专利名称：单晶硅膜的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体薄膜的制造方法，更详细说就是涉及激光照射(irradiation)和在被激光照射的具有半导体薄膜的基板上从非晶体或多晶体的薄膜上在希望的位置以希望的尺寸能得到单晶薄膜的单晶硅膜的制造方法。
背景技术：
一般来说利用使用了LCD和有机EL材料的OLED等的核心开关元件的薄膜晶体管(Thin Film Transistor、以后叫做TFT)是所述平板显示器(FlatPanel Display以后叫做FPD)性能中最重要的半导体装置。
作为判断TFT性能的基准的移动度(mobility)和漏电电流(leakagecurrent)等是由电荷运送体移动路径的活性层(active layet)材料的硅(Si)薄膜具有何种状态(state)或何种结构(structure)而决定尺寸的。在现在被商用化的LCD情况下，大部分TFT的活性层是非晶硅(amorphous Si、a-Si)薄膜。
利用了a-Si的a-Si TFT，其移动度是0.5cm2/Vs左右、非常低，所以对制作进入LCD的所有开关元件有限制。这是因为在LCD周边电路用开关元件时，就必须以非常快的速度进行动作，而a-Si TFT不可能实现的缘故。
因此周边电路用开关部件，例如驱动电路(drivercircuit)、各种控制器、数字-模拟-转换器(Digital-Analogue-Converter、DAC)等是由在单晶Si上集成的开关元件构成，以应对驱动LCD所需要的快的速度。相反，在a-Si TFT时，为了在具有开关功能的同时确保图质并表示出必须低的漏电特性，作为象素开关元件是适用的。
利用多晶Si(poly-Si)的TFT，其移动度高，是数十～数百cm2/Vs，所以能产生可应对周边电路用的高的驱动速度。因此在作为基板的玻璃上形成poly-Si的话就不仅象素区域、而是直到周边电路区域都能实现。
因此对形成周边电路就不需要其他必要的部件安装工序，在形成象素区域时能同时形成到周边电路，能期望节减周边电路用的部件费用。
不仅如此，由于有高的移动度，所以能制作比现有a-Si小的TFT，通过集成工序使形成周边电路和象素区域用的线宽度的微细化更容易，能实现比a-Si TFT-LCD高的高析象清晰度。
因为能产生高的电流特性，所以适合于下一代FPD电流驱动型的显示器OLED，最近在玻璃基板上形成poly-Si来制作TFT的研究正积极开展。
为了在玻璃基板上形成poly-Si，把a-Si蒸镀后通过规定的热处理以poly-Si进行结晶是代表的方法，但玻璃基板在600℃以上的高温会变形，所以对基板不给予热损伤而仅使a-Si结晶的激元激光器缓冷(excimer laserannealing、以后叫做ELA)是具有代表性的结晶方法。一般情况下，ELA结晶时是用激光照射a-Si而使a-Si熔化(melting)，使其再凝固(solidification)的同时得到晶质。结晶时晶粒是随机(random)形成的，根据激光照射条件具有数十nm～数μm的多种尺寸。
一般晶粒的尺寸越大则TFT元件的移动度就越大，集成周边电路时能集成的部件范围就变大，所以得到能得到尽可能大晶粒的ELA条件为好，但晶粒的尺寸越变大则晶粒分布的均匀度(uniformity)变大，这招致元件特性均匀度的降低，结果是在可靠性上发生问题。
因此使ELA结晶的poly-Si适用于LCD时是适用在保障均匀度的范围内具有合适尺寸晶粒的poly-Si。但这时由晶粒尺寸的界限而不能制作移动度高的poly-Si TFT，因此集成周边电路也只好受限制。
最近，美国专利第6368945号和第6322625号中发表了边保障均匀度边使晶粒尺寸大的结晶方法，下面说明被叫做顺次侧面凝固(SequentialLateral Solidification、以后叫做SLS)的该方法的原理。
图1是进行SLS工序用的激光装备的概念图，蒸镀有a-Si120的基板110在高的载物台100上通过掩膜140透过激光束130而被照射。这时在掩膜140内能有多种图形。
