專(zhuān)利名稱(chēng)：多晶薄膜的制造方法和掩模圖案及顯示裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于薄膜晶體管的多晶硅的制造方法，在該制造方法中使用的掩模圖案以及利用該制造方法制造平板顯示裝置的方法。更具體而言，本發(fā)明涉及一種用于薄膜晶體管的多晶硅的制造方法，以減少使用根據(jù)連續(xù)橫向結(jié)晶(sequential lateral solidmcation)(SLS)的結(jié)晶技術(shù)制造的多晶硅的顯示設(shè)備中產(chǎn)生的亮度不均勻，一種在用于薄膜晶體管的多晶硅制造方法中使用的掩模圖案，以及一種通過(guò)制造用于薄膜晶體管的多晶硅的方法而制造平板顯示器的方法。
背景技術(shù)：
通常，連續(xù)橫向結(jié)晶(SLS)結(jié)晶是一種用于使晶粒硅結(jié)晶的方法，通過(guò)兩次或多次將激光照向非晶硅層的重疊區(qū)域以便對(duì)硅進(jìn)行退火，從而橫向生長(zhǎng)硅晶體、或晶粒。每個(gè)利用SLS結(jié)晶方法制得的多晶硅晶粒都被成形為在一方向具有長(zhǎng)度的柱狀，并在相鄰晶粒之間形成晶粒邊界。
據(jù)報(bào)道，可利用SLS結(jié)晶技術(shù)將多晶或單晶體大硅晶粒形成在襯底上，并且在利用多晶或單晶體大硅晶粒制造TFT時(shí)獲得與由單晶硅制得的薄膜晶體管(TFT)相似的特性。
圖1A、圖1B和圖1C為普通的SLS結(jié)晶方法的圖示。
該SLS結(jié)晶方法使用退火工藝，其中，如圖1所示，當(dāng)激光光束通過(guò)具有激光光束透射區(qū)域和激光光束非透射區(qū)域的掩模照向非晶硅薄膜層的時(shí)候，非晶硅在激光光束透射區(qū)域被熔化。
當(dāng)冷卻時(shí)，在固體硅和熔化硅之間的界面產(chǎn)生結(jié)晶。形成一溫度梯度(temperature gradient)，其中，溫度在從界面到熔化硅的方向上逐漸減少。
因此，參照?qǐng)D1B，形成在特定方向上具有長(zhǎng)的柱狀晶粒的多晶硅薄膜層。由于熱量在從掩模界面到熔化硅層的中心部分的方向上流動(dòng)，多晶硅晶粒橫向生長(zhǎng)直至熔化硅層完全固化為止。從而，晶粒從未熔化的非晶硅層開(kāi)始生長(zhǎng)，這樣在相鄰晶粒之間形成晶粒邊界。如圖1B所示，在與晶粒生長(zhǎng)的方向垂直的方向上形成的晶粒邊界為“主晶粒邊界”。
如圖1C中所示，通過(guò)利用從一位置移動(dòng)到下一個(gè)位置的掩模將激光光束通過(guò)照向非晶硅和多晶硅層，從而熔化非晶硅和晶體硅。該掩模通過(guò)預(yù)定的位置順序移動(dòng)并將激光光束照向每個(gè)位置的硅上。如圖1C所示，在該過(guò)程中，掩模這樣移動(dòng)，使得將要被熔化并在掩模的第二位置結(jié)晶的一部分硅與熔化并在掩模的第一位置結(jié)晶的硅交疊。這樣做使得在掩模的第二位置熔化的硅將根據(jù)在掩模的第一位置結(jié)晶的晶體結(jié)構(gòu)而結(jié)晶。也就是說(shuō)，在掩模第一位置結(jié)晶的硅變成了掩模第二位置中熔化的硅的籽晶(seed)。該方法具有產(chǎn)生增加了長(zhǎng)度的晶粒的優(yōu)點(diǎn)。從而，SLS結(jié)晶方法中的晶粒尺寸取決于掩模上的激光透射區(qū)域的尺寸和激光處理的重復(fù)次數(shù)。
圖2為說(shuō)明在利用兩次曝光型(two shot type)SLS結(jié)晶技術(shù)的多晶硅薄膜的制造方法中使用的掩模圖案的示意圖。圖3為說(shuō)明當(dāng)采用圖2中的掩模圖案制造多晶硅時(shí)所用的激光光束能量密度的圖。還示出了根據(jù)該能量密度制得的多晶硅。
如圖3所示，因?yàn)榧す夤馐械哪芰棵芏炔豢赡芫鶆?，所以中心部分的能量密度?huì)比邊緣的能量密度高。結(jié)果，使結(jié)晶的多晶硅的結(jié)晶度變化并且TFT的特性相應(yīng)地變化。
因此，在利用SLS結(jié)晶技術(shù)使非晶硅結(jié)晶時(shí)，如果激光的能量密度不均勻，在顯示器上將產(chǎn)生亮度的不均勻。
圖4A為用在多晶硅的傳統(tǒng)激光曝光混合方法(mixing method)中的掩模的平面圖。如圖所示，在右半邊，掩模具有包括單獨(dú)的透射區(qū)域的第一區(qū)域，而在左半邊，掩模具有包括兩個(gè)透射區(qū)域的第二區(qū)域。利用激光曝光混合方法通過(guò)在掩模位于第一位置時(shí)結(jié)晶該區(qū)域的第一部分而結(jié)晶非結(jié)晶區(qū)域。然后將掩模移動(dòng)到第二位置，從而掩模的左半邊占據(jù)之前由掩模右半邊占據(jù)的空間。接著，該區(qū)域的第二部分利用在第二位置掩模被結(jié)晶。因此，該區(qū)域的第二部分在垂直于掩模移動(dòng)方向的方向上交疊該區(qū)域的第一部分。圖4B和圖4C為展示在漸進(jìn)過(guò)程中的掩模和硅的平面圖。圖4B示出了在利用第一位置的掩模使硅結(jié)晶后以及在掩模移動(dòng)到第二位置后的掩模和硅。應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)掩模位于第一位置時(shí)，硅在與掩模的透射區(qū)域相應(yīng)的位置被結(jié)晶。還應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)掩模位于第二位置時(shí)的透射區(qū)域與掩模位于第一位置時(shí)結(jié)晶的硅的重疊。圖4C示出了在掩模位于第一位置時(shí)的第一結(jié)晶后以及在掩模位于第二位置時(shí)的第二結(jié)晶后的硅。應(yīng)當(dāng)注意在掩模處于第一和第二位置時(shí)通過(guò)掩模中的透射區(qū)域曝露于激光的硅的中心區(qū)域被完全結(jié)晶。即，在結(jié)晶區(qū)域中從頂部到底部沒(méi)有空隙。隨著處理的繼續(xù)，每個(gè)連續(xù)的區(qū)域接收到兩次結(jié)晶激光曝光，并被完全結(jié)晶。然而，還應(yīng)當(dāng)注意，這些區(qū)域之間的區(qū)域沒(méi)有被曝露于激光處理，因此沒(méi)有被結(jié)晶。
