專利名稱：激光掩模及使用它的結(jié)晶方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到激光掩模及使用它的結(jié)晶方法，具體涉及到一種能夠改善硅薄膜結(jié)晶特性的激光掩模及使用它的結(jié)晶方法。
背景技術(shù)：
近來(lái)，由于對(duì)信息顯示器特別是便攜式信息顯示器的需要，對(duì)薄膜型平板顯示(FPD)器件的研發(fā)和市場(chǎng)化已經(jīng)取得了積極的進(jìn)展，從而正逐步取代陰極射線管(CRT)。在這些平板顯示器件中，液晶顯示(LCD)器件利用液晶的光學(xué)各向異性顯示圖像。LCD因其具有良好的分辨率、色彩表現(xiàn)能力和圖像質(zhì)量而被用于筆記本計(jì)算機(jī)、臺(tái)式監(jiān)視器和其他顯示裝置。
有源矩陣(AM)驅(qū)動(dòng)方法是LCD器件中使用的一種典型驅(qū)動(dòng)方法，用非晶硅薄膜晶體管(a-Si TFT)作為開(kāi)關(guān)器件來(lái)驅(qū)動(dòng)LCD器件的各個(gè)象素。EnglishLeComber等人在1979年披露了a-Si TFT技術(shù)，并且在1986年被商業(yè)應(yīng)用于三英寸液晶便攜電視。近來(lái)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出顯示面積在50英寸以上的TFT-LCD器件。然而，a-Si TFT的場(chǎng)效應(yīng)遷移率大約的1cm2/Vsec，會(huì)阻礙其在對(duì)象素施加信號(hào)的外圍電路中的應(yīng)用，因?yàn)橥鈬娐芬话闶前?MHz以上的頻率工作的。為此，正在積極從事對(duì)于用場(chǎng)效應(yīng)遷移率大于a-Si TFT的多晶硅(多-Si)TFT在玻璃基板上的象素區(qū)和驅(qū)動(dòng)電路區(qū)內(nèi)的外圍電路中同時(shí)形成開(kāi)關(guān)晶體管的研發(fā)。
自從1982年出現(xiàn)LCD彩色電視以來(lái)，多-Si TFT主要被用于小型平板顯示器，例如是攝像機(jī)的目鏡。這種TFT具有低感光度和高場(chǎng)效應(yīng)遷移率，并且可以直接制作在基板上形成驅(qū)動(dòng)電路。提高遷移率能提高驅(qū)動(dòng)電路的工作頻率。驅(qū)動(dòng)電路的頻率容量決定了在維持適當(dāng)顯示性能的同時(shí)所能驅(qū)動(dòng)的象素?cái)?shù)量。具體地說(shuō)，提高頻率會(huì)縮短施加給象素的信號(hào)的充電時(shí)間，從而減少信號(hào)畸變并提高圖像質(zhì)量。與驅(qū)動(dòng)電壓高達(dá)25V的a-Si TFT相比，多-Si TFT的驅(qū)動(dòng)電壓在10V以下，消耗的功率較小。
在基板上直接沉積多晶硅薄膜或是沉積一層非晶硅薄膜然后通過(guò)熱處理結(jié)晶就能制成多-Si TFT。為了用廉價(jià)的玻璃作為基板，需要采用低溫處理，并且，為了用多-Si TFT作為驅(qū)動(dòng)電路，需要有一種提高場(chǎng)效應(yīng)遷移率的方法。使非晶硅薄膜結(jié)晶的熱處理方法一般有固相結(jié)晶(SPC)方法和準(zhǔn)分子激光退火(ELA)方法。
SPC方法按600℃左右的低溫形成多晶硅薄膜。按照這種方法，是在具有低熔點(diǎn)的玻璃基板上沉積一層非晶硅薄膜，然后按600℃左右執(zhí)行數(shù)十小時(shí)的低溫?zé)崽幚斫?jīng)形成了多晶硅薄膜。用SPC方法獲得的多晶硅薄膜具有約數(shù)μm(微米)的大顆粒。然而顆粒中有許多瑕疵。盡管多-Si TFT中的顆粒邊界沒(méi)有這樣壞，這些瑕疵對(duì)多-Si TFT的性能也會(huì)有影響。
準(zhǔn)分子激光退火方法是低溫下制作多-Si TFT的一種典型方法。準(zhǔn)分子激光用十納秒時(shí)間對(duì)非晶硅薄膜照射高能激光束使非晶硅薄膜結(jié)晶。按照這種方法，在很短時(shí)間內(nèi)使非晶硅熔化并且結(jié)晶，不會(huì)損壞玻璃基板。與按照常規(guī)熱處理方法制作的多-Si薄膜相比，用準(zhǔn)分子激光方法制作的多晶硅薄膜還具有良好的電特性。例如，用準(zhǔn)分子激光方法制作的多-Si TFT的場(chǎng)效應(yīng)遷移率在100cm2/Vsec以上，a-Si TFT的場(chǎng)效應(yīng)遷移率是0.1～0.2cm2/Vsce，而按照一般熱處理方法制作的多-Si TFT的場(chǎng)效應(yīng)遷移率是10～20cm2/Vsce(IEEETrans.Electron Devices，vol.36，no.12，p2868，1989)。
現(xiàn)在詳細(xì)描述采用激光的結(jié)晶方法。圖1的示意圖表示多晶硅薄膜的粒度與用來(lái)形成多晶硅薄膜的激光的能量密度之間的關(guān)系。
如圖1所示，例如IEEE Electron Device Letters，DEL-7，276，1986中所述，在第一和第二區(qū)I和II內(nèi)，多晶硅薄膜的粒度隨著能量密度增大而增大。然而，在第三區(qū)III內(nèi)，如果能量密度大于特定的能量密度Ec，結(jié)晶多晶硅的粒度就會(huì)急劇減小。也就是說(shuō)，按照?qǐng)D1的曲線所示，硅薄膜的結(jié)晶機(jī)制與能量密度高于特定能量密度Ec時(shí)的情況不同。
圖2A到2C，3A到3C和4A到4C的示意圖表示按照?qǐng)D1的激光能量密度的硅結(jié)晶機(jī)制。也就是表示了按照各種激光能量密度的順序結(jié)晶過(guò)程。采用激光退火的非晶硅結(jié)晶機(jī)制會(huì)受到激光照射條件等很多因素的影響，包括照射壓、基板溫度和包括吸收系數(shù)，熱傳導(dǎo)率、質(zhì)量、雜質(zhì)含量和非晶硅層厚度等物理/幾何特性。
首先，如圖2A到2C所示，圖1的第一區(qū)(I)是一個(gè)部分熔化區(qū)，結(jié)晶的非晶硅薄膜12僅僅達(dá)到虛線，并且此時(shí)形成的顆粒G1的尺寸是大約100埃。如果用激光束照射基板10上已形成緩沖層11的非晶硅薄膜12，非晶硅薄膜12就會(huì)熔化。此時(shí)，由于強(qiáng)激光能量直接照射在非晶硅薄膜12的表面上，而照射非晶硅薄膜12下部的激光能量比較弱，非晶硅薄膜12的某一部位會(huì)熔化，結(jié)果，執(zhí)行部分結(jié)晶。
按照激光結(jié)晶方法，晶體生長(zhǎng)是主熔化(即通過(guò)用激光照射使非晶硅薄膜的表層熔化)、次熔化(即用熔化的硅固化過(guò)程中產(chǎn)生的潛熱熔化非晶硅薄膜下部)以及下層的固化等過(guò)程完成的。以下要詳細(xì)解釋這些晶體生長(zhǎng)過(guò)程。
被激光束照射的非晶硅薄膜的熔化溫度在1000℃以上，并且基本上熔化成液態(tài)。由于表面熔化層與下層的硅和基板之間有很大的溫度差，表面熔化層快速冷卻直至形成固相晶核并且固化。表層仍然是熔化的直至完成固相晶核和固化。如果激光能量密度很高或是對(duì)外的散熱很低，熔化狀態(tài)會(huì)持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。由于表層會(huì)在使硅結(jié)晶的1400℃熔化溫度以下的低溫熔化，在溫度低于變相溫度時(shí)，表層會(huì)冷卻并維持在超冷卻(super-cooled)狀態(tài)。
超冷卻狀態(tài)越大，也就是薄膜的熔化溫度越低或是冷卻速度越快，在固化過(guò)程中使固化達(dá)到良好結(jié)晶生長(zhǎng)時(shí)的晶核形成速率就越高。在隨著熔化的表層冷卻開(kāi)始固化時(shí)，晶體從晶核朝上生長(zhǎng)。此時(shí)，在熔化的表層從液態(tài)到固態(tài)的相變過(guò)渡過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生潛熱，因此開(kāi)始的次熔化會(huì)使下層非晶硅薄膜熔化。下層非晶硅隨后發(fā)生固化。此時(shí)，下層次熔化的晶核生長(zhǎng)速率加快，因?yàn)橄聦臃蔷Ч璞∧け仁紫热刍瘜拥某鋮s更快。因此，次熔化層形成的晶體尺寸更小。因此就必須降低固化的冷卻速度來(lái)改善結(jié)晶特性。限制所吸收的向外發(fā)射的激光能量就能降低冷卻速度。這種限制方法有加熱基板，雙激光照射，或是在基板與非晶硅層之間插入一個(gè)緩沖隔離層。
圖3A到3C的截面圖表示圖1中第二區(qū)(II)的硅結(jié)晶機(jī)制，第二區(qū)(II)代表結(jié)晶區(qū)接近完成的狀態(tài)。
參見(jiàn)圖3A到3C，多晶硅薄膜具有向下形成到下緩沖層11界面的比較大的顆粒30A-30C，該顆粒約3000到4000埃。如果用接近完成熔化能量而不是完成熔化能量照射在非晶硅薄膜12上，緊靠緩沖層11下面的幾乎所有非晶硅薄膜12會(huì)熔化。此時(shí)，在熔化的硅薄膜12’與緩沖層11之間界面上尚未熔化的固體種子35形成晶核引發(fā)側(cè)向生長(zhǎng)，形成比較大的顆粒30A-30C(J.Appl.phys.82，4086)。然而，由于僅僅在激光能量使固體種子35留在緩沖層11表面上時(shí)才會(huì)發(fā)生結(jié)晶，加工余量極為有限。另外，由于固體種子35不是均勻產(chǎn)生的，多晶硅薄膜的結(jié)晶顆粒30A-30C具有不同的結(jié)晶方向，這樣會(huì)產(chǎn)生不均勻的結(jié)晶特性。
圖4A到4C的截面圖表示圖1中對(duì)應(yīng)著完全結(jié)晶區(qū)的第三區(qū)(III)的硅結(jié)晶機(jī)制。