其代表例是图2a所示窄缝形态的掩膜200。在掩膜200内由宽度220、长度230的多个窄缝形成图形，通过该掩膜当照射一次激光时，通过掩膜的激光以单位线束(beamlet)形态照射，照射的激光能量是使a-Si完全熔化的程度。
图3a表示放大了的一个窄缝。是被激光照射前的状况，编号310表示窄缝330露出区域的宽度，在被激光照射露出前存在a-Si320。图3b表示通过窄缝刚被激光照射后(激光是仅在数十ns左右间照射的被遮断状态)。
这时，露出的区域被熔化、是成为液态硅360的状态，在窄缝的边缘附近液态硅360与a-Si硅340形成边界，在该边界部分形成微细尺寸的poly-Si350。随着时间推移，把poly-Si350作为籽晶(seed)的晶粒成长在窄缝中心部进行。在晶粒的成长过程中由成长速度快的晶粒370把成长速度慢的晶粒的成长遮断，仅一部分晶粒继续成长下去。poly-Si与液态硅的界面380一直在移动，最终如图3d所示在窄缝中央会合。这时成长了的晶粒尺寸392大致是窄缝的一半。窄缝的宽度宽或激光照射后熔化了的硅冷却速度过快时，则发生从窄缝两侧边界处成长起来的晶粒在边界381会合前在液态硅361内生成核。
因为这种情况不是所希望的情况，所以把激光照射条件和基板温度和窄缝形态最优化，使不发生所述核的生成是重要的。
一次照射完成后，把激光束照射位置如图4a那样移动450左右后再次通过窄缝实施二次激光照射。二次照射后、窄缝边界420、421之间变成液态硅460，一次照射后形成的poly-Si区域440以残留的状态再次进行结晶。这时边界421在形成微细poly-Si区域后，其形成poly-Si区域后的poly-S作为籽晶(seed)进行晶粒成长，与此同时，在边界420，以一次照射后形成的晶粒440中除去二次照射后熔化部分之外的区域作为籽晶(seed)进行晶粒成长，最终成为图4c那样的形态。即二次照射后从窄缝两侧对着进行晶粒成长的会合边界470从最初位置491移动由进行二次照射而移动(shift)照射位置的量491的程度。
通过该过程、在扫描(scan)方向上由晶粒长度的增加而晶粒的尺寸变大。二次照射时籽晶结晶和新生成的结晶是以结晶取向不变的状态经过连续成长的，所以看不到边界480。
图5a表示边把所述过程反复进行边在某种程度长度间移动后的情况。是在图5a的下方一直向单方方向进行成长的晶粒以拉长了的形态存在，在成长的前端在窄缝露出以后从各窄缝的边界510和511成长的晶粒的成长界面520和521在液态硅530内成长的过程。
以后扫描过程进行到地点551，a-Si区域550结晶成为图5b。扫描的距离大体是符号580左右，成长了的晶粒的长度相当于所述扫描距离580。因为窄缝与掩膜另外形成图形，所以当在规定的扫描距离间移动时则形成图2b、图2c那样的poly-Si图形。各poly-Si图形具有图5b那样的晶粒结构，但在扫描开始的初期区域由于多个晶粒边相互竞争边成长，所以出现微细晶粒很多的区域即编号560，而且存在晶粒成长长的区域即编号570。实际的实验结果是在大部分情况下编号560时是在1μm以内，对poly-Si图形区域是几乎忽略不计程度的小[Sequential Lateral Solidification of thinsiliconfilms on SiO2、R.S.Sposil and James S.lm、Appl.Phys Lett.69(19)、2864(1996)]。
SLS的优点是通过掩膜的形态能得到多样的图形，对一部分掩膜在形成有TFT通道区域的部分能选择性地形成单晶Si岛(island)区域(美国专利第6322625号)。
因此，若利用这种方法，则能同时实现poly-Si结构元件特性的均匀性和提高性能。
但所述SLS结果得到的Si薄膜若是由方形和六边形等的配列形成的单晶Si阵列(array)和在形成单晶Si时其规范性不符合基板上象素配置以及周边电路的配置设计时，在均匀性上会产生相反效果。
因此，在现有的SLS方法时、就必须使结晶用的掩膜设计与象素和周边电路设计相协调，所以在设计面上有可能产生被限制的面。
