用于依序侧向结晶技术的掩膜及激光结晶方法技术

本发明专利技术揭露一种应用于依序侧向结晶技术的掩膜及激光结晶的方法，所述掩膜包括多个平行配置的重复图案，该重复图案包括相邻的矩形或者等边三角形，所述矩形或者三角形为遮光或者透光图案，应用本发明专利技术所揭露的掩膜于ＳＬＳ技术中，由于掩膜上的图案图形对称的概念，可制作至少两种晶粒方向的多晶硅图案。另外，利用控制掩膜上的多个遮光区及透光区图案面积大小，可以得到完美的晶粒边界。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种多晶硅薄膜制备工艺中所使用的掩膜，特别是涉及一种 以依序侧向结晶技术产生一结晶边界分散的多晶硅薄膜的掩膜及利用此掩膜 的激光结晶方法。
技术介绍
薄膜晶体管(Thin film transistor; TFT )已广泛应用在主动式液晶显示器的驱动上，其中根据薄膜晶体管使用的硅薄膜材料通常有非晶硅 (amorphous—silicon)与多晶鞋(poly—silicon)两禾中类型。在液晶显示器的制造中，多晶硅材料具有许多优于非晶硅材料的特性。 多晶硅具有较大的晶粒(grain),使得电子在多晶硅中容易自由移动，所以多 晶硅的电子迁移率(mobility)高于非晶硅。以多晶硅制作的薄膜晶体管，其 反应时间比非晶硅薄膜晶体管快。在相同分辨率的液晶显示器中，使用多晶 硅薄膜晶体管(poly-Si TFT)所占用的基板面积可以比使用非晶硅薄膜晶体 管所占用的基板面积小，而提高液晶面板的开口率。在相同的亮度下，使用 多晶硅薄膜晶体管的液晶显示器(poly-Si TFT LCD)可以采用低瓦数的背光源，达到低耗电量的要求。目前在St及上制作多晶硅薄膜大多利用低温多晶硅制备工艺(Low Te即erature Poly-Silicon, LTPS)。低温多晶硅制备工艺是以准分子激光(Excimer Laser) 作为热源。当激光照射(irradiate)于具有非晶硅薄膜的基板上，非晶硅薄膜 吸收准分子激光的能量而转变成为多晶硅薄膜。依序侧向结晶(Sequential Lateral Solidification, SLS)技术为一 种利用准分子激光退火所开发出的多晶硅形成技术。利用激光透过掩膜产生 特定形状的激光，第一道激光先结晶出侧向成长的晶粒后第二道激光照射区 域与第一道结晶区域重叠一部份，通过照射非晶硅区域，第二道激光所照射 区域的硅薄膜开始熔融后会以第一道结晶多晶硅薄膜为晶种成长出长柱状的 结晶颗粒。请参考图1A，其为一使用依序侧向结晶方法制造多晶硅薄膜的侧面剖 视简图。如图1A所示， 一非晶硅薄膜ll通过化学气相沉积(CVD)或溅射镀膜 法(sputtering)形成于一基板10上。 一掩膜2形成于非晶硅薄膜11的上方。掩 膜2包含多个长条形透光区21及多个长条形遮光区22 (如图1B所示)。 一激光 光源会根据平行于透光区21及遮光区22长条形图案短轴的方向平行步进对非 晶硅薄膜ll进行扫瞄，以在非晶硅薄膜ll上步进照射不同的区域以逐步得到 侧向生长的多晶硅图案。请参考图1C，其为通过掩膜2所得到的多晶硅图案结构示意图。由掩膜2 所得到的多晶硅晶粒边界(grain boundary) lll会垂直于晶粒成长的方向。 TFT的电性在电流沟道平行于晶粒边界时较佳，若电流沟道垂直于晶粒边界时 由于得越过晶粒边界，因此电性较差。制造LTPS TFT时，布线(Layout)的 设计通常不会只有一个方向，但是在SLS工艺中，则会因为上述理由而遭遇到因 具有不同电流沟道方向的TFT，电性有不同均匀性(Uniformity)的问题。因此，如何解决SLS工艺过程中所遭遇到结晶方向所影响的TFT电性不均 匀的问题，为相关业者努力的方向之一。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种多晶硅薄膜的掩膜，以应用于依序侧向结晶 技术，而产生一结晶边界分散的多晶硅薄膜。本专利技术的另一目的在于提供一种应用于依序侧向结晶技术的掩膜，可制 作出至少两种晶粒方向的多晶硅图案。