參見(jiàn)圖4A到4C，對(duì)應(yīng)著第三區(qū)(III)的能量密度不規(guī)則地形成很小顆粒30。當(dāng)激光能量密度大于一個(gè)特定能量密度Ec時(shí)，施加的能量足以使非晶硅薄膜12完全熔化，不會(huì)留下可能生長(zhǎng)成顆粒的固體種子。然后，在接收到強(qiáng)能量激光束時(shí)被熔化的硅薄膜12’經(jīng)歷一個(gè)迅速冷卻過(guò)程，產(chǎn)生許多均勻的晶核35，隨之產(chǎn)生細(xì)小顆粒30。
同時(shí)，采用脈沖式激光的準(zhǔn)分子激光退火方法主要用于激光結(jié)晶，近來(lái)出現(xiàn)并且受到廣泛注意的還有一種順序橫向固化(SLS)方法，通過(guò)水平方向上生長(zhǎng)的顆粒來(lái)顯著改善結(jié)晶特性。
順序橫向固化(SLS)方法利用了顆粒從液相硅與固相硅之間界面上橫向生長(zhǎng)的特點(diǎn)(Robert S.Sposilli，M.A.Crowder，and James S.Im，Mat.Res.Soc.Symp.proc.Vol.452，956到957，1997)。按照這種方法，控制激光能量密度和激光束的照射范圍，顆粒按預(yù)定長(zhǎng)度橫向生長(zhǎng)，從而增大硅顆粒的尺寸。
這種SLS是橫向固化(LS)的一個(gè)例子，以下要參照


有關(guān)LS的結(jié)晶機(jī)制。圖5A到5C的截面圖表示按照現(xiàn)有技術(shù)的順序結(jié)晶過(guò)程。
參見(jiàn)圖5A，如果激光具有在圖1中第三區(qū)(III)內(nèi)的能量密度，能夠完全熔化非晶硅薄膜112的能量密度被照射在非晶硅薄膜112的一個(gè)部位，使非晶硅薄膜的該部位完全熔化?？梢杂靡粋€(gè)構(gòu)圖掩模形成一個(gè)激光照射區(qū)和一個(gè)激光非照射區(qū)。此時(shí)如圖5B和5C所示，由于激光有足夠的能量，受激光照射的非晶硅薄膜112會(huì)完全熔化。然而，激光束是按一定間隔照射在非晶硅薄膜112上的，晶體從激光非照射區(qū)(固相)的硅薄膜112與熔化的硅薄膜112’(液相)之間的界面上生長(zhǎng)。
這樣，該界面為這種結(jié)晶提供晶核。換句話說(shuō)，熔化的非晶硅薄膜112’在激光束照射之后立即從左/右界面即激光非照射區(qū)的界面上開(kāi)始冷卻。這是因?yàn)楣滔喾蔷Ч璞∧?12的熱傳導(dǎo)率比緩沖層111或是硅薄膜112和112’下面的玻璃基板要高。因此，在水平固相與液相之間界面上而不是中心部位的熔化的硅薄膜112’首先到達(dá)晶核形成溫度，在相應(yīng)的部位形成晶核。在形成晶核之后，顆粒130A和130B從低溫側(cè)到高溫側(cè)水平生長(zhǎng)，也就是從界面到中心部位。由于橫向結(jié)晶能夠形成大尺寸的顆粒130A和130B，并且這一過(guò)程是用第三區(qū)的能量密度執(zhí)行的，與其它區(qū)域相比，加工余量不受限制。然而，SLS存在以下問(wèn)題。即結(jié)晶是通過(guò)微小地和重復(fù)地移動(dòng)掩模以增大顆粒尺寸來(lái)執(zhí)行的，結(jié)果會(huì)使大尺寸非晶硅薄膜的結(jié)晶加工時(shí)間延長(zhǎng)，并且會(huì)降低產(chǎn)量。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明提供了一種激光掩模及使用它的結(jié)晶方法，能夠基本上解決因現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺點(diǎn)帶來(lái)的一些問(wèn)題。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是提供了一種激光掩模及使用它的結(jié)晶方法，能夠改善硅薄膜的結(jié)晶特性。
本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是提供了一種液晶顯示器件，它包括用所述結(jié)晶方法制作的具有改良結(jié)晶特性的一種硅薄膜。
以下要說(shuō)明本發(fā)明的附加特征和優(yōu)點(diǎn)，一部分可以從說(shuō)明書中看出，或者是通過(guò)對(duì)本發(fā)明的實(shí)施來(lái)學(xué)習(xí)。采用說(shuō)明書及其權(quán)利要求書和附圖中具體描述的結(jié)構(gòu)就能實(shí)現(xiàn)并達(dá)到本發(fā)明的目的和其他優(yōu)點(diǎn)。
為了按照本發(fā)明的意圖實(shí)現(xiàn)上述目的和其他優(yōu)點(diǎn)，以下要具體和概括地進(jìn)行說(shuō)明。一種激光掩模包括第一，第二和第三塊，每一塊具有包括多個(gè)透射區(qū)和一個(gè)遮擋區(qū)的周期性圖形(periodic pattern)，第一塊的周期性圖形具有第一位置，第二塊的周期性圖形具有第二位置，第三塊的周期性圖形具有第三位置，第一，第二和第三位置彼此不同。
按照本發(fā)明的另一方面，采用掩模的一種結(jié)晶方法包括提供一個(gè)具有半導(dǎo)體層的基板；將一個(gè)掩模定位在基板上面，該掩模具有第一，第二和第三塊，每一塊具有包括多個(gè)透射區(qū)和一個(gè)遮擋區(qū)的周期性圖形，第一塊的周期性圖形具有第一位置，第二塊的周期性圖形具有第二位置，第三塊的周期性圖形具有第三位置，第一，第二和第三位置彼此不同；并且通過(guò)掩模用激光束照射半導(dǎo)體層使其結(jié)晶。
按照本發(fā)明的再一方面，一種顯示器件包括彼此交叉形成一個(gè)象素的柵極線和數(shù)據(jù)線；靠近交叉點(diǎn)的薄膜晶體管(TFT)，TFT包括一個(gè)多晶硅層，多晶硅層包括多個(gè)圓形晶體，由三個(gè)毗鄰的圓形晶體構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，而六個(gè)等邊三角形構(gòu)成一個(gè)規(guī)則六邊形。
按照本發(fā)明的又一方面，一種顯示器件包括彼此交叉形成一個(gè)象素的柵極線和數(shù)據(jù)線；靠近交叉點(diǎn)的薄膜晶體管(TFT)，TFT包括一個(gè)多晶硅層，多晶硅層包括具有多邊形的多個(gè)晶體，并且三個(gè)毗鄰晶體的中心構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，而六個(gè)等邊三角形構(gòu)成一個(gè)規(guī)則六邊形。
按照本發(fā)明的另一方面，制作顯示器件的一種方法包括在基板上形成多個(gè)柵極線和數(shù)據(jù)線，柵極線和數(shù)據(jù)線彼此交叉限定象素；并且在象素中各交叉點(diǎn)處形成一個(gè)薄膜晶體管(TFT)，這一步驟還包括在基板上形成半導(dǎo)體層；將一個(gè)掩模定位在基板上面，該掩模具有第一，第二和第三塊，每一塊具有包括多個(gè)透射區(qū)和一個(gè)遮擋區(qū)的周期性圖形，第一塊的周期性圖形具有第一位置，第二塊的周期性圖形具有第二位置，第三塊的周期性圖形具有第三位置，第一，第二和第三位置彼此不同；并且通過(guò)掩模用激光束照射半導(dǎo)體層使其結(jié)晶。
應(yīng)該意識(shí)到以上的概述和下文的詳細(xì)說(shuō)明都是解釋性的描述，都是為了進(jìn)一步解釋所要求保護(hù)的發(fā)明。

所包括的用來(lái)便于理解本發(fā)明并且作為本申請(qǐng)一個(gè)組成部分的附圖表示了本發(fā)明的實(shí)施例，連同說(shuō)明書一起可用來(lái)解釋本發(fā)明的原理。
在附圖中圖1表示多晶硅薄膜的粒度與用來(lái)形成多晶硅薄膜的激光的能量密度之間的關(guān)系曲線。
圖2A到4C表示按照?qǐng)D1的激光能量密度的硅結(jié)晶機(jī)制的截面圖。
圖5A到5C表示按照現(xiàn)有技術(shù)的一種順序結(jié)晶過(guò)程的截面圖。
圖6A表示用于順序橫向固化(SLS)的一例激光掩模的平面圖。
圖6B表示用圖6A的掩模結(jié)晶的一個(gè)硅薄膜的平面圖。
圖7表示圖6B中結(jié)晶硅薄膜的部位“E”的放大平面圖。
圖8A到8C表示用圖6A的掩模使硅薄膜結(jié)晶的順序過(guò)程的平面圖。
圖9表示用于SLS的另外一例激光掩模。
圖10表示按照本發(fā)明在激光掩模中構(gòu)成周期性圖形的一種方法。
圖11表示圖10中激光掩模的透射區(qū)尺寸。
圖12表示為圖10的激光掩模構(gòu)成分為三個(gè)塊的掩模圖形的一種方法。
圖13A到13C表示按照?qǐng)D12中所示方法構(gòu)成的激光掩模的三個(gè)塊。
圖14A到14C表示用圖13A到13C的激光掩模使硅薄膜結(jié)晶的過(guò)程。
圖15A表示按照本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)成激光掩模的一種方法。
圖15B表示參照?qǐng)D15A的圖形構(gòu)成方法制作的一例激光掩模。
圖16A到16H表示用圖15B的激光掩模使硅薄膜結(jié)晶的順序過(guò)程。
圖17表示表示按照本發(fā)明第二實(shí)施例在激光掩模中構(gòu)成周期性圖形的一種方法。
圖18A表示按照本發(fā)明第二實(shí)施例構(gòu)成激光掩模的一種方法。
圖18B表示參照?qǐng)D18A所示的圖形構(gòu)成方法制作的一例激光掩模。
圖19A到19G表示用圖18B所示激光掩模使硅薄膜結(jié)晶的順序過(guò)程。
圖20表示液晶顯示面板的結(jié)構(gòu)，其中的驅(qū)動(dòng)電路與LCD面板的陣列基板集成的平面圖。
圖21表示用按照本發(fā)明的結(jié)晶方法結(jié)晶的一種硅薄膜制作的一例LCD器件。
具體實(shí)施例方式
以下要參照附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的實(shí)施例。