在所述SLS方法中若也严格说得到单晶的方法时，则是因为形成单晶Si岛，所以在基板的几处存在晶粒间界，惟有避开所述晶粒间界构成象素和周边电路才能同时期望有优秀的元件特性和均匀度。
结果，若不管何种设计方式(scheme)都想得到均匀度和优秀的元件性能的保证，则通过在整个基板上形成单晶硅方式，或是仅周边电路部培育单晶Si而剩余的象素区域把在a-Si状态下漏电电流低的象素区域和开关特性优良的周边电路用单晶Si形成在象素区域外部的方式来基本防止能诱发不均匀性的自身形成晶粒晶界的方法是终极的解决方法。
发明内容
本发明是为了实现这点，提出在结晶用中使用更简单的掩膜，用容易的方法在希望的位置以希望的尺寸形成单晶Si的方法。
本发明的目的在于提供一种单晶硅膜的制造方法，该方法提高在LCD和OLED上应用的象素或周边电路驱动元件的薄膜晶体管活性层的低温多晶硅的结晶性，能形成单晶硅。
为达到所述目的，本发明单晶硅膜制造方法包括在透明或半透明基板上形成半导体层或金属薄膜的阶段；作为通过激光照射的结晶方法在规定尺寸的基板上形成单晶籽晶区域的阶段；把所述单晶区域作为籽晶(seed)使希望的区域单结晶的阶段。
另外，本发明的制造方法还包括在所述规定尺寸的基板上在通过掩膜的激光照射中，以特定的图形形态照射激光而把激光照射的部分进行一次性结晶的阶段；把所述激光按规定间隔尺寸移动，反复进行一次性结晶部分内的晶粒成长为所述规定距离尺寸的过程的完成一次扫描阶段；使所述一次扫描过程在进行规定距离尺寸后终止形成多晶通道着陆区域阶段；在所述一次扫描终止后把激光束照射位置旋转90度，把在一次扫描过程中在扫描方向上发展长了的晶粒作为籽晶进行二次扫描使其晶粒成长，制作单晶区域进行二次扫描阶段；在把所述二次扫描进行规定距离程度后把形成的单晶区域作为籽晶，在其籽晶的一部分上边反复再次照射激光边扩展单晶区域的阶段。
以上本发明的目的和其他特征及优点等从下面参照的对本发明合适的实施例的以下说明就清楚了。
图1是SLS工序用的热源(激光)、掩膜和试片配置的概念图；图2a是slit图形掩膜，图2b是适用图2a的掩膜后形成的晶体Si图形图2c是图2b的结晶区域被扩大的示意图；图3a～图3d是表示由通过slit的激光照射而被激光照射的区域结晶情况的示意图；图4a～图4c是表示通过slit的激光照射而结晶后在晶粒侧面(lateral)的成长方向上追加结晶的成长过程的概念图；图5a是表示由激光束的移动产生的熔化与凝固的反复中在某一方向上晶粒成长过程的图，图5b是通过图5a所示的工序完成的poly-Si图形岛；图6是表示在图5b完成的poly-Si岛上用于在与某一方向成长进行的方向垂直的方向上进行二次激光扫描，在poly-Si单侧末端的角上照射激光束状况的示意图；图7a～图7c是表示把用激光束拉伸长的poly-Si的一部分用激光束照射，在熔化状态激光束在扫描方向上移动，几乎形成一个晶粒的被图形化的Si岛形成过程的示意图；图8a、图8b是二次扫描时难于得到单晶状况的例子，即籽晶晶粒是两个，向x方向扫描时两个晶粒的成长速度也相似，结果是在Si岛图形内结晶取向形成另外两个区域的情况；图9a～图9g是表示把单晶Si区域作为籽晶、通过追加SLS工序把单晶Si区域扩张的过程的示意图；图10是表示把通过图9a～图9g过程完成的单晶Si区域再次作为籽晶追加SLS、在y方向的相反方向(向下的方向箭头)扩展单晶Si区域方式的示意图；图11a～图11d是表示通过图6、图9和图10的过程在整个基板区域形成单晶Si过程的顺序图；图12a、图12b是作为本发明的另一实施例，为了缩短工序时间把几个单晶Si籽晶区域在多个场所同时形成并在整个基板上从这些单晶Si籽晶区域形成单晶硅区域片的方案；图13a～图13e是本发明的又一实施例，是表示为了进一步缩短工序时间而在整个基板上从单晶Si籽晶区域制作多种图形单晶硅片的图；图14是本发明的再一实施例，是仅把板的单面部分形成单晶而把不必要部分单晶化所花费的工序时间和费用减少的图；图15是本发明的最后一个实施例，是仅把板部的周边电路形成区域形成单晶，而象素区域与板以外的部分以不适用结晶的形态残留成a-Si的图。
