)橫向固化裝置，和使用該裝置結(jié)晶硅的方法，可以控制用于硅結(jié)晶的激光束照射重疊區(qū)域，從而防止像素的電路或薄膜晶體管的缺陷性引起圖像質(zhì)量線性降質(zhì)。
在下面的描述中將闡述本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，這些特征和優(yōu)點(diǎn)的一部分從描述中可以明顯看出，或者可通過本發(fā)明的實(shí)踐而獲得。通過說明書文字部分，權(quán)利要求書及附圖中特別提出的結(jié)構(gòu)，將實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的這些和其他優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這些和其他優(yōu)點(diǎn)，根據(jù)具體和廣義的描述，本發(fā)明的連續(xù)橫向固化裝置可以，例如包括用于照射激光束的激光發(fā)生裝置；用于將所照射的激光束聚焦的聚焦透鏡；包括具有透明區(qū)域圖案的掩模的掩模組件，所照射的激光束通過所述的透明區(qū)域圖案成為激光束圖案；減光透鏡，其用于減弱激光束圖案；活動(dòng)工作臺(tái)；安裝在活動(dòng)工作臺(tái)上的基板，其中基板上定義有像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)區(qū)，且暴露于照射激光束圖案下；以及位置傳感器組件，其用于確定激光束圖案在基板上的照射位置，并控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)域。
在本發(fā)明一個(gè)方面，該連續(xù)橫向固化裝置還可以包括衰減器，該衰減器根據(jù)基板上將要形成的像素尺寸控制激光束發(fā)生器發(fā)射出的激光束的尺寸。
在本發(fā)明另一方面，位置傳感器組件發(fā)送表示照射激光束圖案在基板上位置的信息，并控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)域。
在本發(fā)明又一方面，該掩模組件還可以包括孔徑控制圖案，其根據(jù)位置傳感器組件發(fā)出的信息控制照射激光束圖案的尺寸。
在本發(fā)明再一方面，像素區(qū)域可以包括通過多個(gè)柵極線區(qū)域和與多個(gè)柵極線區(qū)域相交的多個(gè)數(shù)據(jù)線區(qū)分隔開的多個(gè)像素，并且驅(qū)動(dòng)區(qū)域可以包括元件形成區(qū)和非元件形成區(qū)。
在本發(fā)明另一方面，相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)處于柵極線區(qū)與數(shù)據(jù)線區(qū)內(nèi)，并處于非元件形成區(qū)內(nèi)。
在本發(fā)明另一方面，活動(dòng)工作臺(tái)可以移動(dòng)的步長(zhǎng)等于像素區(qū)域內(nèi)將要形成的像素的長(zhǎng)度(x)和寬度(y)的整數(shù)倍。
在本發(fā)明另一方面，位置傳感器組件可以例如，包括設(shè)置在基板四邊中的三邊處上的多個(gè)位置傳感器。因此，一對(duì)位置傳感器可以設(shè)置在基板的相對(duì)邊緣，并用以確定相鄰照射激光束圖案之間沿第一方向的重疊區(qū)域，另一位置傳感器可以設(shè)置在基板相對(duì)邊之間，并用以確定相鄰照射激光束圖案之間沿第二方向的重疊區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的原理，一種使用連續(xù)橫向固化裝置使硅結(jié)晶的方法，該連續(xù)橫向固化裝置包括用于照射激光束的激光發(fā)生裝置；用于將所照射的激光束聚焦的聚焦透鏡；具有透明區(qū)域圖案的掩模，所照射的激光束通過透明區(qū)域圖案形成激光束圖案；用于減弱激光束圖案的減光透鏡；活動(dòng)工作臺(tái)；安裝在活動(dòng)工作臺(tái)上的基板，該基板具有像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)區(qū)，且暴露于照射激光束圖案下；以及位置傳感器組件，該位置傳感器組件用于確定激光束圖案照射在基板上的位置，并用以控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)域，該方法可以例如包括，根據(jù)位置傳感器組件發(fā)送的信息控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)域排列，從而使重疊區(qū)域處于像素區(qū)域的柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)內(nèi)，并且處于驅(qū)動(dòng)區(qū)的非元件形成區(qū)內(nèi)；以及將激光束圖案照射在基板上。
