用于连续侧向结晶的掩膜及用此掩膜结晶非晶硅层的方法技术

本发明专利技术提供一种用于连续侧向结晶的掩膜及用掩膜结晶非晶硅层的方法，所述掩膜包括至少一横向延伸的第一狭缝、至少一横向延伸的第二狭缝、至少一横向延伸的第三狭缝与至少一横向延伸的第四狭缝。其中，第二狭缝位于第一狭缝的延伸方向，并且，第一狭缝的宽度大于第二狭缝的宽度。第四狭缝位于第三狭缝的延伸方向，并且，第四狭缝的宽度大于第三狭缝的宽度。根据本发明专利技术，可以局部熔融多晶硅层表面的突起部分，来达到平坦化多晶硅层的目的，以改善后续绝缘层的覆盖效果；并且避免激光照射到多晶硅层表面的凹谷部分，因而可以避免多晶硅层产生破洞。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种掩膜，尤其是一种用于连续侧向结晶工艺的掩膜及用此掩膜结晶非晶硅层的方法。
技术介绍
近年来，液晶显示器(Liquid Crystal Display，LCD)由于其轻薄、省电、无辐射的优点，而逐渐取代传统显像管(CRT)显示器，广泛应用于桌上型计算机、个人数字助理器、笔记本电脑、数码相机与移动电话等电子产品中。请参照图1所示，其为一典型主动矩阵式液晶显示面板的示意图。此液晶显示面板10上具有多个像素元件12呈矩阵排列。每一个像素元件12连接至一个薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)14作为开关以控制像素元件12的充放电。此薄膜晶体管14的源极是通过一信号线16电连接至一源极驱动电路(未图示)，而其栅极是通过一扫描线18电连接至一扫描驱动电路(未图示)。由此，外界输入的显示信号可以转换为源极驱动电压Vs与扫描驱动电压Vg分别输入各个薄膜晶体管14的源极与栅极以产生画面。一般而言，受限于玻璃基板所能承受的温度，直接制作于液晶显示面板10上的薄膜晶体管14，是采用非晶硅(Amorphous Silicon)的设计。然而，非晶硅薄膜晶体管(Amorphous Thin Film Transistor，a-TFT)的开关速度、电性效果、以及可靠度，都不足以适应驱动电路所需的高运算速度。因此，驱动电路必须使用多晶硅薄膜晶体管作为开关元件，而导致驱动电路必须制作于硅晶片上，并通过排线连接至液晶显示面板10以控制像素元件12的显示。随着液晶显示面板的尺寸增大，传统的非晶硅薄膜晶体管所具有的开关速度已逐渐不满足使用。为了提升液晶显示面板的显示效果，同时，使驱动电路得以制作在显示面板上来达到轻薄化的需求，必须设法在玻璃基板上制作多晶硅薄膜晶体管。因此，也必须设法在玻璃基板上制作高品质的多晶硅层。请参照图2，其为一典型低温多晶硅制备工艺的示意图。如图2中所示，一非晶硅层120形成于一基板100表面，激光在非晶硅层120的表面形成一熔融层122。此熔融层122下方尚未熔融的非晶硅材料作为结晶所需的晶种(Seed)向上成长形成晶粒126。然而，此工艺所能提供的晶粒126尺寸受限于熔融层122的厚度，而熔融层的厚度往往不及一微米，因此，无法有效提升薄膜晶体管的电性效果。为了提高晶粒的尺寸，请参照图3所示，在一典型侧向结晶(LateralSolidification)工艺中，激光透过掩膜200熔融非晶硅层120的特定区域A，同时，还在此熔融区域A中产生横向的热梯度。此熔融区域A侧边尚未熔融的非晶硅材料作为晶种，往熔融区域A的中央成长以产生较大尺寸的晶粒128。请参照图4所示，其为一典型用于连续侧向结晶(Sequential LateralSolidification，SLS)工艺的掩膜300的示意图。如图中所示，此掩膜300具有多个第一横向狭缝310成行排列于掩膜300上，多个第二横向狭缝320成行排列于掩膜300上，并且，每一个第一横向狭缝310对齐相邻二第二横向狭缝320间的不透光区。请参照图5所示，其为一典型连续侧向结晶工艺的示意图。在第一次激光熔融步骤中(如图中虚线所示)，激光透过掩膜300上的第一横向狭缝310与第二横向狭缝320熔融非晶硅层。同时请参照图6A，由于液态硅的密度(2.53g/cm3)大于固态硅的密度(2.33g/cm3)，因此，熔融硅的表面a落于未熔融硅表面b的下方。硅晶粒沿着热梯度的方向由此熔融区域A1的两侧向中间成长。如图6B所示，由于液态硅的密度大于固态硅的密度，因此，结晶后的硅会在熔融区域A1的中央处产生突起部分c。在第二次激光照射步骤中，如图5所示，掩膜300向右移动约等同于横向狭缝320长度的距离，使移动后的第一横向狭缝310’对准熔融区域A1之间尚未结晶的部分。以使在第一次激光照射步骤中，相对应于相邻第二狭缝320间而受到遮蔽的非晶硅层，在第二次激光照射步骤中受到激光照射熔融。同时请参照图6C所示，掩膜移动之后，原先对准第二狭缝320而熔融的部分非晶硅层120(即图6A中的熔融区域A1)受到掩膜300的遮蔽，而原先受到遮蔽的部分A2受到激光照射熔融。同样的，如图6D所示，由于液态硅的密度大于固态硅的密度，因此，在熔融区域A2的侧边处将形成凹谷部分d，而在熔融区域A2的中央处将产生突起部分c。此形成于多晶硅表面的突起将影响后续绝缘层的覆盖效果，除了可能造成漏电流上升外，甚至可能导致绝缘层的击穿。为了降低此突起的高度，以避免后续工艺的困难，一典型的方法是利用激光全面熔融多晶硅层的表面，使多晶硅层再流动(re-flow)以达到平坦化的目的。然而，此方法也同时也会熔融凹谷部分，而容易造成聚块作用(agglomeration)导致多晶硅层的破洞。于是，本专利技术提供一种应用于连续侧向结晶的掩膜，可以有效降低突起的高度，并且避免聚块作用的导致多晶硅层的破洞。