编号说明610 poly-Si岛、630、830激光束、640激光束长度、670纵向长度、650激光束宽度、710、711、730、731、870晶粒、740、810 poly-Si区域、751新培育区域、750结晶的区域、800扫描前晶粒晶界、820、821籽晶晶体、850、851、880、881晶粒区域的尺寸
具体实施例方式
下面参照附图对本发明单晶硅膜的制造方法进行详细说明。
为了提高在玻璃和塑料以及绝缘体(insulator)等这种非晶体基板上形成poly-Si或多晶体薄膜时的结晶性同时也确保均匀度，本发明在整个基板上形成单晶或位置被正确控制的单晶片(tile)的方案能根本解决现在技术的问题点。本发明把其代表方法作为方案以a-Si的结晶过程为例进行了说明。
作为为了实现这种发明的原理，是在经过现在SLS过程的poly-Si岛图形上进行与晶粒成长了的方向垂直的追加扫描而形成单晶Si籽晶区域后，通过以后利用该籽晶区域的SLSL在整个基板或为了缩短工序时间而在形成板的部分和周边电路部分这样特定的区域形成单晶Si或单晶Si片。
图6表示在图5b完成的poly-Si岛(横向660、纵向670)610的情况和进行二次扫描用的激光束(长度640、宽度650)630的配置。激光束630在与一次扫描方向垂直的x方向上移动，开始位置是poly-Si图形岛610内单侧的末端。
二次扫描用的激光束长度640一般来说最好与poly-Si图形岛610的纵向长度670几乎相同，在一次终了后二次扫描前把掩膜旋转90度左右或把试片旋转90度左右。
图7a、图7b和图7c更详细表示了二次扫描过程。在此，激光束的宽度650在SLS时通常是数μm左右，在poly-Si图形岛610内成长长的晶粒的宽度也是1～数μm左右。图7a示意表示了poly-Si图形岛内在单侧的末端部分晶粒存在的情况。在晶粒710的情况，是在一次扫描过程中发展长而形成的，晶粒711的情况，是在初期成长过程中没被培育的晶粒。
如前面所言及，晶粒711的情况，是其尺寸在1μm以内非常小。在SLS装备中激光束校正(align)的准确度是亚-μmw左右，所以通过适当的校正，如图7b那样激光束仅能把晶粒710一部分熔化地进行校正(align)。当然晶粒730的情况也是一部分熔化或全体熔化。重要的是，在整个poly-Si图形岛上发展长了的晶粒尺寸(长度和宽度)与激光束尺寸水平(dimensionlevel)相似。
这样在二次扫描的第一次照射后，区域730成为液态，成为了液态的部分再次凝固。这时，籽晶是晶粒710和晶粒731那样非常的小，且大部分籽晶是晶粒710一种，所以当把二次扫描在poly-Si区域740进行时，图7b的poly-Si区域740则通过熔化和凝固过程变为图7c那样的单晶Si区域。当然，晶粒731在二次扫描的第一次照射时被部分熔化时，则在扫描过程中进行成长，但其尺寸非常小，成长速度也如以前在一次扫描过程中表现的那样与晶粒710相比其竞争力弱，所以新培育区域751的尺寸可以忽略不计。看不到二次扫描的第一次照射时被熔化的部分与残留部分的边界760。其原因是籽晶区域710与结晶的区域750具有相同取向(orientation)。
假如激光束的校正准确度不准确或发生在籽晶区域长的晶粒不是一个的最坏情况。若忽略不计在一次扫描过程中形成的下方的小晶粒，则这时籽晶结晶可能成为两个程度(或者是相互成长速度类似)。
图8a和8b表示了这种状况的两次扫描过程。初期两个籽晶晶体820、821当通过激光束830的扫描边使poly-Si区域810消失边完成扫描时，在扫描前晶粒晶界800关联同时poly-Si图形岛由两个晶粒形成。
这时，表示了晶粒870的成长比晶粒871的成长比较有优势，最终晶粒870的区域大的情况。即使这种情况、用于对剩余的基板区域或特定区域进行单晶化的单晶籽晶层也是足够的。其原因是由于各晶粒区域的尺寸(850、851、880、881)是比通过窄缝出来的激光束的宽度充分大，是数十μm左右，所以选择合适的晶粒作为籽晶晶体适用于以后的结晶是好的。
图11a、图11b、图11c、图11d图示了利用所述方式在整个基板上形成单晶Si的方法。