在本發(fā)明一個(gè)方面中，該方法還包括根據(jù)將要在基板上形成的像素尺寸控制從激光束發(fā)生器發(fā)射出的激光束大小。
在本發(fā)明另一方面中，該方法還包括從位置傳感器組件發(fā)送表示照射激光束圖案在基板上位置的信息，并控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)域。
在本發(fā)明又一方面中，該方法還可以包括根據(jù)所發(fā)送的信息控制照射激光束圖案的尺寸。
在本發(fā)明再一方面中，該方法還可以包括以等于像素區(qū)中將要形成的像素的長(zhǎng)度(x)和寬度(y)的倍數(shù)的步長(zhǎng)移動(dòng)活動(dòng)工作臺(tái)。
在本發(fā)明另一個(gè)方面，位置傳感器組件包括設(shè)置在基板四邊中三邊處的多個(gè)傳感器，其中一對(duì)位置傳感器設(shè)置在基板相對(duì)邊，用以確定相鄰照射激光束圖案之間沿第一方向存在的重疊區(qū)域，且其中一個(gè)位置傳感器設(shè)置在基板相對(duì)邊緣之間，用以確定相鄰照射激光束圖案之間沿第二方向存在的重疊區(qū)。
應(yīng)當(dāng)理解，上面的概括描述和下面的詳細(xì)描述是示例性和說明性的，這些描述意在對(duì)本發(fā)明的權(quán)利要求進(jìn)行進(jìn)一步解釋。
本發(fā)明所包含的附圖有助于對(duì)本發(fā)明的進(jìn)一步理解，這些附圖與本發(fā)明相結(jié)合，并作為本發(fā)明的一部分，附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例，并與說明書一起解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1表示多晶硅晶粒尺寸與照射在非晶硅上的激光能量強(qiáng)度之間的關(guān)系；圖2表示一種現(xiàn)有技術(shù)的連續(xù)橫向固化(SLS)裝置；圖3表示現(xiàn)有技術(shù)SLS方法中激光退火過程的剖面圖；圖4表示在現(xiàn)有技術(shù)SLS方法的第一次照射之后圖3中所示非晶硅層的結(jié)晶區(qū)域；圖5表示現(xiàn)有技術(shù)SLS裝置中所使用的另一種現(xiàn)有技術(shù)掩模的平面圖；圖6A和6B表示在通過圖5中所示掩模暴露于第一和第二次照射之后非晶硅層的結(jié)晶區(qū)域的排列；圖7表示使用圖5中所示掩模的現(xiàn)有技術(shù)SLS方法的應(yīng)用；圖8表示通過執(zhí)行圖7中所示SLS方法結(jié)晶的非晶硅層部分的平面圖；圖9表示根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)SLS方法形成的結(jié)晶區(qū)塊結(jié)構(gòu)的平面圖，和由現(xiàn)有技術(shù)SLS方法結(jié)晶的硅形成的元件的結(jié)構(gòu)；
圖10表示根據(jù)本發(fā)明原理的SLS裝置；圖11表示圖10中所示掩模組件的平面圖；圖12表示設(shè)置在圖10中所示SLS裝置中活動(dòng)工作臺(tái)上的基板的平面圖；以及圖13表示根據(jù)本發(fā)明原理形成的結(jié)晶區(qū)塊結(jié)構(gòu)的平面圖，以及由本發(fā)明結(jié)晶出的硅形成的元件的結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例，在附圖中表示出這些實(shí)施例的示例。