圖5示出了在利用SLS結(jié)晶方法以及上述參照?qǐng)D4A、圖4B和圖4C的傳統(tǒng)的激光曝光混合技術(shù)制得的多晶硅中形成的條紋痕跡的照片。視覺(jué)上的差異表示結(jié)晶處理是不完全均勻的。這種不均勻?qū)е铝司w管傳導(dǎo)特性的不均勻和亮度的不均勻，因此是不期望的。
另外，激光曝光混合處理存在缺點(diǎn)，即，由于使用了四次曝光處理來(lái)形成至少一個(gè)晶體而增加了處理時(shí)間。圖4A的掩模具有與處理時(shí)間相關(guān)的另一缺點(diǎn)。圖4A的掩模被成形為使晶體生長(zhǎng)實(shí)質(zhì)上垂直于移動(dòng)的方向。因此產(chǎn)生了具有便于定向的晶粒邊界的晶體，掩模在水平方向上被移動(dòng)穿過(guò)如所看到的定向的顯示器。因?yàn)轱@示器的水平方向比垂直方向長(zhǎng)，該移動(dòng)是在較長(zhǎng)的方向上，因此額外的掩模移動(dòng)量是必須的。
在PCT國(guó)際專(zhuān)利No.WO 97/45827和美國(guó)專(zhuān)利No.6,322,625中，公開(kāi)了在將非晶硅沉積到襯底上后利用SLS結(jié)晶方法將非晶硅轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч枰约皟H僅使非晶硅的選定區(qū)域結(jié)晶的技術(shù)。
此外，在美國(guó)專(zhuān)利No.6,177,301中公開(kāi)了提高TFT特性的結(jié)晶方法。根據(jù)美國(guó)專(zhuān)利6,177,301，在制造用于包括驅(qū)動(dòng)器和像素的LCD裝置的TFT時(shí)，當(dāng)溝道(channel)方向與利用SLS結(jié)晶方法生長(zhǎng)的晶粒方向平行時(shí)，晶粒邊界在載流子上的阻隔效應(yīng)(barrier effect)被最小化。相反，當(dāng)晶粒邊界與通溝道方向垂直時(shí)，該晶粒邊界起到陷阱(traps)的作用并導(dǎo)致了性能低下的TFT。
在包括相互垂直的晶體管的電路中，能夠在相對(duì)于所有晶體管的方向理想地定向成大約45度的方向上引起晶體生長(zhǎng)。這導(dǎo)致了晶粒邊界效應(yīng)通常在晶體管之間匹配，并且避免了由于晶粒邊界與該溝道垂直導(dǎo)致的大量陷阱效應(yīng)。在一些應(yīng)用中，在定向角度為從大約30度到大約60度時(shí)可獲得這種有益效果。然而，與上述參照附圖4A、4B和4C的激光曝光混合技術(shù)相似，美國(guó)專(zhuān)利6,177,301的方法也產(chǎn)生了取決于激光能量密度的不均勻的多晶硅晶粒的不均勻。這導(dǎo)致了顯示器中類(lèi)似的亮度不均勻。另一個(gè)與上述參照附圖4A、4B和4C的方法、以及美國(guó)專(zhuān)利6,177,30l的方法相同的缺點(diǎn)是結(jié)晶區(qū)域之間的非結(jié)晶區(qū)域，如圖4C中所示。
在韓國(guó)專(zhuān)利公開(kāi)No.2002-93194中描述了一種完全結(jié)晶方法，其中激光光束圖案被成形為三角形 在橫向移動(dòng)三角形 激光光束圖案的同時(shí)進(jìn)行結(jié)晶處理。

發(fā)明內(nèi)容
因此，為了解決上述現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明的某些方面至少提供了一種用于薄膜晶體管的多晶硅薄膜的制造方法，其改善了當(dāng)利用SLS結(jié)晶方法制造多晶硅薄膜時(shí)由于激光光束中能量密度的不均勻而產(chǎn)生的亮度的不均勻，以及一種在該方法中使用的掩模。
一個(gè)實(shí)施例是一種形成多晶硅薄膜的方法，包括通過(guò)將激光穿過(guò)具有透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)的掩模施加到該第一區(qū)域而使非晶硅的第一區(qū)域結(jié)晶，該透射區(qū)域組每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)激光能夠穿過(guò)的透射區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)激光不能穿過(guò)的非透射區(qū)域，其中第一區(qū)域與第一透射區(qū)域組中的第一透射區(qū)域?qū)?zhǔn)。該方法還包括移動(dòng)掩模使得第二透射區(qū)域組的第二透射區(qū)域與硅的第二區(qū)域?qū)?zhǔn)，其中該第二區(qū)域在掩模的移動(dòng)方向上與該第一區(qū)域交疊透射區(qū)域在掩模移動(dòng)方向上的1/n，其中，n為自然數(shù)，并且是掩模上有效透射區(qū)域組的數(shù)量。