技术实现思路
本专利技术的目的在于降低连续侧向结晶工艺形成于多晶硅层表面的突起，以改善后续工艺的覆盖效果。为实现所述的目的，本专利技术提供一种用于连续侧向结晶工艺的掩膜，此掩膜包括至少一横向延伸的第一狭缝、至少一横向延伸的第二狭缝、至少一横向延伸的第三狭缝与至少一横向延伸的第四狭缝。其中，第二狭缝位于第一狭缝的延伸方向，并且，第一狭缝的宽度大于第二狭缝的宽度。第四狭缝位于第三狭缝的延伸方向，并且，第四狭缝的宽度大于第三狭缝的宽度。在本专利技术的一实施例中，第三狭缝是沿着第一狭缝的长边，排列于第一狭缝之侧。在本专利技术的一实施例中，第三狭缝是沿着第二狭缝的长边，排列于第二狭缝之侧。此外，本专利技术还提供一种结晶非晶硅层的方法。此方法至少包括下列步骤(a)提供一基板。(b)制作一非晶硅层于基板上。(c)将一掩膜对准基板；此掩膜具有多个横向延伸的狭缝，包括一第一狭缝、一第二狭缝、一第三狭缝与一第四狭缝；其中，第二狭缝位于第一狭缝的延伸方向上，第三狭缝沿着第一狭缝的长边并排于第一狭缝之侧；第四狭缝位于第三狭缝的延伸方向上；并且，第一狭缝的宽度大于第二狭缝的宽度，第四狭缝的宽度大于第三狭缝的宽度。(d)通过此掩膜熔融上述非晶硅层，以在非晶硅层中产生多个第一结晶区域，对应至掩膜上的第一狭缝与第四狭缝。(e)横向移动掩膜或基板，使第二狭缝与第三狭缝对准上述第一结晶区域的中央突起部分。(f)通过掩膜熔融非晶硅层，以降低第一结晶区域的中央突起部分的高度，并且在非晶硅层中产生多个第二结晶区域，对应至掩膜上的第一狭缝与第四狭缝。根据本专利技术，可以局部熔融多晶硅层表面的突起部分，来达到平坦化多晶硅层的目的，以改善后续绝缘层的覆盖效果；并且避免激光照射到多晶硅层表面的凹谷部分，因而可以避免多晶硅层产生破洞。附图说明图1为一典型主动矩阵式液晶显示面板的示意图；图2为一典型低温多晶硅制备工艺的示意图；图3为在一典型侧向结晶(Lateral Solidification)工艺；图4为一典型用于连续侧向结晶(Sequential Lateral Solidification，SLS)工艺的掩膜的示意图；图5为一典型连续侧向结晶工艺的俯视示意图；图6A至图6D为一典型连续侧向结晶工艺的剖面示意图；图7A为本专利技术用于连续侧向结晶工艺的掩膜的一较佳实施例的俯视本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于连续侧向结晶工艺的掩膜，其特征在于包括：　　　　至少一横向延伸的第一狭缝；　　　　至少一横向延伸的第二狭缝，位于所述第一狭缝的延伸方向，并且，所述第一狭缝的宽度大于所述第二狭缝的宽度；　　　　至少一横向延伸的第三狭缝；以及　　　　至少一横向延伸的第四狭缝，位于所述第三狭缝的延伸方向，并且，所述第四狭缝的宽度大于所述第三狭缝的宽度。

【技术特征摘要】
1.一种用于连续侧向结晶工艺的掩膜，其特征在于包括至少一横向延伸的第一狭缝；至少一横向延伸的第二狭缝，位于所述第一狭缝的延伸方向，并且，所述第一狭缝的宽度大于所述第二狭缝的宽度；至少一横向延伸的第三狭缝；以及至少一横向延伸的第四狭缝，位于所述第三狭缝的延伸方向，并且，所述第四狭缝的宽度大于所述第三狭缝的宽度。2.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第三狭缝沿着所述第一狭缝的长边，并排于所述第一狭缝之侧。3.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第三狭缝沿着所述第二狭缝的长边，并排于所述第二狭缝之侧。4.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第三狭缝位于相邻二第一狭缝间，并且所述第四狭缝的宽度大于相邻二第一狭缝的间距。5.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第二狭缝的中心线对准所述第一狭缝的中心线，且所述第三狭缝的中心线对准所述第四狭缝的中心线。6.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第一狭缝的尺寸与所述第四狭缝的尺寸相同。7.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第二狭缝的尺寸与所述第三狭缝的尺寸相同。8.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第一狭缝的宽度至少是所述第二狭缝的宽度的5倍。9.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第四狭缝的宽度至少是所述第三狭缝的宽度的5倍。10.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第一狭缝或所述第四狭缝的宽度至少是所欲形成的晶粒长度除以所述掩膜投影缩小比例的2倍。11.根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于所述第二狭缝是由多个透光区域横向排列而成...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙铭伟，
申请(专利权)人：友达光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]