圖6A的平面圖表示用于順序橫向固化(SLS)的一例激光掩模，與現(xiàn)有技術(shù)相比，該設(shè)計(jì)用來(lái)縮短結(jié)晶時(shí)間。參見(jiàn)圖6A，激光掩模270包括縫隙圖形275，它具有預(yù)定寬度和長(zhǎng)度的矩形透射區(qū)273。激光掩模270包括兩個(gè)透光的矩形透射區(qū)273和用于遮光的遮擋區(qū)274。透過(guò)縫隙275的透射區(qū)273，激光束按照透射區(qū)273的形狀(例如是矩形)使硅薄膜結(jié)晶。
然而，參見(jiàn)圖6B，由于激光束的衍射，結(jié)晶硅薄膜的邊沿部位(E)具有不同于掩模圖形(縫隙275)的圓形。以下要詳細(xì)說(shuō)明。為了參考，圖6B中所示結(jié)晶硅薄膜邊沿部位(E)上的虛線表示用于結(jié)晶的掩模270的縫隙275的形狀。
圖7表示圖6B中結(jié)晶硅薄膜的部位“E”的放大平面圖。如圖7所示，邊沿部位(E)的中心區(qū)域‘A’具有類似于縫隙275的結(jié)晶圖形，因?yàn)榧す馐哪芰棵芏茸阋酝耆刍徽丈涞墓璞∧?。然而，激光束在縫隙275的邊沿部位(E)角上的區(qū)域‘B’處會(huì)衍射。因此，激光束沒(méi)有足夠的能量密度完全熔化硅薄膜。結(jié)果就會(huì)形成凸起或圓形的邊沿部位(E)。換句話說(shuō)，由于結(jié)晶硅薄膜的圓形邊沿部位(E)中的顆粒是由熔化的非晶硅界面上靠近非晶硅薄膜(固相)形成的晶核生長(zhǎng)的，第二顆粒230B會(huì)朝不同于第一顆粒230A的方向生長(zhǎng)。也就是說(shuō)，第二顆粒230B的結(jié)晶特性不同于第一顆粒230A，并因此在結(jié)晶硅薄膜中出現(xiàn)一個(gè)斷續(xù)區(qū)。此時(shí)，由于斷續(xù)區(qū)具有寬度(W)，結(jié)晶硅薄膜的凸起邊沿部位(E)具有不同的結(jié)晶特性，需要縮小斷續(xù)區(qū)的寬度(W)以將硅薄膜應(yīng)用于LCD器件。
以下要描述用上述掩模使硅薄膜結(jié)晶的結(jié)晶過(guò)程。圖8A到8C的平面圖表示用圖6A的掩模使硅薄膜結(jié)晶的順序過(guò)程。
首先如圖8A所示，將圖6A的掩模270定位在基板210上，用第一激光束照射，使形成在基板210上的非晶硅薄膜212結(jié)晶。此時(shí)的結(jié)晶區(qū)對(duì)應(yīng)著掩模270的透射區(qū)273，如果掩模270有兩個(gè)透射區(qū)，結(jié)晶區(qū)就有兩個(gè)在水平方向上具有預(yù)定長(zhǎng)度的結(jié)晶區(qū)。換句話說(shuō)，如果用包括矩形縫隙275的掩模270在基板210的表面上照射第一激光束，透過(guò)縫隙275受到第一激光束照射的硅薄膜就具有由位于上、下邊界面上的非晶硅薄膜212(固相)附近形成的晶核橫向生長(zhǎng)(垂直于圖8A)的第一區(qū)230A。此時(shí)，如上所述，由于激光束的衍射，結(jié)晶硅薄膜212’的邊沿部位具有不同于掩模圖形縫隙275的形狀的圓形，并且在圓形的邊沿部位(E)上由晶核生長(zhǎng)出方向不同于第一顆粒230A的第二顆粒230B，晶核是在位于熔化非晶硅的邊界面上的非晶硅薄膜212(固相)附近形成的。也就是說(shuō)，第二顆粒230B的結(jié)晶特性不同于第一顆粒230A，并且在結(jié)晶硅薄膜中存在一個(gè)斷續(xù)區(qū)。
在完成第一結(jié)晶過(guò)程之后，按照不大于掩模270圖形的水平長(zhǎng)度(縫隙275的寬度)的一個(gè)短距離上移動(dòng)覆蓋著基板210的平臺(tái)(未圖示)或掩模270，然后用第二激光束照射，在‘X’軸方向上繼續(xù)結(jié)晶過(guò)程。例如，在‘X’軸方向上移動(dòng)平臺(tái)使其與按縫隙圖形結(jié)晶的硅薄膜212’重疊之后，用第二激光束照射基板210的表面。
然后如圖8B所示，在‘X’軸方向上形成與通過(guò)第一結(jié)晶過(guò)程形成的結(jié)晶硅薄膜212’具有相同圖形的第二結(jié)晶圖形212”，同時(shí)與第一結(jié)晶硅薄膜212’的斷續(xù)區(qū)280重疊。然后，若是按如上參照第一激光束所述的相同方式用第三激光束照射基板210的表面，就能形成與按照第二結(jié)晶過(guò)程形成的結(jié)晶硅薄膜212”具有相同圖形的第三結(jié)晶圖形212，同時(shí)與第二結(jié)晶硅薄膜212”的斷續(xù)區(qū)280重疊。此時(shí)，斷續(xù)區(qū)280越寬，下一激光束的重疊區(qū)域就越寬，這樣會(huì)增加總體加工時(shí)間。結(jié)晶硅薄膜212’，212”和212的斷續(xù)區(qū)280具有不同的結(jié)晶特性，從這一點(diǎn)來(lái)看，由于斷續(xù)區(qū)280周圍的硅薄膜212仍處在沒(méi)有結(jié)晶的非晶體狀態(tài)，下一激光束需要覆蓋這些斷續(xù)區(qū)280。
在完成‘X’軸方向的結(jié)晶過(guò)程之后，在‘Y’軸方向上(對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)的情況是在‘-Y’軸方向上移動(dòng))按預(yù)定距離移動(dòng)掩模270或平臺(tái)。然后如圖8C所示從完成第一結(jié)晶過(guò)程的那點(diǎn)起開(kāi)始在‘X’軸方向上再次執(zhí)行激光照射過(guò)程。
在反復(fù)執(zhí)行上述結(jié)晶過(guò)程時(shí)會(huì)出現(xiàn)一個(gè)問(wèn)題，即多晶硅薄膜有多個(gè)具有正常顆粒的第一區(qū)(P1)和多個(gè)具有斷續(xù)區(qū)的第二區(qū)(P2)，后者具有不同的結(jié)晶特性，并且位于第一區(qū)P1之間。也就是說(shuō)，如果用具有這些斷續(xù)區(qū)的硅薄膜制成LCD器件，LCD器件存在特性不均勻的問(wèn)題，致使LCD器件的質(zhì)量存在缺陷。另外，由于斷續(xù)區(qū)周圍的硅薄膜仍處在非晶硅狀態(tài)而沒(méi)有結(jié)晶，需要下一激光束覆蓋這些斷續(xù)區(qū)280。斷續(xù)區(qū)彼此重疊的這些重疊區(qū)(稱為X-重疊區(qū))會(huì)產(chǎn)生照射痕跡。如果應(yīng)用于LCD器件或有機(jī)發(fā)光二極管，這種照射痕跡會(huì)降低圖像質(zhì)量并產(chǎn)生不均勻的器件特性。
同時(shí)，盡管在上述結(jié)晶過(guò)程中沒(méi)有解釋，顆粒也會(huì)在‘Y’軸方向上生長(zhǎng)，并且掩模在‘Y’軸方向上重疊，以便增大顆粒的尺寸，因此可以反復(fù)執(zhí)行結(jié)晶。然而，在這種情況下會(huì)在‘Y’軸方向上的重疊區(qū)(稱為Y-重疊區(qū))內(nèi)產(chǎn)生照射痕跡。
在采用圖9中所示單一掃描方法的激光掩模370以及在采用上述移位方法(多次掃描方法)時(shí)，照射痕跡也是一個(gè)嚴(yán)重問(wèn)題。因此，在激光束重疊的每一種結(jié)晶方法中都需要解決照射痕跡問(wèn)題。本發(fā)明為此提供了一種激光掩模及使用它的結(jié)晶方法，不會(huì)在結(jié)晶硅薄膜內(nèi)形成這種重疊區(qū)。為此，按照本發(fā)明的激光掩模具有周期性圖形(periodic pattern)。
按照本發(fā)明的激光掩模被分成三個(gè)塊，每塊都具有周期性圖形。激光束分三次照射在硅薄膜上，每次使用三個(gè)塊之一。由于采用了周期性圖形的掩模，采用上述方法(三次照射方法)結(jié)晶的硅薄膜具有均勻的結(jié)晶特性，沒(méi)有X-重疊或Y-重疊區(qū)。如下文所述的由周期性掩模圖形和三次照射方法形成的結(jié)晶硅薄膜具有迅速生長(zhǎng)的均勻顆粒，沒(méi)有照射痕跡。
首先要說(shuō)明在激光掩模中構(gòu)成這種周期性圖形的方法。圖10表示按照本發(fā)明在激光掩模中構(gòu)成周期性圖形的一種方法。激光掩模有三個(gè)塊，每塊具有自身的周期性圖形。
參見(jiàn)圖10，按照本發(fā)明的激光掩模包括多個(gè)具有圓形的透射區(qū)。激光掩模被分成三個(gè)塊來(lái)解決照射痕跡問(wèn)題。在第一塊內(nèi)形成位置為‘A’的透射區(qū)475A，并在第二塊內(nèi)形成位置為‘B’的透射區(qū)475B或位置為‘C’的透射區(qū)475C。位置A，B，C如圖10中所示，以下要詳述位置A，B，C及其之間的關(guān)系。如果第二塊具有透射區(qū)475B，第三塊就具有透射區(qū)475C。另一方面，如果第二塊具有透射區(qū)475C，第三塊就具有透射區(qū)475B。也就是說(shuō)，激光掩模的三個(gè)塊之一具有一個(gè)透射區(qū)475A到475C。
盡管激光掩模圖形是在位置‘C’的透射區(qū)475C的基礎(chǔ)上形成的，位置‘A’的透射區(qū)475A或位置‘B’的透射區(qū)475B也可以用作參考點(diǎn)。如果用位置‘C’的透射區(qū)475C作為參考點(diǎn)，位置‘A’的透射區(qū)475A和位置‘B’的透射區(qū)475B在參考點(diǎn)475C外圍。
如果用具有三個(gè)圖形475A到475C的激光掩模使非晶硅薄膜結(jié)晶，如圖10所示，相鄰的三個(gè)圖形475A到475C構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，而六個(gè)等邊三角形構(gòu)成一個(gè)規(guī)則六邊形。換句話說(shuō)，位置‘C’的掩模圖形475C或是位于第二塊中位置‘B’的掩模圖形475B就位于規(guī)則六邊形的中心，而不同于中心圖形的掩模圖形圍繞著規(guī)則六邊形圖形的中心另外，如果是順序采用三個(gè)掩模圖形475A到475C使非晶硅薄膜結(jié)晶，相鄰的三個(gè)圖形475A到475C就位于等邊三角形的頂點(diǎn)上。
同時(shí)，為了用激光掩模通過(guò)三次(三次照射)使非晶硅薄膜完全結(jié)晶而且沒(méi)有照射痕跡，三個(gè)周期性圖形475A到475C的尺寸和間隔應(yīng)該滿足一定的關(guān)系。以下要說(shuō)明這種關(guān)系。