正如下面將要更詳細(xì)討論的，連續(xù)橫向固化(SLS)裝置和使用該裝置的方法，可以以一種受控方式將基板上形成的硅材料結(jié)晶，從而使最終在液晶顯示器(LCD)面板的像素區(qū)域和驅(qū)動(dòng)區(qū)域中形成的元件不是由多次結(jié)晶的硅材料來形成的(即，處于相鄰照射激光束圖案重疊區(qū)域內(nèi)的結(jié)晶硅)。例如，相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)域可以有選擇地處于像素區(qū)域的柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)，以及處于驅(qū)動(dòng)區(qū)的非元件形成區(qū)中。
圖10表示根據(jù)本發(fā)明原理的連續(xù)橫向固化(SLS)裝置。
參照?qǐng)D10，本發(fā)明的SLS裝置可以例如包括產(chǎn)生激光束圖案的激光束發(fā)生器130；用于將激光束脈沖聚焦的聚焦透鏡132；包括掩模100的掩模組件，該掩模100將一部分基板90暴露于激光束圖案下；設(shè)置在掩模100下面的減光透鏡134，用于減弱穿過掩模100的激光束脈沖的激光束圖案；其上安裝了基板90的活動(dòng)工作臺(tái)136；以及位置傳感器組件94，位置傳感器組件94用于感測(cè)激光束圖案在基板90上的照射區(qū)域，并控制相鄰照射激光束圖案彼此重疊的程度。從而，位置傳感器組件94控制相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)域。
在本發(fā)明一個(gè)方面，并且如下面更詳細(xì)描述的，基板90上可以定義至少一個(gè)像素區(qū)和至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)區(qū)。在本發(fā)明另一方面，掩模100可以例如包括沿水平方向交替設(shè)置的透明區(qū)域‘A’和不透明區(qū)域‘B’的圖案。從而，激光束脈沖可以穿過掩模100的透明區(qū)域‘A’，不穿過掩模100的不透明區(qū)域‘B’，以形成激光束圖案。
根據(jù)本發(fā)明原理，位置傳感器組件94可以發(fā)送有關(guān)照射激光束圖案在基板90上的位置的信息，從而控制相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)域的排列。
根據(jù)本發(fā)明的原理，掩模組件還可以包括支撐掩模100的支架101，和有選擇地控制照射在基板90上的激光束圖案尺寸的孔徑控制圖案102a和102b。在本發(fā)明一個(gè)方面，可以根據(jù)位置傳感器組件94發(fā)送的信息控制孔徑控制圖案102a和102b。在本發(fā)明另一方面，孔徑控制圖案102a和102b可以調(diào)節(jié)透明區(qū)域‘A’的寬度‘w’。在本發(fā)明另一方面，孔徑控制圖案102a和102b可以根據(jù)位置傳感器組件94發(fā)送的位置信息橫向移動(dòng)，以控制重疊區(qū)域的大小。
在本發(fā)明一個(gè)方面，衰減器120可以設(shè)置在激光束發(fā)生器130與聚焦透鏡132之間，以便根據(jù)衰減率控制照射激光束的尺寸。在本發(fā)明一個(gè)方面，可根據(jù)由基板90形成的LCD面板的像素尺寸調(diào)節(jié)衰減率。
圖11表示圖10中所示掩模組件的平面圖。
參照?qǐng)D11，并且如上所述，圖10中所示掩模組件包括用于控制透明區(qū)域‘A’的寬度‘w’的孔徑控制圖案102a和102b。在本發(fā)明一個(gè)方面，可以對(duì)孔徑控制圖案102a和102b進(jìn)行控制，以調(diào)節(jié)透明區(qū)域的寬度‘w’，使其等于預(yù)定像素長(zhǎng)度‘x’，或者其倍數(shù)‘mx’。另外，掩模組件可以包括結(jié)晶區(qū)塊控制圖案105a和105b，控制基板90上形成的硅材料內(nèi)的結(jié)晶區(qū)塊長(zhǎng)度。在本發(fā)明一個(gè)方面，可以控制結(jié)晶區(qū)塊控制圖案105，以便調(diào)節(jié)激光束圖案的長(zhǎng)度‘y’，使其等于預(yù)定像素寬度‘y’或者其整數(shù)倍‘ny’。通過設(shè)置上述掩模組件，可以以受控方式精確照射基板90上形成的硅材料的預(yù)定位置。
圖12表示設(shè)置在圖10中所示SLS裝置的活動(dòng)工作臺(tái)136上的基板的平面圖。