另一個(gè)實(shí)施例是一種包括透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)的掩模，該透射區(qū)域組每個(gè)都具有激光能夠穿過(guò)的多個(gè)透射區(qū)域和激光不能穿過(guò)的非透射區(qū)域，其中，第一組的最低透射區(qū)域中心和下一個(gè)相鄰組的最高透射區(qū)域中心之間的距離x滿足公式1、公式2或公式3[公式1]x＝(a+b)+((a+b)/m)[公式2]x＝(a+b)-((a+b)/m)其中(a+b)/m＜b[公式3]x＝(a+b)+(a-I)以及a/2＜I＜a，其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，m為2或更多的與掩模上有效透射區(qū)域組數(shù)量相當(dāng)?shù)淖匀粩?shù)，以及I為當(dāng)掩模位于第一位置時(shí)相應(yīng)于第一透射區(qū)域組的透射區(qū)域的硅與掩模移位后被相鄰?fù)干鋮^(qū)域組的透射區(qū)域位置所交疊的在掩模移動(dòng)方向的寬度。
另一個(gè)實(shí)施例是一種多晶硅薄膜的制造方法。該方法包括在使用掩模的時(shí)候利用激光使非晶硅結(jié)晶，該掩模具有多個(gè)非透射區(qū)域組的混合結(jié)構(gòu)，該非透射區(qū)域組每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)激光不能穿過(guò)的非透射區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)激光能夠穿過(guò)的透射區(qū)域，其中在移動(dòng)掩模后，與非透射區(qū)域?qū)?zhǔn)的硅區(qū)域被交疊差不多非透射區(qū)域的1/n，其中，n為表示有效非透射區(qū)域組數(shù)量的自然數(shù)。
另一個(gè)實(shí)施例是一種掩模，其包括非透射區(qū)域組的混合結(jié)構(gòu)，該非透射區(qū)域組每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)激光不能穿過(guò)的非透射區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)激光能夠穿過(guò)的透射區(qū)域，其中第一非透射區(qū)域組的非透射區(qū)域與下一個(gè)相鄰非透射區(qū)域組的透射區(qū)域?qū)?zhǔn)。


這些實(shí)施例的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)接下來(lái)參照這些附圖對(duì)這些實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明變得更加明顯，其中圖1A至1C為說(shuō)明普通SLS結(jié)晶方法的示意圖；圖2為說(shuō)明在利用傳統(tǒng)的兩次曝光型SLS技術(shù)制造多晶硅薄膜的方法中使用的掩模圖案的圖；圖3為說(shuō)明在使用傳統(tǒng)的SLS技術(shù)產(chǎn)生的晶體結(jié)構(gòu)中的不均勻的示意圖；圖4A至4C為說(shuō)明在普通的SLS結(jié)晶技術(shù)中根據(jù)激光曝光混合制造多晶硅薄膜的方法中使用的掩模結(jié)構(gòu)結(jié)晶非晶硅的方法的示意性平面圖；圖5為示出參照?qǐng)D4A至圖4C描述的方法形成的條紋痕跡的照片；圖6為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明某些實(shí)施例的掩模的示意圖；圖7為說(shuō)明采用圖6的掩模圖案利用兩次激光曝光使非晶硅結(jié)晶的方法的示意圖；圖8為說(shuō)明利用SLS結(jié)晶技術(shù)使非晶硅結(jié)晶的方法的示意圖，其中晶粒的尺寸根據(jù)使用圖6的掩模圖案掃描(scans)的數(shù)量而確定；圖9為示出參照?qǐng)D8描述的方法形成的條紋痕跡的照片；
圖10為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的掩模圖案的示意圖；圖11為說(shuō)明一種有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中多晶硅利用從非晶硅形成多晶硅的方法形成。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在，將參照附圖對(duì)這些實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。供參考，這些附圖中相同的參考標(biāo)記表示相同的部分。
通常，TFT中載流子的遷移率(mobility)取決于多晶硅晶粒的尺寸和方向而變化。例如，當(dāng)晶粒的長(zhǎng)度大約為3.5μm時(shí)，與其為大約3μm時(shí)相比，場(chǎng)遷移率增加大約15％。
由于TFT的某些電流特性值與遷移率直接相關(guān)，由激光光束中能量的不均勻而導(dǎo)致的亮度不均勻能夠通過(guò)控制多晶硅晶粒的尺寸被改善。