圖11以位置‘A’的透射區(qū)為例來(lái)表示圖10中激光掩模的透射區(qū)尺寸。如圖所示，假設(shè)位置‘A’的透射區(qū)475A的半徑是‘R’，而透射區(qū)475A中心之間的距離是‘L’，為了使全部區(qū)域都能結(jié)晶，透射區(qū)的半徑(R)應(yīng)該滿足公式(1)。
公式(1)L3≤R<L2]]>如果掩模圖形(475A到475C)的透射區(qū)半徑(R)小于L/3，三次照射就不能使整個(gè)區(qū)域結(jié)晶，如果半徑(R)大于L/2，掩模圖形(475A到475C)則會(huì)彼此接觸。
以下要詳細(xì)解釋在三個(gè)塊中具有三種掩模圖形的激光掩模。圖12表示為圖10的激光掩模構(gòu)成分為三個(gè)塊的掩模圖形的一種方法。
參見(jiàn)圖12，掩模圖形575A到575C被依次定位在構(gòu)成圖10中規(guī)則多邊形的等邊三角形的角上。以第一行為例，從位置‘A’的掩模圖形575A開(kāi)始在‘X’軸方向上依次重復(fù)定位處在位置‘A’的掩模圖形575A，位置‘C’的掩模圖形575C，和位置‘B’的掩模圖形575B。對(duì)于第二行，在移動(dòng)了對(duì)應(yīng)著第一行中掩模圖形575A到575C的等邊三角形側(cè)邊長(zhǎng)度(L’)一半的距離之后，將另外一組掩模圖形575A到575C定位。換句話說(shuō)，在第二行中，在X軸方向移動(dòng)L’/2之后，位置‘B’的掩模圖形575B，位置‘A’的掩模圖形575A，位置‘C’的掩模圖形575C按X軸方向的順序重復(fù)定位。第二行中的三個(gè)掩模圖形575A到575C與第一行中相鄰的掩模圖形575A到575C共同構(gòu)成等邊三角形。第三行(也就是奇數(shù)行)的構(gòu)成方式與第一行相同，而第四行(也就是偶數(shù)行)的構(gòu)成方式與第二行相同。在激光掩模中將三個(gè)周期性掩模圖形分成三個(gè)塊，并且用這種激光掩模執(zhí)行三次照射結(jié)晶方法，如下所述就能獲得沒(méi)有X-重疊或Y-重疊的結(jié)晶硅薄膜。
圖13A到13C表示按照?qǐng)D12中所示方法構(gòu)成的激光掩模中的三個(gè)塊。在激光掩模中，在第二塊內(nèi)形成位置‘C’的掩模圖形575C，在第三塊內(nèi)形成位置‘B’的掩模圖形575B。如圖所示，每一塊(580’到580)包括多個(gè)圓形透射區(qū)573A到573C和用于遮光的遮擋區(qū)574A到574C。第一塊580’包括位于圖12中第一，第四和第七列的掩模圖形575A。第二塊580”包括位于第三，第六和第九列的掩模圖形575C。第三塊580包括位于第二，第五和第八列的掩模圖形575B。盡管掩模圖形575A到575C的透射區(qū)在圖中具有圓形，也可以不受限制地由規(guī)則的多邊形構(gòu)成，例如有規(guī)則三角形，正方形，規(guī)則六邊形和規(guī)則八角形。另外在圖中，盡管圓形掩模圖形575A到575C的半徑(R)是掩模圖形575A到575C中心之間距離(L)的三分之一，只要R與L之間的關(guān)系滿足公式(1)，就不受此限制。
圖14A到14C表示用圖13A到13C的激光掩模使硅薄膜結(jié)晶的過(guò)程。用具有上述周期性的三個(gè)塊激光掩模結(jié)晶的硅薄膜具有均勻的結(jié)晶特性，沒(méi)有照射痕跡。
首先如圖14A所示，在第一激光束通過(guò)形成在第一塊580’內(nèi)位置‘A’的掩模圖形575A(也就是掩模圖形575A的透射區(qū)573A)照射在基板510上時(shí)，用位于邊界面上的非晶硅薄膜(固相)512作為晶核朝圓形圖形573A的中心生長(zhǎng)顆粒，形成具有圓形的第一多晶硅晶體512’。由這一第一結(jié)晶過(guò)程形成的結(jié)晶區(qū)對(duì)應(yīng)著激光掩模的透射區(qū)573A。因此，如果在激光掩模的第一塊內(nèi)有八個(gè)透射區(qū)，就會(huì)在硅薄膜512中形成八個(gè)具有圓形的多晶硅晶體512’。
在完成第一結(jié)晶過(guò)程之后，通過(guò)圖13B的第二塊580”用第二激光束照射具有第一多晶硅晶體512’的硅薄膜512。第二結(jié)晶過(guò)程采用在位置‘C’形成掩模圖形575C的第二塊580”，不用在X或Y方向上移動(dòng)基板。如圖14B中所示，顆粒從第一多晶硅晶體512’的圖形的圓周上開(kāi)始朝著第二塊580”的掩模圖形575C的中心生長(zhǎng)，形成第二多晶硅晶體512”。第二結(jié)晶過(guò)程使得三個(gè)第一晶體512’包圍一個(gè)第二晶體512”，并且第二結(jié)晶過(guò)程從位置‘C’的掩模圖形575C與三個(gè)第一晶體512’重疊的區(qū)域開(kāi)始。結(jié)果，第二晶體512”就會(huì)朝著位置‘C’的掩模圖形575C的中心生長(zhǎng)。
接著通過(guò)圖13C中形成了位置‘B’的掩模圖形575B的第三塊580用第三激光束照射具有第一和第二多晶硅晶體512’和512”的硅薄膜512。然后如圖14C所示，顆粒從第二晶體512”的圖形與位置‘B’的掩模圖形575B重疊的區(qū)域520”開(kāi)始朝著第三塊580的掩模圖形575B的中心生長(zhǎng)，形成第三多晶硅晶體512，就完成了硅薄膜512的結(jié)晶。
按照這種方式，采用沒(méi)有X-重疊或Y-重疊的激光掩模按三次照射方法使基板510上的硅薄膜512完成結(jié)晶，沒(méi)有照射痕跡。如上所述，激光掩模有三個(gè)塊，每塊都具有周期性圖形。此時(shí)，用三次照射方法形成的第一，第二和第三晶體512’，512”，和512具有和掩模圖形575A到575C相同的圓形，因此，結(jié)晶硅薄膜具有徑向生長(zhǎng)的均勻顆粒。
以下要描述按照本發(fā)明的激光掩模和用它使大尺寸硅薄膜結(jié)晶的一種方法。圖15A表示按照本發(fā)明第一實(shí)施例構(gòu)成激光掩模的一種方法。
參見(jiàn)圖15A，位置‘A’的掩模圖形675A被形成在正方形實(shí)線表示的第一塊680’內(nèi)，位置‘C’的掩模圖形675C被形成在第二塊680”內(nèi)，而位置‘B’的掩模圖形675B被形成在第三塊680內(nèi)。按照?qǐng)D10或圖12所示本發(fā)明的圖形構(gòu)成方法，三個(gè)掩模圖形675A到675C被形成在激光掩模的三個(gè)塊680’，680”和680內(nèi)。在第一塊680’內(nèi)，12個(gè)圓形透射區(qū)(位置‘A’上的掩模圖形675A)被布置成3行×4列矩陣結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，透射區(qū)按十字形布置在奇數(shù)和偶數(shù)行內(nèi)，使各行不會(huì)彼此對(duì)應(yīng)，但是為了便于解釋而將透射區(qū)布置在同一行內(nèi)。和位置‘A’的掩模圖形675A一樣，在第二塊680”內(nèi)按3行×4列矩陣結(jié)構(gòu)形成掩模圖形675C的總共12個(gè)透射區(qū)。掩模圖形675C的12個(gè)透射區(qū)的位置對(duì)應(yīng)著第一塊680’中三角形的位置。還要在第三塊680內(nèi)按3行×4列矩陣結(jié)構(gòu)形成位置‘B’的掩模圖形675B的總共12個(gè)透射區(qū)。掩模圖形675B的12個(gè)透射區(qū)的位置對(duì)應(yīng)著第一塊680’中小方塊的位置。
按照這種方式，各個(gè)掩模圖形675A到675C的位置是按照本發(fā)明的圖形構(gòu)成方法組成的。也就是說(shuō)，假定在位于第一行×第一列掩模圖形675C(以下稱為‘參考圖形’)上的透射區(qū)的基礎(chǔ)上在一塊內(nèi)形成三個(gè)圖形，位于位置‘A’的第一行×第一列掩模圖形675C上的透射區(qū)被左移一列(也就是其移動(dòng)距離等于虛線所示小等邊三角形的一側(cè))，而位于位置‘B’的第一行×第一列掩模圖形675B上的透射區(qū)被右移一列。除了上述區(qū)別之外，在三個(gè)塊680’到680內(nèi)形成的三個(gè)掩模圖形675A到675C具有同樣的3行×4列結(jié)構(gòu)。
在圖15A中，還要在實(shí)線所示的三個(gè)塊680’到680之外形成掩模圖形675A到675C。三個(gè)塊680’到680是用于在激光掩模上構(gòu)成周期性圖形675A到675C的虛擬區(qū)域，因此，可以按照激光設(shè)備和光學(xué)系統(tǒng)等加工條件重新布置掩模圖形675A到675C。
塊680’到680可以在三次照射結(jié)晶方法中用作下一照射的參考。因此，朝X軸方向的移動(dòng)距離(也就是X-步幅距離(Dx))大致等于正方形(一塊)水平一側(cè)的長(zhǎng)度，而朝Y軸方向的移動(dòng)距離(也就是Y-步幅距離(Dy))大致等于正方形(一塊)垂直一側(cè)的長(zhǎng)度。X-步幅距離(Dx)代表用于三次照射方法的激光掩?；蚱脚_(tái)在X軸方向上的移動(dòng)距離，而Y-步幅距離(Dy)代表在X-軸結(jié)晶之后為了推進(jìn)Y-軸方向結(jié)晶使激光掩?；蚱脚_(tái)在Y軸方向上的移動(dòng)距離。Y-步幅距離(Dy)還代表激光掩?；蚱脚_(tái)在Y軸方向上的移動(dòng)距離，使得硅薄膜上在X-軸方向結(jié)晶過(guò)程中沒(méi)有受三次照射激光束照射的下部區(qū)域能夠按三次照射方法結(jié)晶。為了消除X-重疊或Y-重疊，在確定X-步幅距離(Dx)和Y-步幅距離(Dy)時(shí)要考慮到三個(gè)塊680’到680的周期性。
以下用一個(gè)例子來(lái)描述上述具有三個(gè)掩模圖形的激光掩模。圖15B表示參照?qǐng)D15A的圖形構(gòu)成方法制作的一例激光掩模。