參照?qǐng)D12，基板90可以例如包括玻璃基板和形成在玻璃基板整個(gè)表面上的硅層(例如非晶硅)?？梢允褂没?0形成LCD面板的多個(gè)部件。因此，可通過將硅層結(jié)晶，隨后將結(jié)晶硅層構(gòu)圖，同時(shí)形成多個(gè)TFT陣列基板80，以形成多個(gè)元件。在本發(fā)明一個(gè)方面，每個(gè)TFT陣列基板80可以例如包括用于顯示圖像的像素區(qū)和用于驅(qū)動(dòng)像素區(qū)的驅(qū)動(dòng)區(qū)。像素區(qū)可以例如包括多條柵極線；與所述多條柵極線相交的多條數(shù)據(jù)線；在柵極線與數(shù)據(jù)線交點(diǎn)處形成的多個(gè)諸如TFT的裝置；以及與多個(gè)TFT連接的多個(gè)像素電極。驅(qū)動(dòng)區(qū)可以例如包括多個(gè)諸如柵極驅(qū)動(dòng)器和源極驅(qū)動(dòng)器的且用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給多條柵極線和數(shù)據(jù)線的裝置。在本發(fā)明一個(gè)方面，基板90還可以包括形成在其角部的對(duì)準(zhǔn)鍵93a，93b，93c和93d，以便于在隨后的LCD面板制造步驟中將基板90與另一基板(未示出)對(duì)準(zhǔn)。
根據(jù)本發(fā)明的原理，位置傳感器組件94可以例如包括第一、第二和第三位置傳感器94a、94b和94c。在本發(fā)明一個(gè)方面，第一至第三位置傳感器94a-c可以處于SLS裝置上，發(fā)送有關(guān)其相對(duì)于基板90的位置的信息，并且感測(cè)相鄰照射激光束圖案之間存在的重疊區(qū)。在本發(fā)明另一方面，位置傳感器94a，94b和94c可以設(shè)置在活動(dòng)工作臺(tái)136上，將位置傳感器94a，94b和94c設(shè)置在基板90四邊中的三邊上，而基板90固定地安裝在活動(dòng)工作臺(tái)136上。
根據(jù)基板90上將要形成柵極線和數(shù)據(jù)線的位置信息，位置傳感器94a-c發(fā)送關(guān)于激光束圖案在基板90上的照射位置的信息。使用位置傳感器94a-c發(fā)送的信息，圖10中所示SLS裝置可以控制相鄰照射激光束圖案在基板90上的重疊區(qū)域的大小和排列。
例如，第一和第三位置傳感器94a和94c可以分別設(shè)置在基板90相對(duì)的第一和第三邊，并且隨著激光束圖案沿X-軸方向的步進(jìn)移動(dòng)而沿X-軸方向移動(dòng)，以確定照射的激光束圖案沿Y-軸方向的邊緣。隨后，第二位置傳感器94b可以設(shè)置在基板90的第二邊緣上，并且隨著激光束圖案沿Y-軸方向的步進(jìn)移動(dòng)而沿Y-軸方向移動(dòng)，以確定照射激光束圖案沿X-軸方向的邊緣。因此，第一、第二和第三位置傳感器94a，94b和94c設(shè)置于當(dāng)前照射激光束圖案的邊緣部分，該邊緣部分是隨后相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)。
假設(shè)位置傳感器根據(jù)步進(jìn)曝光移動(dòng)至激光束圖案的位置，可使用位置傳感器94a，94b和94c確定激光束圖案的位置。一旦激光束圖案的位置得到確定，則可以執(zhí)行激光照射過程。因此，可以控制相鄰照射激光束圖案所產(chǎn)生的重疊區(qū)域的尺寸和排列，使其與將要形成柵極線和數(shù)據(jù)線的像素區(qū)的區(qū)域相對(duì)應(yīng)(即柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū))，以及與驅(qū)動(dòng)區(qū)中不形成元件的區(qū)域相對(duì)應(yīng)(即非元件形成區(qū))。
根據(jù)激光束照射，活動(dòng)工作臺(tái)136以等于預(yù)定像素長(zhǎng)度‘x’和預(yù)定像素寬度‘y’或者其倍數(shù)(即分別為mx和ny，其中m和n為整數(shù))的步長(zhǎng)步進(jìn)地移動(dòng)基板90。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D13更詳細(xì)地描述相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)域的排列。
參照?qǐng)D13，每個(gè)TFT陣列基板80可以例如，包括像素區(qū)85和處于像素區(qū)85以外部分的驅(qū)動(dòng)區(qū)。