圖6為說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的具有一圖案的掩模的示意圖。
圖6的掩模被設(shè)定為用在使硅結(jié)晶的退火方法中，在該方法中激光光束被直接照向硅，掩模選擇性地通過(guò)激光輻射至預(yù)定區(qū)域。預(yù)定區(qū)域中的硅由于激光光束而熔化，并且一旦激光光束被移走就冷卻。硅冷卻時(shí)晶體生長(zhǎng)。在最初的退火理后，掩模在某一方向上移動(dòng)，并進(jìn)行下一次退火處理。重復(fù)該步驟直到硅被結(jié)晶為與所期望的結(jié)果相一致。圖6的掩模具有一圖案，其中相同尺寸和形狀的透射區(qū)域在一較大的非透射區(qū)域中形成。該非透射區(qū)域被設(shè)定為防止激光到達(dá)并熔化硅。該透射區(qū)域被設(shè)定為基本上透射激光以使曝露的硅熔化。該透射區(qū)域每個(gè)都形成為在與掩模移動(dòng)方向垂直的方向上被延伸，并在掩模移動(dòng)方向上連續(xù)布置。如圖6所示，該透射區(qū)域具有在掩模移動(dòng)方向上的開(kāi)口尺寸a，以及在掩模移動(dòng)方向上的間隔b。還示出了由邊界P1、P2…Pn隔開(kāi)的透射區(qū)域組S1、S2…Sn，并被布置成在相對(duì)于掩模的移動(dòng)方向上S1在S2的前面。該掩模被設(shè)定為這樣移動(dòng)，邊界線P1移動(dòng)后的(post-movement)位置與掩模頂部移動(dòng)前的(pre-movement)位置對(duì)準(zhǔn)。該掩模被設(shè)定為使獲得的結(jié)晶晶粒邊界與掩模的移動(dòng)方向平行。所以，在顯示器如同看到的定向時(shí)，掩模被設(shè)定為在垂直方向上移動(dòng)穿過(guò)顯示器。由于該垂直方向比顯示器中的垂直方向短，該移動(dòng)位于在該較短的方向上，因此，掩模移動(dòng)的最小化數(shù)量是必須的。
圖7為說(shuō)明利用兩次曝光使非晶硅結(jié)晶的方法的示意圖，不考慮利用圖6的掩模圖案的SLS結(jié)晶技術(shù)中的掃描量。圖7示出了在透射區(qū)域(用實(shí)心邊界線表示)的第一位置中的掩模。注意，省略號(hào)(…)表示透射區(qū)域填充每個(gè)透射區(qū)域組的區(qū)域。虛線表示第二組S2的透射區(qū)域相對(duì)于第一組S1的透射區(qū)域移位前的位置的移位后的位置。如圖所示，在移位后第二透射區(qū)域組S2的透射區(qū)域的位置偏離并交疊第一透射區(qū)域組S1移位前的位置。如上所述，激光光束被處于不同位置的掩模照向硅，在每個(gè)位置上曝光的硅被熔化并在凝固時(shí)結(jié)晶。也就是說(shuō)，當(dāng)掩模位于第一位置時(shí)，與第一組S1的透射區(qū)域?qū)?zhǔn)的第一部分硅被結(jié)晶。掩模被移位到第二位置以便邊界線P1與掩模頂部的移動(dòng)前位置對(duì)準(zhǔn)。然后，當(dāng)掩模位于第二位置時(shí)，與第二組S2的透射區(qū)域?qū)?zhǔn)的第二部分硅被結(jié)晶。由于第一和第二組S1和S2的透射區(qū)域之間的空間關(guān)系，基本上全部區(qū)域通過(guò)施加第一激光光束或施加第二激光光束或同時(shí)施加二者被曝光。因此，這是對(duì)兩次曝光型結(jié)晶方法的解釋說(shuō)明。其它相鄰組的透射區(qū)域之間的空間關(guān)系能夠方便地在m次曝光結(jié)晶方法中有利地利用，其中m為有效透射區(qū)域組的數(shù)量以及激光光束的曝光次數(shù)。
在m次曝光結(jié)晶方法的情況下，可以設(shè)定掩模的透射區(qū)域圖案，使得第一組S1的最低透射區(qū)域的中心和下一個(gè)相鄰組S2的最高透射區(qū)域的中心之間的距離x滿足公式1或公式2[公式1]x＝(a+b)+((a+b)/m)，[公式2]x＝(a+b)-((a+b)/m)其中(a+b)/m＜b，其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，m為2或更多的與掩模上有效透射區(qū)域組數(shù)量相當(dāng)?shù)淖匀粩?shù)，并且在第一透射區(qū)域之上和最后透射區(qū)域之下的非透射區(qū)域在掩模移動(dòng)方向上的距離總和等于b。
如果掩模圖案滿足上述公式，非晶硅的全部區(qū)域能夠通過(guò)將激光光束照向非晶硅與掩模圖案中有效透射組數(shù)相同的次數(shù)而結(jié)晶。這可以少至2。
在一些實(shí)施例中，透射區(qū)域形成為矩形或多邊形，但它們不限于矩形或多邊形。還可使用其它形狀例如不規(guī)則形、圓形和橢圓形。
圖8為說(shuō)明利用SLS結(jié)晶使非晶硅結(jié)晶的另一種方法的示意圖。在該實(shí)施例中，使用了圖6的掩模并通過(guò)每個(gè)普通的掩模位置處的掃描數(shù)量控制晶粒的尺寸。也就是說(shuō)，隨著掩模輕微移位用于每個(gè)曝光，硅被多次曝露于激光光束，在每個(gè)普通的掩模位置處形成長(zhǎng)的平行晶粒。例如，當(dāng)掩模位于其第一位置時(shí)，硅通過(guò)掩模接收對(duì)激光光束的第一次曝露，硅的曝露部分熔化并結(jié)晶。掩模移位t，然后硅通過(guò)掩模接收對(duì)激光光束的第二次曝露。t的值這樣界定，t＜a以便第二激光光束曝光使硅的新的部分和硅在第一次曝光中曝光的一部分曝光。這樣做使得在掩模的第二位置中熔化的硅將根據(jù)在掩模的第一位置中結(jié)晶的硅的晶體結(jié)構(gòu)而結(jié)晶。也就是說(shuō)，在掩模的第一位置中結(jié)晶的硅變成在掩模的第二位置中熔化的硅的籽晶。因而晶粒的長(zhǎng)度為a+t。隨著反復(fù)移位，晶粒長(zhǎng)度為a+nt，其中n為激光光束曝光的次數(shù)。在一些實(shí)施例中，t＝a/n。