如上所述，用按照本發(fā)明第一實(shí)施例的掩模構(gòu)成方法形成的激光掩模670具有三個(gè)塊，即位置‘A’的掩模圖形675A，位置‘C’的掩模圖形675C和位置‘B’的掩模圖形675B。激光掩模670遮擋按一定周期性形成的掩模圖形675A到675C的透射區(qū)以外的激光束。掩模670可以用遮光的金屬制成，例如是鉻，鋁等等。盡管在激光掩模670的每一塊內(nèi)形成12個(gè)透射區(qū)，考慮到激光設(shè)備和光學(xué)系統(tǒng)等加工條件，也可以在每塊內(nèi)形成12個(gè)以上透射區(qū)。
以下要描述用這種激光掩模使大尺寸硅薄膜結(jié)晶的一種方法。圖16A到16H表示用圖15B的激光掩模使硅薄膜結(jié)晶的順序過(guò)程。
如圖所示，為了便于解釋用實(shí)線代表三個(gè)塊。用一個(gè)正方形實(shí)線代表每一塊。在本例中，左起第一塊680’對(duì)應(yīng)著位置‘A’的掩模圖形，第二塊680”對(duì)應(yīng)著位置‘C’的掩模圖形，而第三塊680對(duì)應(yīng)著位置‘B’的掩模圖形。
參見(jiàn)圖16A，通過(guò)圖15B中所示的激光掩模用激光束照射沉積在基板上的硅薄膜，執(zhí)行第一結(jié)晶過(guò)程。此時(shí)，如前一段中所述，激光束所具有的能量密度對(duì)應(yīng)著完全熔化區(qū)，并且用位于邊界面上的非晶硅(固相)作為晶核使晶體朝著圓圈中心生長(zhǎng)，在第一照射區(qū)(P1)內(nèi)形成多晶硅第一晶體612’。第一晶體612’具有徑向顆粒。在這種情況下，第一照射區(qū)(P1)在整體上不會(huì)結(jié)晶，但會(huì)按照掩模670的圖形形成多個(gè)圓形的第一晶體612’。具體地說(shuō)，由第一結(jié)晶過(guò)程形成的結(jié)晶區(qū)對(duì)應(yīng)著掩模670的透射區(qū)。因此，如果具有三個(gè)塊680’到680的掩模有36個(gè)透射區(qū)，硅薄膜就也會(huì)有36個(gè)多晶硅晶體612’，每個(gè)晶體具有一定的半徑。
在完成第一結(jié)晶過(guò)程之后，將安裝基板的平臺(tái)(未圖示)或掩模670朝X-軸方向移動(dòng)一個(gè)距離，該距離等于正方形(一塊)的邊長(zhǎng)，并等于X-步幅距離(Dx)，然后照射第二激光束。平臺(tái)被朝著“-X”軸方向移動(dòng)X-步幅距離(Dx)，例如使第二塊形成的位置‘C’的第一晶體612’與第三塊中位置‘B’的掩模圖形重疊，然后用第二激光束照射基板表面。接著如圖16B所示形成與第一晶體612’具有相同形狀的第二晶體612”。此時(shí)，第二晶體612”的位置相對(duì)于第一晶體612’偏移了X-步幅距離(Dx)，使第二晶體612”與第一晶體612’局部重疊。圖16B中第一激光照射和第二激光照射彼此重疊的兩個(gè)中心區(qū)也就是第一照射區(qū)(P1)和第二照射區(qū)(P2)彼此重疊的區(qū)域受到第二照射激光束照射，晶體從第一晶體612’的圓周開(kāi)始朝第二照射的掩模670的圖形的中心生長(zhǎng)，形成多晶硅第二晶體612”。換句話說(shuō)，通過(guò)第一結(jié)晶過(guò)程而結(jié)晶的三個(gè)第一晶體612’的位置圍繞第二晶體612”，而第二結(jié)晶過(guò)程是從掩模圖形與三個(gè)第一晶體612’彼此重疊的區(qū)域620’開(kāi)始的，由此形成朝著掩模圖形(參見(jiàn)圖14B)中心生長(zhǎng)的第二晶體612”。在圖16B中，在第二照射過(guò)程中用掩模670的第一塊形成的晶體是第一晶體而不是第二晶體。
接著，將平臺(tái)或掩模670朝X-軸方向再次移動(dòng)X-步幅距離(Dx)，然后用第三激光束照射，在X-軸方向上繼續(xù)結(jié)晶。例如，在用第二激光束執(zhí)行第二結(jié)晶過(guò)程之后，用第三激光束照射基板的表面。此時(shí)，由第一塊形成的位置‘A’的第一晶體612’與第三塊中位置‘B’的掩模圖形重疊。然后，如圖16C所示形成和第一晶體612’具有相同形狀的第三晶體612。此時(shí)，第三晶體612的位置相對(duì)于第一晶體612’偏移了X-步幅距離(Dx)，并因此與第一晶體612’和第二晶體612”局部重疊。此時(shí)，圖16C中第一，第二和第三激光束的中心區(qū)彼此重疊，也就是說(shuō)，第一照射區(qū)(P1)，第二照射區(qū)(P2)和第三照射區(qū)(P3)彼此重疊的區(qū)域(即對(duì)應(yīng)著用于第三激光照射的掩模670中第三塊的對(duì)應(yīng)區(qū)域)受到第三激光束的照射，因此，晶體從第二晶體612”圖形的圓周上開(kāi)始朝著第三照射的掩模670的圖形中心生長(zhǎng)，形成多晶硅第三晶體612。換句話說(shuō)，通過(guò)第二結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶而成的三個(gè)第二晶體612”是620”，按照第三激光束的掩模圖形與三個(gè)第二晶體612”重疊，從而形成朝掩模圖形(參見(jiàn)圖14C)中心生長(zhǎng)的第三晶體612。按照這種方式，在通過(guò)使用具有三個(gè)塊的掩模執(zhí)行三次照射結(jié)晶之后，三次照射區(qū)域被結(jié)晶，如圖所示沒(méi)有X-重疊，也就是沒(méi)有照射痕跡。也就是說(shuō)，完全形成第一晶體612’，第二晶體612”和第三晶體612的區(qū)域?qū)?yīng)著已經(jīng)結(jié)晶的三次照射區(qū)域，沒(méi)有照射痕跡。在圖16C中，在第三照射過(guò)程中由掩模670的第二塊形成的晶體是在第一結(jié)晶過(guò)程之后由第三激光束新形成的第二晶體612”，不是第三晶體，而在第三照射過(guò)程中由掩模670的第一塊形成的晶體是由第三激光束新形成的第一晶體612’，不是第三晶體。
接著如圖16D所示，將平臺(tái)或掩模670朝X-軸方向再一次移動(dòng)X-步幅距離(Dx)，然后照射第四激光束。這樣就能用第三照射激光在中心形成沒(méi)有X-重疊或Y-重疊并且具有均勻結(jié)晶特性的三次照射結(jié)晶區(qū)(P)。如上所述，對(duì)應(yīng)著第三晶體612的區(qū)域形成的三次照射結(jié)晶區(qū)(P)沒(méi)有X-重疊，也就是沒(méi)有照射痕跡。同時(shí)在X-軸方向上反復(fù)執(zhí)行結(jié)晶過(guò)程。如圖16E和16F所示，沒(méi)有照射痕跡的三次照射結(jié)晶區(qū)(P)在X-軸方向上增多。這三次照射結(jié)晶區(qū)(P)是一種沒(méi)有照射痕跡的均勻結(jié)晶區(qū)，它是用具有三個(gè)塊的激光掩模形成的，每塊具有周期性圖形。
同時(shí)，硅薄膜的下部區(qū)域沒(méi)有完成激光束的照射。這是因?yàn)榻Y(jié)晶過(guò)程是僅僅在X-軸方向上執(zhí)行的。在完成X-軸方向的結(jié)晶過(guò)程(X-軸結(jié)晶)之后，將圖16G中的掩模670或平臺(tái)(在移動(dòng)平臺(tái)的情況下是朝-Y軸方向)朝Y-軸方向移動(dòng)Y-步幅距離(Dy)，然后在X-軸方向上連續(xù)執(zhí)行以上參照X-軸結(jié)晶所述的結(jié)晶過(guò)程，從完成第一X-軸結(jié)晶過(guò)程的結(jié)束點(diǎn)開(kāi)始。在這種情況下，采用和X-軸結(jié)晶中掩模670的同一塊連續(xù)執(zhí)行結(jié)晶。掩模670的上部圖形(即形成在遮擋區(qū)以外的圖形)的位置對(duì)應(yīng)著在第一X-軸結(jié)晶之后尚未完成激光束的下部區(qū)域。這樣就能用X-軸方向的結(jié)晶過(guò)程使下部區(qū)域完全結(jié)晶。用這種方法就能形成用X-軸方向上結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶的下部區(qū)域，沒(méi)有X-重疊。
然后如圖16H所示在X軸方向和Y軸方向上反復(fù)使用上述方法。具體地說(shuō)，三次照射結(jié)晶區(qū)(P)是一種沒(méi)有X-重疊或Y-重疊并具有均勻的結(jié)晶特性的結(jié)晶區(qū)。這是因?yàn)樵搮^(qū)域不包括照射痕跡并且晶體具有徑向顆粒。
在本實(shí)施例中，用具有三個(gè)塊的激光掩模按三次照射方法獲得沒(méi)有X-重疊或Y-重疊的結(jié)晶硅薄膜，每塊都具有周期性圖形。盡管掩模圖形具有圓形的透射區(qū)，也可以形成具有規(guī)則多邊形的透射區(qū)，例如是規(guī)則三角形，正方形，規(guī)則六邊形，規(guī)則八角形等等。另外，盡管每一塊有12個(gè)透射區(qū)，每塊內(nèi)透射區(qū)的數(shù)量可以根據(jù)加工條件來(lái)改變。另外，盡管透射區(qū)的半徑(R)是透射區(qū)中心之間距離(L)的一半，只要R與L之間的關(guān)系滿足公式(1)，就可以改變。在本實(shí)施例中，位置‘A’的掩模圖形，位置‘C’的掩模圖形，和位置‘B’的掩模圖形是按照掩模的第一到第三塊的順序定位的，掩模圖形的位置可以改變。
以下要描述三個(gè)掩模圖形的另一種定位方式。圖17表示表示按照本發(fā)明第二實(shí)施例在激光掩模中構(gòu)成周期性圖形的一種方法。
參見(jiàn)圖17，在激光掩模內(nèi)構(gòu)成圓形透射區(qū)(A，B，C)，為了消除照射痕跡將激光掩模分成三個(gè)塊。在第一塊內(nèi)形成位置為‘A’的激光透射區(qū)775A，在第二塊內(nèi)形成位置為‘B’的透射區(qū)775B，并在第三塊內(nèi)形成位置為‘C’的透射區(qū)775C。如上所述，圓形掩模圖形775A到775C各自被順序形成在三個(gè)塊激光結(jié)晶掩模內(nèi)。按照本實(shí)施例，位置‘B’的掩模圖形775B是位于圖17中規(guī)則六邊形的中心，但是本發(fā)明不僅限于此。位置‘A’的透射區(qū)775A和位置‘C’的透射區(qū)775C圍繞參考點(diǎn)775B。也就是說(shuō)，在第三塊內(nèi)形成的位置‘B’的掩模圖形775B是位于規(guī)則六邊形圖形的中心，不同的圖形(也就是位置‘A’的掩模圖形775A和位置‘C’的掩模圖形775C)圍繞它定位。同時(shí)，為了用三次照射方法完成硅薄膜的結(jié)晶并且沒(méi)有照射痕跡，掩模圖形775A到775C的尺寸和間隔應(yīng)該滿足公式(1)。