在像素區(qū)85內(nèi)，最終形成多條柵極線和與所述多條柵極線垂直交叉的多條數(shù)據(jù)線，以限定多個(gè)像素86。此外，可以在像素86內(nèi)，在柵極線與數(shù)據(jù)線交點(diǎn)附近，最終形成多個(gè)元件如TFT，并且多個(gè)像素電極最終可以與多個(gè)TFT相連。
在驅(qū)動(dòng)區(qū)中最終可以形成多個(gè)元件，如用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給柵極線的柵驅(qū)動(dòng)器82，和用于將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給數(shù)據(jù)線的源極驅(qū)動(dòng)器81。雖然沒有明確表示出，不過柵極驅(qū)動(dòng)器82和源極驅(qū)動(dòng)器81可分別各自分隔成多個(gè)單獨(dú)的驅(qū)動(dòng)器集成電路(IC)，其可單獨(dú)地將驅(qū)動(dòng)信號(hào)施加給多條柵極線和數(shù)據(jù)線的預(yù)定組合。在本發(fā)明一個(gè)方面，柵極驅(qū)動(dòng)器82和源極驅(qū)動(dòng)器81內(nèi)的每個(gè)驅(qū)動(dòng)器IC，彼此間隔一預(yù)定的距離。
因此，根據(jù)本發(fā)明的原理，像素區(qū)內(nèi)相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)可以處于柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)內(nèi)。另外，驅(qū)動(dòng)區(qū)內(nèi)相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)可以處于驅(qū)動(dòng)器IC之間(即非元件形成區(qū))。
現(xiàn)在將更加詳細(xì)地描述使用SLS裝置結(jié)晶硅的方法和根據(jù)本發(fā)明原理的方法。
首先，提供基板90并在基板90的整個(gè)表面上沉積非晶硅層。然后可以將基板90安裝在圖10中所示的SLS裝置的活動(dòng)工作臺(tái)136上。隨后，可以將掩模100設(shè)置在基板90上，并且可執(zhí)行照射激光束圖案和步進(jìn)移動(dòng)基板90的工序。在本發(fā)明的一個(gè)方面，活動(dòng)工作臺(tái)136可以步進(jìn)地移動(dòng)，用激光束圖案相繼照射基板90的預(yù)定位置，從而形成多個(gè)結(jié)晶區(qū)塊C1，C2，…，KM，KN等。
在激光束圖案照射之間，第一和第三位置傳感器94a和94c可以以這樣一種方式設(shè)置在前一次照射激光束圖案與后次照射激光束圖案之間形成的第一重疊區(qū)O1內(nèi)，并用以確定第一重疊區(qū)O1沿Y-軸的位置。另外，可以通過這樣一種方式設(shè)置第二位置傳感器94b，使其處于前次照射激光束圖案與后次照射激光束圖案之間形成的第二重疊區(qū)O2內(nèi)，并用以確定第二重疊區(qū)O2沿X-軸的位置。如上所述，第一和第二重疊區(qū)O1和O2構(gòu)成由相鄰照射激光束圖案形成的結(jié)晶區(qū)塊的邊緣部分。
如上所述，第一至第三位置傳感器94a-c發(fā)送關(guān)于設(shè)置用于感測(cè)照射激光束圖案邊緣部分的位置傳感器94a，94b和94c的位置信息。然后可使用位置傳感器發(fā)送的信息有選擇地控制孔徑控制圖案102a和102b以及結(jié)晶區(qū)塊圖案105a和105b，有選擇地控制相鄰照射激光束圖案之間(即前次和后次照射激光束圖案)的重疊區(qū)域的尺寸和位置，使其處于柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)內(nèi)，以及非元件形成區(qū)內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的原理，可以根據(jù)例如由TFT陣列基板80制造的LCD面板的尺寸，改變TFT陣列基板80上形成的像素86的尺寸。從而，可以控制衰減器120的衰減率，調(diào)節(jié)相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)的尺寸和位置，而不用更換或者進(jìn)一步調(diào)節(jié)掩模100。