根據(jù)一些實(shí)施例，圖6的掩?？蛇@樣設(shè)定，第一組S1的最低透射區(qū)域的中心和下一個(gè)相鄰組S2的最高透射區(qū)域的中心之間的距離x滿足公式3[公式3]x＝(a+b)+(a-I)以及a/2＜I＜a，其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，在第一透射區(qū)域之上和最后透射區(qū)域之下的非透射區(qū)域在掩模移動(dòng)方向上的距離總和等于b，以及I為當(dāng)掩模位于第一位置時(shí)與第一透射區(qū)域組的透射區(qū)域?qū)?yīng)的硅在掩模移位后被相鄰?fù)干鋮^(qū)域組的透射區(qū)域位置所交疊的在掩模移動(dòng)方向上的寬度，使得在移位之前邊界P1與掩模的頂部位置對(duì)準(zhǔn)。在一些實(shí)施例中I＝a-t。此外，在一些實(shí)施例中，I滿足下列公式4[公式4]I＝a-[(晶粒長(zhǎng)度-a)/(掃描次數(shù)-2)]，其中如果I為a/2或更少，其將類(lèi)似于兩次曝光處理。也就是說(shuō)，整個(gè)非晶硅區(qū)域利用在兩個(gè)普通位置處的掩模被結(jié)晶。
圖9為示出在利用上述參照?qǐng)D8的SLS結(jié)晶方法制得的多晶硅中形成的條紋痕跡的照片。與圖5的照片相比，顯示出該條紋痕跡被大大地減少了。該視覺(jué)差異表示上述參照?qǐng)D8的結(jié)晶處理導(dǎo)致了比現(xiàn)有技術(shù)更加均勻的結(jié)晶。這樣改善的均勻性導(dǎo)致了更加均勻的晶體管傳導(dǎo)性，以及更加均勻的亮度。
圖10為說(shuō)明根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的掩模的示意圖。與其它實(shí)施例類(lèi)似，該掩模被設(shè)定為與激光一起使用，以通過(guò)將硅通過(guò)掩模反復(fù)曝光于激光光束引起薄膜硅層的結(jié)晶，其中該掩模在曝光之間被移位。
參照?qǐng)D10，非透射區(qū)域以點(diǎn)圖案形成在掩模上。該掩模圖案包括非透射區(qū)域組S1、S2…Sn，這些組每個(gè)都包括多個(gè)非透射區(qū)域。每個(gè)組中的非透射區(qū)域具有相同的尺寸和形狀，并以行和列陣列排列。還可使用不同的形狀和結(jié)構(gòu)。然而，下一個(gè)相鄰組中，非透射區(qū)域比之前相鄰組小并在垂直于掩模的移動(dòng)方向上偏離一距離r。
與在其它實(shí)施例中一樣，曝光于激光光束的硅通過(guò)透射區(qū)域被熔化，隨后冷卻，并以晶粒生長(zhǎng)特性結(jié)晶。該晶粒生長(zhǎng)將受到在結(jié)晶的硅與熔化硅邊界處的結(jié)晶硅的晶體方向影響。也就是說(shuō)，該結(jié)晶的硅為熔化硅提供了籽晶。由于每個(gè)硅區(qū)域利用非透射區(qū)域尺寸遞減的掩模非透射區(qū)域組反復(fù)曝光于激光光束，獲得的晶體顆粒變得更大更均勻。這由于每個(gè)漸進(jìn)的非透射區(qū)域組的偏離而發(fā)生，并且隨著籽晶變得更小，每個(gè)籽晶包括單獨(dú)晶粒的可能性增加。掩?？杀辉O(shè)定為提供任何數(shù)量的非透射組，從而使晶粒尺寸接近與非透射區(qū)域陣列相應(yīng)的尺寸。在一些實(shí)施例中，每個(gè)組中的非透射區(qū)域數(shù)量可減少。在一些實(shí)施例中，與參照?qǐng)D8論述的實(shí)施例類(lèi)似，可利用圖10的掩模隨著小的掩模移位進(jìn)行多次掃描。
圖11為說(shuō)明有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置的剖面結(jié)構(gòu)的剖面圖，其中利用這里討論的任何實(shí)施例或等同物的用于從非晶硅形成多晶硅的方法形成多晶硅。
參照?qǐng)D11，在襯底100上形成緩沖層110?？蓪⒔^緣透明襯底或透明金屬襯底用作襯底100。可選擇性使用緩沖層110，其可包括SiNx和SiO2中的至少一個(gè)。
半導(dǎo)體層120通過(guò)在緩沖層110上沉積非晶硅并利用任何這里論述的SLS結(jié)晶方法或等同物的方法使非晶硅層結(jié)晶成多晶硅層120后將結(jié)晶的多晶硅構(gòu)圖而形成。
柵電極140通過(guò)在整個(gè)襯底100上形成柵絕緣膜130后利用例如在柵絕緣薄膜130上沉積的SiNx和SiO2中的至少一個(gè)構(gòu)圖柵電極材料而形成。在形成柵電極后，源極/漏極區(qū)域120s和120d通過(guò)將柵電極140用作掩模在半導(dǎo)體層120上摻雜p型雜質(zhì)或n型雜質(zhì)而形成在半導(dǎo)體層120上。
在襯底100上形成層間絕緣膜150后，用于接觸源極/漏極160s、160d和源極/漏極區(qū)域120s、120d的接觸孔形成在柵絕緣膜130和層間絕緣膜150中。
該柵絕緣膜130、柵電極140和層間絕緣膜150可利用傳統(tǒng)的已知和使用的材料形成。