以下要描述具有按上述方法構(gòu)成的掩模圖形的激光掩模和使用這種激光掩模的結(jié)晶過(guò)程。圖18A表示按照本發(fā)明第二實(shí)施例構(gòu)成激光掩模的一種方法。本發(fā)明的第二實(shí)施例與本發(fā)明的第一實(shí)施例相同，唯獨(dú)位置‘B’或‘C’的掩模圖形被順序定位在第二和第三塊內(nèi)。
參見(jiàn)圖18A，位置‘A’的掩模圖形775A被定位在用正方形實(shí)線表示的第一塊780’內(nèi)，位置‘B’的掩模圖形775B被定位在第二塊780”內(nèi)，而位置‘C’的掩模圖形775C被定位在第三塊780內(nèi)。按照?qǐng)D17所示的圖形構(gòu)成方法在激光掩模的三個(gè)塊780’到780內(nèi)形成三個(gè)掩模圖形775A到775C。在第一塊780’內(nèi)按3行×4列矩陣結(jié)構(gòu)布置有12個(gè)圓形(掩模圖形775A)透射區(qū)。當(dāng)然，透射區(qū)按十字形布置在奇數(shù)和偶數(shù)行內(nèi)，使各行不會(huì)彼此對(duì)應(yīng)，但是為了便于解釋而假設(shè)將透射區(qū)布置在同一行內(nèi)。和位置‘A’的掩模圖形775A一樣，在第二塊780”內(nèi)按3行×4列矩陣結(jié)構(gòu)形成掩模圖形775B的總共12個(gè)透射區(qū)。掩模圖形775B的透射區(qū)的位置對(duì)應(yīng)著圖18A中第一塊780’內(nèi)小方塊的位置。還要在第三塊780內(nèi)按3行×4列矩陣結(jié)構(gòu)形成位置‘C’的掩模圖形775C的總共12個(gè)透射區(qū)。掩模圖形775C的透射區(qū)的位置對(duì)應(yīng)著圖18A中第一塊780’和第三塊780內(nèi)的三角形的位置。
各個(gè)掩模圖形775A到775C的位置是按照本發(fā)明的圖形構(gòu)成方法組成的。也就是說(shuō)，在位于掩模圖形775B(以下稱為參考圖形)中第一行×第一列上的透射區(qū)的基礎(chǔ)上，假定在一塊內(nèi)形成三個(gè)圖形，相對(duì)于參考圖形，位于掩模圖形775A中第一行×第一列上的透射區(qū)是位于等邊三角形左下側(cè)的頂點(diǎn)，而位于掩模圖形775C中第一行×第一列上的透射區(qū)是位于等邊三角形右下側(cè)的頂點(diǎn)。將掩模圖形775A和掩模圖形775C偏移一定距離(等邊三角形左/右一側(cè)長(zhǎng)度的一半，以及等邊三角形的垂直高度)，在三個(gè)塊780’到780內(nèi)形成的三個(gè)掩模圖形775A到775C具有相同的3行×4列結(jié)構(gòu)。
與按照本發(fā)明第一實(shí)施例的激光掩模構(gòu)成方法相比，按照本發(fā)明第一實(shí)施例的激光掩模構(gòu)成方法具有不同的掩模設(shè)計(jì)。換句話說(shuō)，按照第一實(shí)施例，掩模圖形‘C’是位于第二塊內(nèi)，而第二實(shí)施例中是掩模圖形‘B’位于第二塊內(nèi)。
以下要舉例說(shuō)明按上述圖形構(gòu)成方法形成的激光掩模。圖18B表示參照?qǐng)D18A所示的圖形構(gòu)成方法制作的一例激光掩模。
如上所述，用本發(fā)明第二實(shí)施例的掩模構(gòu)成方法形成的激光掩模有三個(gè)塊，具有位置‘A’的掩模圖形775A，位置‘B’的掩模圖形775B，和位置‘C’的掩模圖形775C。在本實(shí)施例中，在激光掩模770的每一塊內(nèi)形成12個(gè)透射區(qū)，考慮到加工條件例如是激光設(shè)備或光學(xué)系統(tǒng)，還可以形成12個(gè)以上透射區(qū)，不受此限制。
以下要描述用激光掩模使大尺寸硅薄膜結(jié)晶的一種方法。圖19A到19G表示用圖18B所示激光掩模使硅薄膜結(jié)晶的順序過(guò)程。
如圖所示，為了便于解釋用實(shí)線表示三個(gè)塊。每一塊用一個(gè)正方形實(shí)線表示。在本例中，左起第一塊780’對(duì)應(yīng)著位置‘A’的掩模圖形，第二塊780”對(duì)應(yīng)著位置‘B’的掩模圖形，第三塊780對(duì)應(yīng)著位置‘C’的掩模圖形。
參見(jiàn)圖19A，通過(guò)圖18B中所示的激光掩模用激光束照射沉積在基板上的硅薄膜，執(zhí)行第一結(jié)晶過(guò)程。此時(shí)，激光束的能量密度對(duì)應(yīng)著前一段中所述的完全熔化區(qū)，并且用位于邊界面上的非晶硅(固相)作為晶核朝著圓圈的中心生長(zhǎng)晶體，從而在第一照射區(qū)(P1)內(nèi)形成多晶硅第一晶體712’。第一晶體712’具有徑向顆粒在完成第一結(jié)晶過(guò)程之后，將安裝基板的平臺(tái)(未圖示)或掩模770朝X-軸方向移動(dòng)一個(gè)距離，該距離等于正方形(一塊)的邊長(zhǎng)(Dx)，然后照射第二激光束。平臺(tái)被朝著“-X”軸方向移動(dòng)X-步幅距離(Dx)，例如使第二塊內(nèi)位置‘B’的第一晶體712’與第三塊中位置‘C’的掩模圖形重疊，然后用第二激光束照射基板表面。接著如圖19B所示形成與第一晶體712’具有相同形狀的第二晶體712”。此時(shí)，第二晶體712”的位置相對(duì)于第一晶體712’偏移了X-步幅距離(Dx)，使第二晶體712”與第一晶體712’局部重疊。圖19B中第一激光照射和第二激光照射彼此重疊的兩個(gè)中心區(qū)也就是第一照射區(qū)(P1)和第二照射區(qū)(P2)彼此重疊的區(qū)域受到第二照射激光束照射，晶體從第二照射的掩模圖形與第一晶體712’重疊的區(qū)域720’開(kāi)始朝第二照射的掩模770的圖形的中心生長(zhǎng)，形成多晶硅第二晶體712”(參見(jiàn)圖14B)。在圖19B中，在第二照射過(guò)程中用掩模770的第一塊形成的晶體是第一晶體而不是第二晶體。
接著，將平臺(tái)或掩模770朝X-軸方向再次移動(dòng)X-步幅距離(Dx)，然后用第三激光束照射，在X-方向上繼續(xù)結(jié)晶。例如，在用第二激光照射執(zhí)行第二結(jié)晶過(guò)程之后，用第三激光束照射基板的表面。此時(shí)，由第一塊形成的位置‘A’的第一晶體712’與第三塊中位置‘C’的掩模圖形重疊。然后，如圖19C所示形成和第一晶體712’具有相同形狀的第三晶體712。此時(shí)，圖19C中第一，第二和第三激光照射的中心區(qū)彼此重疊，也就是說(shuō)，第一照射區(qū)(P1)，第二照射區(qū)(P2)和第三照射區(qū)(P3)彼此重疊的區(qū)域(即對(duì)應(yīng)著用于第三激光照射的掩模770中第三塊的對(duì)應(yīng)區(qū)域)受到第三照射激光束的照射，因此，晶體從第二晶體712”圖形的圓周上(也就是第三照射的掩模圖形與第二晶體712”重疊的區(qū)域720”)開(kāi)始朝著第三照射的掩模770的圖形中心生長(zhǎng)，形成多晶硅第三晶體712(參見(jiàn)圖14C)。按照這種方式，在通過(guò)使用具有三個(gè)塊的掩模執(zhí)行三次照射結(jié)晶之后，三次照射區(qū)域被結(jié)晶，如圖所示沒(méi)有X-重疊，也就是沒(méi)有照射痕跡。在圖19C中，在第三照射過(guò)程中由掩模770的第二塊形成的晶體是在第一結(jié)晶過(guò)程之后由第三激光束新形成的第二晶體712”，不是第三晶體，而在第三照射過(guò)程中由掩模770的第一塊形成的晶體是由第三激光照射新形成的第一晶體712’，不是第三晶體。
接著如圖19D所示，將平臺(tái)或掩模770朝X-軸方向再一次移動(dòng)X-步幅距離(Dx)，然后照射第四激光束。這樣就能用第三照射激光在中心形成沒(méi)有X-重疊或Y-重疊并且具有均勻結(jié)晶特性的三次照射結(jié)晶區(qū)(P)。如上所述，對(duì)應(yīng)著第三晶體712的區(qū)域形成的三次照射結(jié)晶區(qū)(P)沒(méi)有X-重疊，也就是沒(méi)有照射痕跡。同時(shí)在X-軸方向上反復(fù)執(zhí)行結(jié)晶過(guò)程。如圖19E和19F所示，沒(méi)有照射痕跡的三次照射結(jié)晶區(qū)(P)在X-軸方向上增多。這一三次照射結(jié)晶區(qū)(P)是一種沒(méi)有照射痕跡的均勻結(jié)晶區(qū)，它是用具有三個(gè)塊的激光掩模形成的，每塊具有周期性圖形。
接著，在完成‘X’軸方向的結(jié)晶過(guò)程(第一X-軸方向結(jié)晶)之后，在‘Y’軸方向上(對(duì)于移動(dòng)平臺(tái)的情況是在‘-Y’軸方向上移動(dòng))移動(dòng)掩模770或平臺(tái)，然后如上所述從完成第一結(jié)晶過(guò)程的那點(diǎn)起開(kāi)始在-X軸方向上繼續(xù)執(zhí)行結(jié)晶。在這種情況下，采用和第一X-軸結(jié)晶相同的掩模770的同一塊繼續(xù)執(zhí)行結(jié)晶。掩模770的上部圖形(即形成在遮擋區(qū)以外的圖形)的位置對(duì)應(yīng)著在第一X-軸結(jié)晶之后尚未完成激光束照射的下部區(qū)域。這樣就能用-X軸方向的結(jié)晶過(guò)程使下部區(qū)域完全結(jié)晶。用這種方法就能形成用-X軸方向上結(jié)晶過(guò)程結(jié)晶的下部區(qū)域，沒(méi)有Y-重疊。然后在X軸和Y軸方向上反復(fù)執(zhí)行上述方法，形成圖19C所示的隨意結(jié)晶區(qū)。