图11a表示从一次扫描激光束1130时产生的poly-Si岛1120单侧的末端边缘进行照射，把二次扫描按图上所示的扫描方向进行而进行到基板1110的单侧末端边缘。
这样，二次扫描后激光束1160到达基板1110的相反一边时，产生长方形的单晶Si籽晶区域1150，剩余区域1140以a-Si状态残留。
然后，如图11c所示，把激光束向单晶Si籽晶区域1150的一部分照射、反复进行熔化和凝固。照射以1170、1171、...、1180的顺序进行，照射路径如1190那样进行。用这种方式最终也如图11d那样在整个基板上形成单晶Si区域。在图11c中，各照射1170、1171根据激光束照射条件把照射区域一次分成几个地方还能缩短工序时间。(例如有一次照射1170和1172，接着移动照射区域照射1171和1173的方式。)这种方法与James 1m等最近提出的“2 shot SLS process”(美国专利第6368945号)有下面的差别性。就是通过向y方向的一次扫描和向x方向的二次扫描制作单晶Si区域，特别是二次扫描时，由于籽晶晶体数几乎少到一至两个程度的，所以能从少数晶体的二次扫描制作单晶区域。这些籽晶区域一旦被形成、就用与James 1m等的“2 shot SLS process”相同的方式进行结晶。结果，出来的结构是James 1m等情况下，是图3所示的poly-Si区域配列的形态，本发明的情况，是出来单晶Si区域。即是在初期用追加形成单晶Si区域的工序而使最终的薄膜微细结构变大。当然，本发明的情况是为了形成单晶区域而要求追加工序(需要一次、二次扫描)，但结果是出来的结构与“2 shot SLS process”不同，具有均匀度和设计自由度非常高的优点，追加的工序如以后说明的其他实施例中那样通过一部分改善而可以补充完善。
图9a～图9g和图10把图11c所示的过程更稍微详细地进行了表示。图9a表示对二次扫描(图11b)时形成的单晶Si区域900把激光束910向逆y方向编号931程度地移动而进行照射的状况。这时，被照射区域包括所有最初的单晶区域921和a-Si区域920，如图9b所示，把两个区域完全合并的区域940熔化。激光照射刚完成后的成长则如图9c所示，存在从已是最初单晶区域的地方成长的区域951和从a-Si区域成长的区域950。
当结晶完了时，如图9d所示，单晶区域961和poly-Si区域960在边界962会合。这样，单晶区域的尺寸成为比用于照射激光而在逆y方向移动的距离931更大，结果是单晶区域变大。这时激光照射条件必须是使编号961和960形成前在图9c熔化的Si区域952内部没有由核生成而形成的晶粒。新形成的单晶区域961由于是从最初单晶的区域900培育出来的，所以观察不到边界(963)。
然后，为了以后的激光照射，虽使激光束在x方向移动来进行照射，但如图9e所示，把激光束970照射的区域与以前形成的区域的一部分稍微重叠地进行，以形成没有972边界效果。这时照射的区域971被熔化，如图9f所示，存在有从单晶区域成长的区域981和从a-Si区域形成的区域980。成长终了时，如图9g所示，单晶区域991与poly-Si区域990会合。这时，可判断事实上观察不到以前形成的单晶区域994与新形成的单晶区域991的边界992和最初的单晶区域900与这些单晶区域的边界993。
其理由是，这些晶粒992、993不是具有相互不同取向(orientation)的晶粒会合而形成的晶粒晶界，都是具有同一晶体取向的缘故。用这种方式在x方向继续扫描，则单晶区域的尺寸变大，当在x方向扫描完成时，一边再次进行逆x方向的扫描一边进行激光照射。图10表示了这种状况。x方向的扫描完成后虽再次把激光照射区域向逆y方向稍微移动进行照射，但可以把单晶区域1020作为籽晶(seed)，同时使poly-Si区域1030熔化。
这样，通过激光1040照射的区域1050就再次反复进行熔化和结晶。当把这种扫描如图11c那样进行时，则最终如图11d所示在整个基板上形成单晶Si。