雖然已經(jīng)描述了頂柵型(top gate type)薄膜晶體管，其中在半導(dǎo)體層120的上面部分形成柵電極140，但是這里描述的方法的多晶硅還可應(yīng)用于底柵型(bottom gate type)薄膜晶體管，其中在半導(dǎo)體層120的下面部分形成柵電極140。
絕緣膜170被施加到源極/漏極160s和160d。絕緣膜170可以是保護(hù)膜、平面膜和/或?qū)盈B膜。在絕緣膜170上構(gòu)圖并形成像素電極180后，像素限定層190被這樣構(gòu)圖并形成，使像素限定層可形成在襯底100上以覆蓋像素電極的邊緣部分，像素電極180的上面部分被曝光。
雖然未在圖11中說(shuō)明，但是有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置可通過(guò)以與傳統(tǒng)所用的方法相同的方法在像素電極180的上面部分上形成包括有機(jī)薄膜層的有機(jī)光發(fā)射層和上部電極而完成。
雖然在這里根據(jù)實(shí)施例的應(yīng)用討論了有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置，根據(jù)這些實(shí)施例或其等同方法制得的多晶硅薄膜可應(yīng)用于所有有源型(active type)平板顯示裝置中，以及用于除顯示器以外的應(yīng)用的其他薄膜有源裝置。另外，這些方法或等同方法還可用于生成除了硅以外材料的晶體，并且該晶體可在任何數(shù)量的襯底材料上或內(nèi)部生長(zhǎng)。
如這里所用的，詞組“掩模移動(dòng)方向”被用作某一方向的參考基準(zhǔn)。當(dāng)使用時(shí)，如果掩模被從一個(gè)曝光位置直接移動(dòng)到下一個(gè)，詞組“掩模移動(dòng)方向”或其它類(lèi)似的詞組實(shí)質(zhì)上表示掩模移動(dòng)的方向。
如上所述，本發(fā)明的實(shí)施例能夠充分防止在結(jié)晶時(shí)至少部分來(lái)自激光光束能量的不均勻?qū)е碌亩嗑Ч璧牟痪鶆蚪Y(jié)晶。
雖然已經(jīng)參照具體實(shí)施例展示和說(shuō)明了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白在形式和細(xì)節(jié)上作出的上述和其它改變不脫離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種多晶薄膜的形成方法，包括通過(guò)將激光光束通過(guò)具有透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)的掩模施加到第一區(qū)域使第一區(qū)域結(jié)晶，該每個(gè)透射區(qū)域組都包括一個(gè)或多個(gè)激光光束能夠穿過(guò)的透射區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)對(duì)激光光束不透明的區(qū)域，其中該第一區(qū)域與第一透射區(qū)域組的第一透射區(qū)域?qū)?zhǔn)；以及移動(dòng)掩模，使得第二透射區(qū)域組的第二透射區(qū)域與第二區(qū)域?qū)?zhǔn)，其中該第二區(qū)域在掩模移動(dòng)方向上交疊該第一區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中該多晶薄膜是具有第一和第二軸的平板顯示器的一部分，該掩模移動(dòng)方向基本上位于該第一和第二軸中較長(zhǎng)的方向上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中該第二區(qū)域交疊該第一區(qū)域大約l/n，其中n為使用的透射組數(shù)量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，還包括利用退火該第二區(qū)域使該第二區(qū)域結(jié)晶。
5.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，還包括移動(dòng)該掩模一距離t以使該第一透射區(qū)域與第三區(qū)域?qū)?zhǔn)，其中該第三區(qū)域在掩模移動(dòng)方向上與該第一區(qū)域交疊a-t，其中a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，t小于a。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中該第一組的最低透射區(qū)域的中心和該第二組的最高透射區(qū)域的中心之間在掩模移動(dòng)方向上的距離x滿足公式1或公式2[公式1]x＝(a+b)+((a+b)/m)，[公式2]x＝(a+b)-((a+b)/m)其中(a+b)/m＜b，其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，m為2或更多的自然數(shù)且是掩模上的有效透射區(qū)域組的數(shù)量。
7.根據(jù)權(quán)利要求6中的方法，其中每個(gè)透射區(qū)域具有多邊形形狀。
8.根據(jù)權(quán)利要求6中的方法，其中n為2。