在第二實(shí)施例中，盡管位置‘A’的掩模圖形，位置‘C’的掩模圖形和位置‘B’的掩模圖形被順序定位在激光掩模的第一到第三塊內(nèi)，但不受此限制。例如可以將位置‘C’的掩模圖形或是位置‘B’的掩模圖形定位在第一塊內(nèi)，同時(shí)按同樣的方式維持三個(gè)掩模圖形的順序。
按照本發(fā)明的第一和第二實(shí)施例所述，激光束通過(guò)在激光掩模的三個(gè)塊內(nèi)形成的三個(gè)掩模圖形照射在硅薄膜上。硅薄膜上受到三次照射激光照射的部位被完全結(jié)晶。三次照射方法包括受到第一照射的第一結(jié)晶過(guò)程，受到第二照射的第二結(jié)晶過(guò)程，和受到第三照射的第三結(jié)晶過(guò)程。在第一結(jié)晶過(guò)程中，晶體以位于圓形圖形周圍也就是圓周邊界面上的非晶硅薄膜(固相)作為晶核朝著圓圈的中心生長(zhǎng)。在第二和第三結(jié)晶中，晶體以第一和第二晶體的圓周作為起點(diǎn)朝著第二照射和第三照射的掩模圖形的中心生長(zhǎng)。
以下要描述按照本發(fā)明采用具有改進(jìn)結(jié)晶特性的硅薄膜制作LCD器件的一種方法。圖20的平面圖表示液晶顯示面板的結(jié)構(gòu)，其中的驅(qū)動(dòng)電路與LCD面板的陣列基板集成。
如圖所示，集成了驅(qū)動(dòng)電路的LCD面板810包括陣列基板820，濾色器基板830，以及在陣列基板820和濾色器基板830之間形成的液晶層(未圖示)。陣列基板820包括象素單元825，按矩陣構(gòu)造布置有單元象素的圖像顯示區(qū)，以及位于象素單元825外邊緣上的柵極驅(qū)動(dòng)電路單元824和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路單元823。盡管圖中沒(méi)有表示，陣列基板820的象素單元825包括許多柵極線和數(shù)據(jù)線，它們被垂直和水平布置并且在基板820上限定了許多象素區(qū)。象素單元還包括形成在柵極線和數(shù)據(jù)線的交叉點(diǎn)附近的一個(gè)薄膜晶體管即開(kāi)關(guān)器件以及在象素區(qū)上形成的象素電極。作為開(kāi)關(guān)器件對(duì)象素電極施加信號(hào)電壓的薄膜晶體管(TFT)是一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，用電場(chǎng)來(lái)控制電流。
陣列基板820上的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路單元823位于陣列基板820上比濾色器基板830更加突出的長(zhǎng)邊一側(cè)，而柵極驅(qū)動(dòng)電路單元824位于陣列基板820的短邊一側(cè)。為了適當(dāng)輸出一個(gè)輸入信號(hào)，柵極驅(qū)動(dòng)電路單元824和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路單元823采用具有CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)即倒相器的薄膜晶體管。CMOS是一種集成電路，它具有用于高速信號(hào)處理的MOS結(jié)構(gòu)，并且需要P溝道和N溝道晶體管。其速度和密度特性介于NMOS和PMOS之間。作為用來(lái)通過(guò)柵極線和數(shù)據(jù)線為象素電極提供掃描信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的柵極驅(qū)動(dòng)電路單元824和數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)電路單元823被連接到外部信號(hào)輸入端子(未圖示)，控制通過(guò)外部信號(hào)端子傳送的外部信號(hào)并將其輸出到象素電極。
盡管圖中沒(méi)有表示，用來(lái)實(shí)現(xiàn)彩色的濾色器和作為形成在陣列基板820上的象素電極的一個(gè)相對(duì)電極的公共電極被形成在圖像顯示區(qū)825上。在陣列基板和濾色器基板之間形成一個(gè)墊片，提供均勻的單元間隙。用形成在圖像顯示區(qū)外圍的密封圖形將陣列基板和濾色器基板接合，形成一個(gè)單位液晶顯示面板。兩個(gè)基板通過(guò)形成在陣列基板或?yàn)V色器基板上的接合鍵接合。采用多晶硅薄膜的集成了驅(qū)動(dòng)電路的LCD面板具有許多優(yōu)點(diǎn)，具有良好的器件特性，良好的圖像質(zhì)量，充足的顯示能力，以及低功耗。
以下要通過(guò)其制作工藝來(lái)描述按照本發(fā)明用結(jié)晶硅薄膜制作的一種集成了驅(qū)動(dòng)電路的LCD面板。圖21表示用按照本發(fā)明的結(jié)晶方法結(jié)晶的一種硅薄膜制作的一例LCD器件。對(duì)于形成在象素單元上的薄膜晶體管(TFT)，可以采用N-型和P-型TFT。對(duì)于驅(qū)動(dòng)電路單元，可以采用和象素單元中一樣的N-型或P-型TFT，也可以使用同時(shí)具有采用N-型和P-型TFT的CMOS結(jié)構(gòu)。圖21表示一例CMOS液晶顯示器件。
以下要描述CMOS LCD器件的制作方法。首先在透明絕緣材料例如是玻璃制成的基板820上形成由氧化硅薄膜(SiO2)構(gòu)成的一個(gè)緩沖層821。接著在形成了緩沖層的基板820上形成多晶硅制成的有源層824N和824P。為此，在基板820的整個(gè)表面上形成一個(gè)非晶硅薄膜之后，采用按照本發(fā)明的三次照射結(jié)晶方法使有源層824N和824P依次橫向固化。此時(shí)，三次照射結(jié)晶方法采用具有三個(gè)塊的激光掩模，每塊都具有周期性圖形。這樣就能形成均勻的多晶硅薄膜，沒(méi)有照射痕跡。
然后通過(guò)照相平板印刷術(shù)對(duì)結(jié)晶的多晶硅薄膜構(gòu)圖，在NMOS和PMOS區(qū)內(nèi)形成有源層824N和824P。隨后在有源層824N和824P上沉積一個(gè)柵極絕緣薄膜825A。接著在柵極絕緣薄膜825A上的一個(gè)特定區(qū)域(也就是有源層824N和824P的溝道形成區(qū))上形成由鉬(Mo)，鋁(Al)或鋁合金制成的柵極電極850N和850P。在柵極絕緣薄膜825A上沉積一層?xùn)艠O金屬之后用照相平板印刷術(shù)形成柵極電極850N和850P。然后順序執(zhí)行N-摻雜步驟和P-摻雜步驟形成一個(gè)N-型TFT(即在有源層824N的特定區(qū)域通過(guò)注入N+離子形成一個(gè)具有源極/漏極區(qū)822N和823的TFT)和一個(gè)P-型TFT。此時(shí)，N-型TFT的源極區(qū)822N和漏極區(qū)823N是通過(guò)射入能夠提供電子的第五族元素例如是磷(P)來(lái)形成的。源極/漏極區(qū)822P和823P是通過(guò)射入能夠提供空穴的第三族元素例如是硼(B)來(lái)形成的。然后在基板820的整個(gè)表面上沉積一層層間絕緣薄膜825B，并且用照相平板印刷術(shù)形成接觸孔860N和860P暴露出一部分源極/漏極區(qū)822N，822P，823N和823P。最后形成源極/漏極電極851N，851P，852N和852P，通過(guò)接觸孔860N和860P的電路連接到源極/漏極區(qū)822N，822P，823N和823P，就制成了一個(gè)CMOS液晶顯示器件。盡管本發(fā)明提供了一種具有結(jié)晶硅薄膜的LCD器件的制作方法，本發(fā)明的原理還可以應(yīng)用于諸如有機(jī)EL等其它顯示器件，不僅限于LCD器件。
如上所述，按照本發(fā)明的激光掩模和結(jié)晶方法有許多優(yōu)點(diǎn)。按照本發(fā)明的激光掩模有三個(gè)塊，每塊具有自身的周期性圖形。按照本發(fā)明的采用激光掩模的結(jié)晶方法，只要反復(fù)使用這三個(gè)塊，就能夠獲得沒(méi)有X重疊或Y重疊也就是沒(méi)有照射痕跡的多晶硅薄膜。另外，如果用多晶硅薄膜制作液晶顯示器件，由于有源層的結(jié)晶特性，器件能獲得改進(jìn)的均勻特性。此外，由于有源層沒(méi)有照射痕跡，液晶顯示器件的圖像質(zhì)量也能得到改進(jìn)。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠看出，無(wú)需脫離本發(fā)明的原理和范圍還能對(duì)上述顯示器件及其驅(qū)動(dòng)方法作出各種各樣的修改和變更。因此，本發(fā)明應(yīng)該覆蓋屬于本發(fā)明權(quán)利要求書及其等效物范圍內(nèi)的修改和變更。
權(quán)利要求
1.一種激光掩模，具有第一，第二和第三塊，每一塊具有包括多個(gè)透射區(qū)和一個(gè)遮擋區(qū)的周期性圖形，第一塊的周期性圖形具有第一位置，第二塊的周期性圖形具有第二位置，第三塊的周期性圖形具有第三位置，第一，第二和第三位置彼此不同。
2.按照權(quán)利要求1的激光掩模，其特征在于，當(dāng)該三個(gè)周期性圖形被設(shè)計(jì)在一塊內(nèi)，相鄰的三個(gè)透射區(qū)構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，而六個(gè)等邊三角形構(gòu)成一個(gè)規(guī)則六邊形。
3.按照權(quán)利要求1的激光掩模，其特征在于，該透射區(qū)具有圓形形狀。
4.按照權(quán)利要求3的激光掩模，其特征在于，該透射區(qū)中心之間的距離是L，圓形透射區(qū)的半徑是R，并且L和R的關(guān)系是L3≤R<L2.]]>
5.按照權(quán)利要求1的激光掩模，其特征在于，該透射區(qū)具有多邊形形狀，多邊形包括三角形，正方形，六邊形和八角形。
6.按照權(quán)利要求1的激光掩模，其特征在于，各塊內(nèi)的該透射區(qū)被布置成N行×M列矩陣結(jié)構(gòu)，N和M都是整數(shù)。
7.按照權(quán)利要求6的激光掩模，其特征在于，各塊內(nèi)的該透射區(qū)按奇數(shù)和偶數(shù)行被布置成十字形。