根據(jù)本發(fā)明的原理，可以以這樣的方式形成結(jié)晶區(qū)塊C1，C2，…，KM，KN等，即通過這種方式使第一和第二重疊區(qū)O1和O2精確地位于像素區(qū)85的柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)內(nèi)。另外，設(shè)定激光束圖案的尺寸，并根據(jù)像素尺寸移動(dòng)活動(dòng)工作臺(tái)136，從而便于將各激光束圖案邊緣的位置設(shè)置在柵極線和數(shù)據(jù)線區(qū)域內(nèi)。從而，將結(jié)晶硅層構(gòu)圖形成的元件不包括處于第一和第二重疊區(qū)O1和O2內(nèi)的結(jié)晶硅層部分。結(jié)果，在基板90的整個(gè)表面上形成的元件可以具有大體均勻的電子遷移率和電學(xué)性質(zhì)。通過將像素區(qū)域中的重疊區(qū)限制于柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)內(nèi)(即不包括像素86所占區(qū)域的像素區(qū)85的區(qū)域)，可通過去除重疊區(qū)域內(nèi)的結(jié)晶硅部分(例如通過構(gòu)圖)而在像素內(nèi)形成TFT的溝道區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)原理，可以以這樣的方式形成結(jié)晶區(qū)塊C1，C2，…，KM，KM等，即通過這種方式使第一和第二重疊區(qū)O1和O2精確地分別處于柵驅(qū)動(dòng)區(qū)82和源驅(qū)動(dòng)區(qū)81的非元件形成區(qū)域內(nèi)。在本發(fā)明一個(gè)方面，一旦確定相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)使其與像素區(qū)85的柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)相對(duì)應(yīng)，則在與柵極線和數(shù)據(jù)線延伸部分共線的柵極驅(qū)動(dòng)器81和源極驅(qū)動(dòng)器82的部分內(nèi)不形成元件。
在本發(fā)明的一個(gè)方面，在柵極驅(qū)動(dòng)器81和源極驅(qū)動(dòng)器82內(nèi)形成的元件可以用與像素區(qū)85內(nèi)形成的元件相同的材料和相同的層。
如上所述，可通過在基板90的整個(gè)表面上沉積一層非晶硅而形成LCD裝置的多晶硅TFT。然后可根據(jù)上面概括描述的SLS方法結(jié)晶非晶硅層，以形成多晶硅層。在本發(fā)明的結(jié)晶工序之后，可以形成像素區(qū)85，柵極驅(qū)動(dòng)器區(qū)81和源極驅(qū)動(dòng)器區(qū)82的元件。例如，可以將多晶硅層的預(yù)定部分構(gòu)圖，形成各元件的半導(dǎo)體層。隨后，可以沉積和構(gòu)圖金屬材料，在柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)中形成多條柵極線和數(shù)據(jù)線，并且可以形成具有半導(dǎo)體層，柵極和源極及漏極的元件。
如上所述，基板90可以包括多個(gè)TFT陣列基板，每個(gè)TFT陣列基板設(shè)置有具有預(yù)定結(jié)構(gòu)和尺寸的元件。從而，相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)的排列可以與像素區(qū)85中最終形成柵極線和數(shù)據(jù)線的區(qū)域?qū)?zhǔn)。另外，相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)排列可以與沒有形成元件的驅(qū)動(dòng)裝置區(qū)域?qū)?zhǔn)(例如驅(qū)動(dòng)IC)。因此，本發(fā)明的SLS裝置中需要用于確定照射激光束圖案位置的位置傳感器。
而且如上所述，1-脈沖激光束照射的激光束圖案的尺寸可以調(diào)節(jié)成與將要在基板上形成的像素的實(shí)際尺寸相對(duì)應(yīng)(或其倍數(shù))。因此，本發(fā)明的結(jié)晶區(qū)塊的尺寸與像素尺寸(或其倍數(shù))相對(duì)應(yīng)。此外，可以有選擇地調(diào)節(jié)相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)域的寬度，使其小于數(shù)據(jù)線或柵極線的寬度。