8本专利技术提供一种应用于依序侧向结晶技术的掩膜，具有复数个平行配 置的重复图案，该图案包括一第一单元，由四个矩形相连接而构成，其中该四个矩形依照方位分 别为左上角矩形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且该左上角 矩形的左侧边位于该所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第一单元 的所述左上角矩形与所述右下角矩形为遮光区，且所述右上角矩形与所述左下角矩形为透光区；以及一第二单元，位于所述第一单元的右侧且紧邻该第一单元，所述第二单 元由四个矩形相连接而构成，其中该所述四个矩形依照方位分别为左上角矩 形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且所述左上角矩形的左侧边 位于所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第二单元的左上角矩形与右下角矩形为透光区，且所述第二单元的右上角矩形与左下角矩形为遮光区； 其中，所述第一单元的右上角矩形的右边紧接着所述第二单元的左上角矩形 的左边，且该第一单元的右下角矩形的右边紧接着所述第二单元的左下角矩 形的左边。本专利技术还提供一种一种激光结晶的方法，包括提供一基板，包括有一 非结晶硅薄膜；提供一掩膜，包括 复数个平行配置的重复图案，具有一第一单元，由四个矩形相连接而构成，其中该四个矩形依照方位分别 为左上角矩形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且所述左上角矩 形的左侧边位于所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第一单元的所述 左上角矩形与所述右下角矩形为遮光区，且所述右上角矩形与所述左下角矩 形为透光区；以及一第二单元，位于所述第一单元的右侧且紧邻该第一单元，所述第二单 元由四个矩形相连接而构成，其中所述四个矩形依照方位分别为左上角矩形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且所述左上角矩形的左侧边位于 所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第二单元的左上角矩形与右下角 矩形为透光区，且该所述二单元的右上角矩形与左下角矩形为遮光区；其中，所述第一单元的右上角矩形的右边紧接着所述第二单元的左上角 矩形的左边，且该第一单元的右下角矩形的右边紧接着所述第二单元的左下 角矩形的左边；利用所述掩膜，使所述激光经由所述平行配置的图案，对该非结晶硅薄 膜进行第一次激光退火处理；以及使所述掩膜与所述基板沿平行方向相对移动一距离，并利用该掩膜，再 次使所述激光经由所述平行配置的图案，进行第二次激光退火处理。本专利技术还提供一种应用于依序侧向结晶技术的掩膜，包括复数个平行 配置的重复图案，该所述图案由一第一单元以及一第二单元所构成，所述第 二单元位于所述第一单元的右侧且紧邻所述第一单元；所述第一、第二单元分别由四个等边三角形相连接而构成，其中所述四 个等边三角形依排列由下至上为一第一正立三角形、 一第一倒立三角形、一 第二正立三角形、 一第二倒立三角形构成，且所述第一倒立三角形的左侧边 相接所述第一正立三角形右侧边，所述第二正立三角形的下边连接于所述第 一倒立三角形上边，所述第二倒立三角形的右侧边相接所述第二正立三角形 左侧边；其中所述第一单元的第一倒立三角形与第二倒立三角形为遮光区，且所 述第一单元的第一正立三角形与第二正立三角形为透光区，且所述第二单元 的第一倒立三角形与第二倒立三角形为透光区，且所述第二单元的第一正立 三角形与第二正立三角形为遮光区。本专利技术还提供一种激光结晶的方法，包括提供一基板，包括有一非结 晶硅薄膜；提供一掩膜，包括复数个平行配置的重复图案，具有复数个平行配置的重复图案，所述图案由一第一单元以及一第二单元所构成，所述第二单元位于所述第一单元的右侧且紧邻该第一单元；所述第一、第二单元分别由四个等边三角形相连接而构成，其中所述四个等边三角形依排列由下至上为一第一正立三角形、 一第一倒立三角形、一第二正立三角形、 一第二倒立本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种应用于依序侧向结晶技术的掩膜，其特征在于，具有复数个平行配置的重复图案，该图案包括：　一第一单元，由四个矩形相连接而构成，其中该四个矩形依照方位分别为左上角矩形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且该左上角矩形的左侧边位于该所 述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第一单元的所述左上角矩形与所述右下角矩形为遮光区，且所述右上角矩形与所述左下角矩形为透光区；以及　一第二单元，位于所述第一单元的右侧且紧邻该第一单元，所述第二单元由四个矩形相连接而构成，其中该所述四 个矩形依照方位分别为左上角矩形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且所述左上角矩形的左侧边位于所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第二单元的左上角矩形与右下角矩形为透光区，且所述第二单元的右上角矩形与左下角矩形为遮光区；其中，所述第一单元的右上角矩形的右边紧接着所述第二单元的左上角矩形的左边，且该第一单元的右下角矩形的右边紧接着所述第二单元的左下角矩形的左边。