8.按照權(quán)利要求1的激光掩模，其特征在于，該激光掩模是用金屬制成的，金屬包括鉻或鋁。
9.一種采用掩模的結(jié)晶方法，包括提供一個(gè)具有半導(dǎo)體層的基板；將一個(gè)掩模定位在基板上面，該掩模具有第一，第二和第三塊，每一塊具有包括多個(gè)透射區(qū)和一個(gè)遮擋區(qū)的周期性圖形，第一塊的周期性圖形具有第一位置，第二塊的周期性圖形具有第二位置，第三塊的周期性圖形具有第三位置，第一，第二和第三位置彼此不同；并且通過(guò)掩模用激光束照射半導(dǎo)體層使其結(jié)晶。
10.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，當(dāng)該三個(gè)周期性圖形被設(shè)計(jì)在一塊內(nèi)，相鄰的三個(gè)透射區(qū)構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，而六個(gè)等邊三角形構(gòu)成一個(gè)規(guī)則六邊形。
11.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，該透射區(qū)具有圓形形狀。
12.按照權(quán)利要求11的方法，其特征在于，該透射區(qū)中心之間的距離是L，圓形透射區(qū)的半徑是R，并且L和R的關(guān)系是L3≤R<L2.]]>
13.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，該透射區(qū)具有多邊形形狀，多邊形包括三角形，正方形，六邊形和八角形。
14.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，各塊內(nèi)的該透射區(qū)被布置成N行×M列矩陣結(jié)構(gòu)(N和M都是整數(shù))。
15.按照權(quán)利要求14的方法，其特征在于，各塊內(nèi)的該透射區(qū)按奇數(shù)和偶數(shù)行被布置成十字形。
16.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，該激光掩模是用金屬制成的，金屬包括鉻或鋁。
17.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，使半導(dǎo)體層結(jié)晶還包括通過(guò)掩模照射第一激光束形成第一結(jié)晶區(qū)，第一結(jié)晶區(qū)的尺寸是W；按小于W的距離移動(dòng)基板；通過(guò)掩模照射第二激光束形成第二結(jié)晶區(qū)；按小于W的距離移動(dòng)基板；并且通過(guò)掩模照射第三激光束形成第三結(jié)晶區(qū)。
18.按照權(quán)利要求17的方法，其特征在于，該基板的移動(dòng)距離大約是W的三分之一。
19.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，使半導(dǎo)體層結(jié)晶還包括通過(guò)掩模照射第一激光束形成第一結(jié)晶區(qū)；按照大致等于一個(gè)塊的尺寸的距離移動(dòng)掩模；通過(guò)掩模照射第二激光束形成第二結(jié)晶區(qū)；按照大致等于一個(gè)塊的尺寸的距離移動(dòng)掩模；并且通過(guò)掩模照射第三激光束形成第三結(jié)晶區(qū)。
20.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，該照射的激光具有能形成一個(gè)完全熔化區(qū)的能量密度。
21.按照權(quán)利要求9的方法，其特征在于，按照順序橫向固化(SLS)方法使半導(dǎo)體層結(jié)晶。
22.一種顯示器件，包括彼此交叉形成一個(gè)象素的柵極線和數(shù)據(jù)線；靠近交叉點(diǎn)的薄膜晶體管(TFT)，TFT包括一個(gè)多晶硅層，多晶硅層包括多個(gè)圓形晶體，由三個(gè)毗鄰的圓形晶體構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，而六個(gè)等邊三角形構(gòu)成一個(gè)規(guī)則六邊形。
23.一種顯示器件，包括彼此交叉形成一個(gè)象素的柵極線和數(shù)據(jù)線；靠近交叉點(diǎn)的薄膜晶體管(TFT)，TFT包括一個(gè)多晶硅層，多晶硅層包括具有多邊形的多個(gè)晶體，并且三個(gè)毗鄰晶體的中心構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，而六個(gè)等邊三角形構(gòu)成一個(gè)規(guī)則六邊形。
24.按照權(quán)利要求23的器件，其特征在于，透射區(qū)具有多邊形形狀，多邊形包括三角形，正方形，六邊形和八角形。
25.一種制作顯示器件的方法，包括在基板上形成多個(gè)柵極線和數(shù)據(jù)線，柵極線和數(shù)據(jù)線彼此交叉限定象素；并且在象素中各交叉點(diǎn)處形成一個(gè)薄膜晶體管(TFT)，這一步驟還包括在基板上形成半導(dǎo)體層；將一個(gè)掩模定位在基板上面，該掩模具有第一，第二和第三塊，每一塊具有包括多個(gè)透射區(qū)和一個(gè)遮擋區(qū)的周期性圖形，第一塊的周期性圖形具有第一位置，第二塊的周期性圖形具有第二位置，第三塊的周期性圖形具有第三位置，第一，第二和第三位置彼此不同；并且通過(guò)掩模用激光束照射半導(dǎo)體層使其結(jié)晶。
26.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，該三個(gè)周期性圖形被設(shè)計(jì)在一塊內(nèi)，相鄰的三個(gè)透射區(qū)構(gòu)成一個(gè)等邊三角形，而六個(gè)等邊三角形構(gòu)成一個(gè)規(guī)則六邊形。
27.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，該透射區(qū)具有圓形形狀。
28.按照權(quán)利要求27的方法，其特征在于，該透射區(qū)中心之間的距離是L，圓形透射區(qū)的半徑是R，并且L和R的關(guān)系是L3≤R<L2.]]>
29.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，該透射區(qū)具有多邊形形狀，多邊形包括三角形，正方形，六邊形和八角形。
30.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，各塊內(nèi)的該透射區(qū)被布置成N行×M列矩陣結(jié)構(gòu)(N和M都是整數(shù))。
31.按照權(quán)利要求30的方法，其特征在于，各塊內(nèi)的該透射區(qū)按奇數(shù)和偶數(shù)行被布置成十字形。
32.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，該激光掩模是用金屬制成的，金屬包括鉻或鋁。
33.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，使半導(dǎo)體層結(jié)晶還包括通過(guò)掩模照射第一激光束形成第一結(jié)晶區(qū)，第一結(jié)晶區(qū)的尺寸是W；按小于W的距離移動(dòng)基板；通過(guò)掩模照射第二激光束形成第二結(jié)晶區(qū)；按小于W的距離移動(dòng)基板；并且通過(guò)掩模照射第三激光束形成第三結(jié)晶區(qū)。
34.按照權(quán)利要求33的方法，其特征在于，該基板的移動(dòng)距離大約是W的三分之一。
35.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，使半導(dǎo)體層結(jié)晶還包括通過(guò)掩模照射第一激光束形成第一結(jié)晶區(qū)；按照大致等于一個(gè)塊的尺寸的距離移動(dòng)掩模；通過(guò)掩模照射第二激光束形成第二結(jié)晶區(qū)；按照大致等于一個(gè)塊的尺寸的距離移動(dòng)掩模；并且通過(guò)掩模照射第三激光束形成第三結(jié)晶區(qū)。
36.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，該照射的激光具有能形成一個(gè)完全熔化區(qū)的能量密度。
37.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，按照順序橫向固化(SLS)方法使半導(dǎo)體層結(jié)晶。
38.按照權(quán)利要求22的器件，其特征在于，該顯示器件是一種液晶顯示器或電致發(fā)光顯示器。
39.按照權(quán)利要求23的器件，其特征在于，該顯示器件是一種液晶顯示器或電致發(fā)光顯示器。
40.按照權(quán)利要求25的方法，其特征在于，該顯示器件是一種液晶顯示器或電致發(fā)光顯示器。
41.按照權(quán)利要求22的器件，其特征在于，每個(gè)圓形晶體包括多個(gè)徑向生長(zhǎng)的顆粒。
42.按照權(quán)利要求23的器件，其特征在于，每個(gè)晶體包括多個(gè)徑向生長(zhǎng)的顆粒。
全文摘要
一種采用掩模的結(jié)晶方法，包括提供一個(gè)具有半導(dǎo)體層的基板；將一個(gè)掩模定位在基板上面，該掩模具有第一，第二和第三塊，每一塊具有包括多個(gè)透射區(qū)和一個(gè)遮擋區(qū)的周期性圖形，第一塊的周期性圖形具有第一位置，第二塊的周期性圖形具有第二位置，第三塊的周期性圖形具有第三位置，第一，第二和第三位置彼此不同；并且通過(guò)掩模用激光束照射半導(dǎo)體層使其結(jié)晶。
文檔編號(hào)H01L29/786GK1637483SQ20041009118
公開(kāi)日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月29日
發(fā)明者俞載成 申請(qǐng)人:Lg.菲利浦Lcd株式會(huì)社