9.根據(jù)權(quán)利要求1中的方法，其中該第一組的最低透射區(qū)域的中心和該第二組的最高透射區(qū)域的中心之間的距離x滿足公式3[公式3]x＝(a+b)+(a-I)以及a/2＜I＜a，其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，以及I為當(dāng)掩模位于第一位置時(shí)與第一透射區(qū)域組的透射區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域在掩模移位后被相鄰?fù)干鋮^(qū)域組的透射區(qū)域位置所交疊的在掩模移動(dòng)方向上的寬度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9中的方法，其中I滿足下列公式4[公式4]I＝a-[(晶粒長(zhǎng)度-a)/(掃描次數(shù)-2)]。
11.一種包括透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)的掩模，該透射區(qū)域組每個(gè)都包括多個(gè)激光光束能夠穿過(guò)的透射區(qū)域和激光光束不能穿過(guò)的非透射區(qū)域，其中第一組的最低透射區(qū)域的中心和下一個(gè)相鄰組的最高透射區(qū)域的中心之間的距離x滿足公式1、公式2或公式3[公式1]x＝(a+b)+((a+b)/m)[公式2]x＝(a+b)-((a+b)/m)其中(a+b)/m＜b[公式3]x＝(a+b)+(a-I)以及a/2＜I＜a，其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，m為2或更多的自然數(shù)且相應(yīng)于掩模上有效透射區(qū)域組的數(shù)量，以及I為當(dāng)掩模位于第一位置時(shí)與第一透射區(qū)域組的透射區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域在掩模移位后被相鄰?fù)干鋮^(qū)域組的透射區(qū)域位置所交疊的在掩模移動(dòng)方向上的寬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中的掩模圖案，其中每個(gè)透射區(qū)域具有多邊形形狀。
13.根據(jù)權(quán)利要求11中的掩模圖案，其中I大于0且小于a/2。
14.根據(jù)權(quán)利要求13中的掩模圖案，其中I滿足下列公式4[公式4]I＝a-[(晶粒長(zhǎng)度-a)/(掃描次數(shù)-2)]。
15.一種多晶薄膜的制造方法，該方法包括使用具有多個(gè)非透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)的掩模時(shí)利用激光光束使一區(qū)域結(jié)晶，該非透射區(qū)域組每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)對(duì)激光光束不透明的非透射區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)激光光束能夠穿過(guò)的透射區(qū)域，其中與該非透射區(qū)域?qū)?zhǔn)的區(qū)域在移動(dòng)掩模后被交疊。
16.根據(jù)權(quán)利要求15中的方法，其中第一非透射區(qū)域組中的非透射區(qū)域在垂直于掩模移動(dòng)方向的方向上與在掩模移動(dòng)方向上的下一個(gè)相鄰非透射區(qū)域組中的非透射區(qū)域間隔。
17.根據(jù)權(quán)利要求15中的方法，其中該非透射區(qū)域具有點(diǎn)形狀。
18.一種掩模，包括非透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)，該非透射區(qū)域組每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)激光光束不能穿過(guò)的非透射區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)激光光束能夠穿過(guò)的透射區(qū)域，其中第一非透射區(qū)域組的非透射區(qū)域與下一個(gè)相鄰非透射區(qū)域組的透射區(qū)域?qū)?zhǔn)。
19.根據(jù)權(quán)利要求18中的掩模，其中該非透射區(qū)域具有點(diǎn)形狀。
20.根據(jù)權(quán)利要求18中的掩模，其中第一非透射區(qū)域組的非透射區(qū)域比下一個(gè)相鄰非透射區(qū)域組的非透射區(qū)域大。
21.一種平板顯示裝置的制造方法，該方法包括根據(jù)權(quán)利要求1中的方法形成多晶薄膜；以及在該多晶薄膜上形成薄膜晶體管。
22.根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，其中該薄膜晶體管包括在該多晶薄膜下形成的柵電極。
23.根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，其中該薄膜晶體管包括在該多晶薄膜上形成的柵電極。
24.根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，其中該平板顯示裝置包括有機(jī)電致發(fā)光顯示裝置或液晶顯示裝置。
25.根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，其中第一組的最低透射區(qū)域的中心和下一個(gè)相鄰組的最高透射區(qū)域的中心之間的距離x滿足公式1或公式2[公式1]x＝(a+b)+((a+b)/m)，[公式2]x＝(a+b)-((a+b)/m)其中(a+b)/m＜b，其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，m為2或更多的自然數(shù)且相當(dāng)于掩模上的有效透射區(qū)域組數(shù)量。