【技术特征摘要】
1.一种应用于依序侧向结晶技术的掩膜，其特征在于，具有复数个平行配置的重复图案，该图案包括一第一单元，由四个矩形相连接而构成，其中该四个矩形依照方位分别为左上角矩形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且该左上角矩形的左侧边位于该所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第一单元的所述左上角矩形与所述右下角矩形为遮光区，且所述右上角矩形与所述左下角矩形为透光区；以及一第二单元，位于所述第一单元的右侧且紧邻该第一单元，所述第二单元由四个矩形相连接而构成，其中该所述四个矩形依照方位分别为左上角矩形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且所述左上角矩形的左侧边位于所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第二单元的左上角矩形与右下角矩形为透光区，且所述第二单元的右上角矩形与左下角矩形为遮光区；其中，所述第一单元的右上角矩形的右边紧接着所述第二单元的左上角矩形的左边，且该第一单元的右下角矩形的右边紧接着所述第二单元的左下角矩形的左边。2. 根据权利要求1所述的掩膜，其特征在于，所述平行配置的重复图案 彼此间隔一特定距离。3. —种激光结晶的方法，其特征在于包括 提供一基板，包括有一非结晶硅薄膜； 提供一掩膜，包括 复数个平行配置的重复图案，具有一第一单元，由四个矩形相连接而构成，其中该四个矩形依照方位分别 为左上角矩形、左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且所述左上角矩 形的左侧边位于所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第一单元的所述 左上角矩形与所述右下角矩形为遮光区，且所述右上角矩形与所述左下角矩形为透光区；以及一第二单元，位于所述第一单元的右侧且紧邻该第一单元，所述第二单 元由四个矩形相连接而构成，其中所述四个矩形依照方位分别为左上角矩形、 左下角矩形、右上角矩形、右下角矩形，并且所述左上角矩形的左侧边位于 所述左下角矩形的左侧边的右方，其中所述第二单元的左上角矩形与右下角 矩形为透光区，且该所述二单元的右上角矩形与左下角矩形为遮光区；其中，所述第一单元的右上角矩形的右边紧接着所述第二单元的左上角 矩形的左边，且该第一单元的右下角矩形的右边紧接着所述第二单元的左下 角矩形的左边；利用所述掩膜，使所述激光经由所述平行配置的图案，对该非结晶硅薄 膜进行第一次激光退火处理；以及使所述掩膜与所述基板沿平行方向相对移动一距离，并利用该掩膜，再 次使所述激光经由所述平行配置的图案，进行第二次激光退火处理。4. 一种应用于依序侧向结晶技术的掩膜，其特征在于包括复数个平行配置的重复图案，该所述图案由一第一单元以及一第二单元 所构成，所述第二单元位于所述第一单元的右侧且紧邻所述第一单元；所述第一、第二单元分别由四个等边三角形相连接而构成，其中所述四 个等边三角形依排列由下至上为一第一正立三角形、 一第一倒立三角形、一 第二正立三角形、 一第二倒立三角形构成，且所述第一倒立三角形的左侧边 相接所述第一正立三角形右侧边，所述第二正立三角形的下边连接于所述第 一倒立三角形上边，所述第二倒立三角形的右侧边相接所述第二正立三角形 左侧边；其中所述第一单元的第一倒立三角形与第二倒立三角形为遮光区，且所 述第一单元的第一正立三角形与第二正立三角形为透光区，且所述第二单元 的第一倒立三角形与第二倒'立三角形为透光区，且所述第二单元的第一正立 二角形与第二正立三角形为遮光区。5. 根据权利要求4所述的掩膜，其特征在...

【专利技术属性】
技术研发人员：张茂益，张志雄，
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[]