[發明專利]非晶硅層的結晶方法及其光掩模

無效

• 申請號: 200610151610.7
• 申請日: 2006-09-07
• 公開（公告）號: CN101140853A
• 公開（公告）日: 2008-03-12
• 發明（設計）人: 朱芳村;林家興
• 申請（專利權）人: 財團法人工業技術研究院
• 主分類號: H01L21/00
• 分類號: H01L21/00;H01L21/20;H01L21/268;B23K26/06;G03F1/14
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及一種結晶方法及其光掩模，且特別是涉及一種非晶硅層的結晶方法及使用于順序橫向固化(Sequential?Lateral?Solidification，SLS)激光結晶方法中的光掩模。

背景技術

近年來，為了因應高效能平面顯示器及其面板整合電路的需求，多晶硅薄膜低溫結晶技術已被廣泛的研究，其中，以準分子激光結晶(Excimer?LaserCrystallization)為目前主流的結晶技術。

圖1繪示為現有一種順序橫向固化激光結晶裝置的示意圖。請參照圖1，此順序橫向固化(Sequential?lateral?solidification，SLS)激光結晶裝置100包括：激光源(未繪示)、光學系統110及基板載臺120。此順序橫向固化激光結晶裝置100為準分子激光結晶裝置的改良，其是在原本的準分子激光系統中，加裝了高精密的光學系統110以及可進行次微米移動的基板載臺120以承載基板130。

特別是，通過光學系統110中的光掩模112上的狹縫布局設計(maskdesign)，使激光束140經由光掩模112而圖形化，并經過投影鏡頭114而照射到基板130上的非晶硅層(如圖1繪示的α-Si)。因此，可通過光掩模的圖案設計而控制薄膜橫向固化結晶的區域及晶粒邊界(grain?boundary)位置，以制得具有周期性晶粒排列的多晶硅層(如圖1繪示的p-Si)。承上述，利用SLS激光結晶方法所得的晶粒的大小與薄膜結晶質量將與圖形化的光掩模112狹縫布局設計息息相關。

另外，為了解決SLS激光結晶方法中產生的薄膜突起的問題以及增加多晶硅晶粒的大小，在SLS激光結晶方法中所使用的光掩模上，大多會設計復雜且不對稱的圖案。在美國專利US6,800,540中，其提出如圖2繪示的非對稱圖案光掩模設計，于光掩模200上設計多個透光圖案210、220、230，用以解決薄膜突起的問題。另外，在美國專利US6,770,545中，其提出如圖3繪示的非對稱圖案光掩模設計，在光掩模300上設置第一透光區L與第二透光區M，其中，第一透光區L具有四個大小不同的矩形狀圖案(rectangular-shaped?pattern)L1、L2、L3、L4，而第二透光區M具有二個大小不同的矩形狀圖案M1、M2，而用以增加多晶硅晶粒的大小。

然而，在SLS激光結晶方法中使用上述的非對稱圖案設計的光掩模時，由于非對稱圖案的限制而僅能進行單向掃瞄(single?direction?scan)，所以將不利于工藝時間的縮短。為同時解決薄膜突起以及只能進行單向掃瞄的問題，現有技術中提出另一種光掩模圖案設計。

圖4繪示為現有另一種應用于SLS激光結晶方法中的光掩模。請參照圖4，此光掩模400上設置了不同的光掩模圖案410、420、430與440。由圖4可知，光掩模圖案410、420、430、440整體上為對稱圖案的設計。因此，利用光掩模400可進行雙向掃瞄。并且，通過所設置的光掩模圖案410、420、430、440而可消除薄膜突起。

但是，由于光掩模400具有四個光掩模圖案410、420、430、440，并且激光束(未繪示)是透過全部光掩模400而照射在位于基板(未繪示)上的非晶硅層(未繪示)。再者，當移動基板(未繪示)以進行SLS激光結晶方法中的掃瞄操作時，每次移動基板時僅能移動四分之一區域的基板。所以，在一個方向上進行SLS激光結晶方法的掃瞄時，不但需要較多的激光照射次數(extra?laser?shot)，所需移動基板的總次數也變多，如此一來，反而不利于工藝時間的縮短，且會降低工藝的產能。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種非晶硅層的結晶方法，以縮短工藝時間并提高工藝效率與產能。

本發明的另一目的是提供一種光掩模，適用于順序橫向固化激光結晶方法，其利用雙向掃瞄來進行激光結晶工藝，如此不但可以縮短工藝的時間，更可以提高工藝效率與產能。