而且如上所述，可以避免在與柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)的延伸部分共線的的柵極驅(qū)動(dòng)器區(qū)和源極驅(qū)動(dòng)器區(qū)內(nèi)形成元件。
通常在應(yīng)用于平板顯示器時(shí)，本發(fā)明的原理允許相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)有選擇地占據(jù)隨后形成諸如TFT等元件時(shí)沒有使用的結(jié)晶硅層部分。當(dāng)顯示裝置的像素尺寸增大時(shí)，應(yīng)當(dāng)使用與顯示裝置像素的長(zhǎng)度(x)和寬度(y)的倍數(shù)成正比的掩?？刂票?脈沖激光束照射結(jié)晶的區(qū)域。
使用本發(fā)明的SLS裝置和結(jié)晶方法是有利的，因?yàn)榭梢詫⑾噜徴丈浼す馐鴪D案的重疊區(qū)限制到被柵極線或數(shù)據(jù)線占據(jù)的顯示裝置區(qū)，或者最終沒有形成元件的區(qū)域。因此，可以消除元件性質(zhì)如電子遷移率的非均勻性，并能增強(qiáng)顯示圖像的能量。
顯然，本領(lǐng)域技術(shù)人員在不偏離本發(fā)明精神或范圍的條件下可以進(jìn)行多種變型和改變。因此，本發(fā)明意在覆蓋處于所附權(quán)利要求范圍和其等效范圍內(nèi)的本發(fā)明的變型和改變。
權(quán)利要求
1.一種連續(xù)橫向固化裝置，包括一用于照射激光束的激光發(fā)生裝置；一用于將所照射的激光束聚焦的聚焦透鏡；一具有透明圖案區(qū)域圖案的掩模，照射的激光束通過透明區(qū)域圖案成為激光束圖案；一用于減弱激光束圖案的減光透鏡；一活動(dòng)工作臺(tái)；一安裝在活動(dòng)工作臺(tái)上的基板，該基板上定義有像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)區(qū)，并且暴露于照射激光束圖案下；以及一位置傳感器組件，其用于確定照射在基板上的激光束圖案的位置，并控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，還包括一衰減器，該衰減器根據(jù)將要在基板上形成的像素尺寸控制從激光束發(fā)生器發(fā)射出的激光束的尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，其中所述的位置傳感器組件發(fā)送表示照射激光束圖案在基板上的位置的信息，并控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，還包括孔徑控制裝置，該孔徑控制裝置根據(jù)位置傳感器組件發(fā)送的信息控制照射激光束圖案的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的像素區(qū)包括由多個(gè)柵極線區(qū)和與所述多個(gè)柵極線區(qū)相交的多個(gè)數(shù)據(jù)線區(qū)分隔的多個(gè)像素；以及所述的驅(qū)動(dòng)部分包括元件形成區(qū)和非元件形成區(qū)。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，其中相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)處于柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)內(nèi)，以及非元件形成區(qū)內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述活動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)的步長(zhǎng)等于像素區(qū)內(nèi)將要形成的像素的長(zhǎng)度(x)和寬度(y)的整數(shù)倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的位置傳感器組件包括設(shè)置在基板四邊中三邊處的多個(gè)位置傳感器。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，還包括一對(duì)位置傳感器，其設(shè)置在基板相對(duì)的邊上，并用以確定相鄰照射激光束圖案之間沿第一方向存在的重疊區(qū)；以及一位置傳感器，其設(shè)置在基板相對(duì)的邊之間，并用以確定相鄰照射激光束圖案之間沿第二方向存在的重疊區(qū)。