26.根據(jù)權(quán)利要求25中的方法，其中每個(gè)透射區(qū)域具有多邊形圖案形狀。
27.根據(jù)權(quán)利要求25中的方法，其中當(dāng)掩模位于第一位置時(shí)與第一透射區(qū)域組的透射區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域在掩模移位后被相鄰?fù)干鋮^(qū)域組的透射區(qū)域位置所交疊的在掩模移動(dòng)方向上的寬度小于a/2。
28.根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，其中當(dāng)n為3或更多時(shí)，第一組的最低透射區(qū)域的中心和下一個(gè)相鄰組的最高透射區(qū)域的中心之間的距離x滿足公式3[公式3]x＝(a+b)+(a-I)以及a/2＜I＜a，其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，以及I為當(dāng)掩模位于第一位置時(shí)與第一透射區(qū)域組的透射區(qū)域?qū)?yīng)的區(qū)域在掩模移位后被相鄰?fù)干鋮^(qū)域組的透射區(qū)域位置所交疊的在掩模移動(dòng)方向上的寬度。
29.根據(jù)權(quán)利要求28中的方法，其中I滿足下列公式4[公式4]I＝a-[(晶粒長(zhǎng)度-a)/(掃描次數(shù)-2)]。
30.根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，其中第一非透射區(qū)域組中的非透射區(qū)域在垂直于掩模移動(dòng)方向的方向上與在掩模移動(dòng)方向上的下一個(gè)相鄰非透射區(qū)域組中的非透射區(qū)域間隔。
31.根據(jù)權(quán)利要求21中的方法，其中該非透射區(qū)域具有點(diǎn)形狀。
32.一種包括透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)的掩模，該透射區(qū)域組每個(gè)都包括多個(gè)激光光束能夠穿過(guò)的透射區(qū)域和激光光束不能穿過(guò)的非透射區(qū)域，其中第一組的最低透射區(qū)域的中心和與該第一組相鄰的第二組的最高透射區(qū)域的中心之間的距離x滿足公式1或公式2[公式1]x＝(a+b)+((a+b)/m)[公式2]x＝(a+b)-((a+b)/m)其中(a+b)/m＜b其中，a為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域開(kāi)口尺寸，b為在掩模移動(dòng)方向上的透射區(qū)域間隔，m為2或更多的自然數(shù)且相應(yīng)于掩模上的有效透射區(qū)域組數(shù)量。
33.根據(jù)權(quán)利要求32中的掩模，其中該第二組的最低透射區(qū)域的中心和與該第二組相鄰的第三組的最高透射區(qū)域的中心之間的距離x滿足公式1或公式2。
34.一種掩模，包括非透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)，該非透射區(qū)域組每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)激光光束不能穿過(guò)的非透射區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)激光光束能夠穿過(guò)的透射區(qū)域，其中第一非透射區(qū)域組的非透射區(qū)域比下一個(gè)相鄰非透射區(qū)域組的非透射區(qū)域大。
35.根據(jù)權(quán)利要求34中的掩模，其中該非透射區(qū)域具有點(diǎn)形狀。
36.根據(jù)權(quán)利要求34中的掩模，其中第一非透射區(qū)域組的非透射區(qū)域與下一個(gè)相鄰非透射區(qū)域組的透射區(qū)域?qū)?zhǔn)。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種用于薄膜晶體管的多晶薄膜的形成方法、在該方法中使用的掩模以及利用該用于薄膜晶體管的多晶薄膜的形成方法制造平板顯示裝置的方法。一些實(shí)施例能夠提供這樣的顯示設(shè)備，其中多晶薄膜被均勻結(jié)晶以減少亮度的不均勻。在用于薄膜晶體管的多晶薄膜的形成方法中，非晶材料利用激光和具有一個(gè)或多個(gè)透射區(qū)域組混合結(jié)構(gòu)的掩模結(jié)晶，該透射區(qū)域組每個(gè)都包括一個(gè)或多個(gè)激光光束能夠穿過(guò)的透射區(qū)域和一個(gè)或多個(gè)激光光束不能穿過(guò)的非透射區(qū)域。激光光束被引導(dǎo)到材料的重疊區(qū)域。
文檔編號(hào)H01L21/00GK1897223SQ20061012141
公開(kāi)日2007年1月17日 申請(qǐng)日期2006年7月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月12日
發(fā)明者樸惠香, 李基龍 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社