10.一種使用連續(xù)橫向固化裝置結(jié)晶硅的方法，該連續(xù)橫向固化裝置包括用于照射激光束的激光發(fā)生裝置；用于將所照射的激光束聚焦的聚焦透鏡；具有透明區(qū)域圖案的掩模，所照射的激光束通過該透明區(qū)域圖案成為激光束圖案；用于減弱激光束圖案的減光透鏡；活動(dòng)工作臺(tái)；安裝在活動(dòng)工作臺(tái)上的基板，該基板具有像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)區(qū)，并且暴露于照射激光束圖案下；以及位置傳感器組件，該位置傳感器組件確定激光束圖案在基板上的照射位置，并控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)域，該方法包括根據(jù)所述位置傳感器組件發(fā)送的信息控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)的排列，以使重疊區(qū)處于像素區(qū)的柵極線區(qū)和數(shù)據(jù)線區(qū)內(nèi)，并處于驅(qū)動(dòng)區(qū)的非元件形成區(qū)內(nèi)；以及將激光束圖案照射在基板上。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)基板上將要形成的像素尺寸控制從激光束發(fā)生器發(fā)射出的激光束的尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括，位置傳感器組件發(fā)送表示照射激光束圖案在基板上的位置的信息，并控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，還包括根據(jù)所發(fā)送的信息控制照射激光束圖案的尺寸。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，還包括以等于像素區(qū)內(nèi)將要形成的像素的長(zhǎng)度(x)和寬度(y)的倍數(shù)的步長(zhǎng)移動(dòng)該活動(dòng)工作臺(tái)。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述的位置傳感器組件包括設(shè)置在所述基板四邊中三邊處的多個(gè)傳感器。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，還包括使用設(shè)置在基板相對(duì)的邊處的一對(duì)位置傳感器，用以確定相鄰照射激光束圖案之間沿第一方向存在的重疊區(qū)；以及使用設(shè)置在基板相對(duì)的邊之間的位置傳感器，用以確定相鄰照射激光束圖案之間沿第二方向存在的重疊區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明披露了一種連續(xù)橫向固化裝置和使用該裝置結(jié)晶硅的方法，該方法控制相鄰照射激光束圖案的重疊區(qū)的大小和排列，使其處于像素區(qū)和像素區(qū)以外部分的驅(qū)動(dòng)區(qū)的特定區(qū)域內(nèi)。該裝置包括用于照射激光束的激光發(fā)生裝置；用于聚焦激光束的聚焦透鏡；具有透明區(qū)域圖案的掩模，允許激光束透過形成激光束圖案；減光透鏡，用于減弱該掩模透過的激光束圖案；具有暴露于照射激光束圖案的像素區(qū)和驅(qū)動(dòng)區(qū)的基板；上面安裝有基板的活動(dòng)工作臺(tái)；以及位置傳感器，該位置傳感器感測(cè)照射激光束圖案的位置，并控制相鄰照射激光束圖案之間的重疊區(qū)的尺寸和排列。
文檔編號(hào)H01L21/20GK1598676SQ20041005944
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月17日
發(fā)明者鄭允皓 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社