所述结晶方法是把单晶Si形成在整个基板上的方法。与现有SLS方式相比，该方式的情况是为形成初期的单晶籽晶(seed)区域而在必要的追加工序中稍微增加了工序时间。因此在下面表示用于补充完善它的实施例。
图12a和图12b表示了同时形成几个在一、二次扫描中形成的单晶Si籽晶区域的方法。在基板1200上蒸镀a-Si1210，使用形成有多窄缝图形的掩膜进行激光照射。这时，由于掩膜内形成有几个窄缝图形，所以在激光照射时把一次扫描形成的poly-Si岛(横向1230、纵向1220)1221、1222、1223、1224同时形成，在二次扫描时也同时把x方向进行后在二次扫描中形成的单晶Si区域作为籽晶在逆y方向再次反复进行激光照射过程，就形成图12b那样的单晶Si片1231、1232、1233、1234。这种方式由于1231～1234具有相互不同的取向，所以有各单晶Si片之间产生边界的缺点，但与前面在整个基板上形成单晶Si的方法相比，能把工序时间缩短1/4左右。此时，对板区域比单晶Si片区域小的产品适用时是有用的。
作为又一实施例，有图13a～图13e所示的工序。首先在基板1300上蒸镀a-Si，通过构成有多窄缝图形的掩膜进行激光照射。掩膜1304内有长度1306、宽度1305的窄缝(slit)以各离开间隔1360左右的方式有规律地配置。通过一次扫描(scan)移动的距离与编号1301相同。
一次扫描完成后，以一定的间隔在各区域形成poly-Si岛1311，编号1312仍旧是a-Si状态。然后，在二次扫描(scan)时激光束靠近边界1310与一次扫描方向垂直放置地进行校正(align)后，在x方向进行二次扫描(scan)，但扫描(scan)距离调节为编号1302左右。
这样，把各poly-Si岛(island)内的特定晶粒作为籽晶(seed)在a-Si区域1312区域进行单晶Si的成长，以图13b那样的形态在整个基板上形成在整个薄膜的由poly-Si岛(island)和单晶Si区域1322构成的片。
然后，追加地把单晶区域1322作为籽晶(seed)继续进行扫描(scan)，则如图13c所示，作为poly-Si岛(island)的区域变为单晶Si区域1331，整体上横向1333、纵向1334的单晶Si区域以片的形态形成在整个基板上。这时，事实上观察不到图13b的poly-Si岛(island)与单晶Si区域边界的编号1330。根据扫描方向和能否进行追加步骤(step)而出现图13d和图13e那样的多种单晶Si片形态。
这种方式把图11b所示整个基板的二次扫描长度大幅减少，所以有显著缩短工序时间的优点。当然不在整个基板上形成单晶，但适用于根据板(panel)的尺寸不需要把整个基板形成单晶情况和不要求象单晶Si程度的高质量(quality)的Si薄膜而重要是确保均匀度(uniformity)的产品需要降低费用的情况。
当然，这时片的尺寸1302、1303为了不影响均匀度(uniformity)而需要足够小。
作为再一实施例，如图14，适当调节扫描(scan)方向和数量，仅把在基板1400上形成板(panel)1420的部分(象素区域1440和周边电路区域1430)制作成单晶，其他部分则作为poly-Si片1410形态，能同时缩短工序时间和确保均匀度(uniformity)。
这种方式适用于周边电路开关速度快且板(panel)的尺寸大的产品。
作为最后一个实施例，如图15，在基板1500上蒸镀a-Si1520后，仅把板(panel)1510的周边电路部分1530制作成单晶，象素(pixel)区域1540作为a-Si留下的情况。
这时，把具有低漏电电流的a-SiTFT配置在象素(pixel)部，要求开关速度高的周边部TFT用单晶制作时使用，适用于同时确保显著减少工序时间和象素(pixel)部低漏电电流特性的情况。
所述所有的结晶方法都是对应激光照射方向和校正掩膜的合适的方法，并是用于对应费用、产品特性以及多种设计方案的方法。
通过本发明，通过把现有的SLS形成的poly-Si岛内发展长了的一～两个晶粒作为籽晶晶体，追加激光照射工序而形成单晶Si籽晶区域，把该籽晶区域作为基点能在薄膜的整体或一部分或特定区域上形成单晶Si区域。
这样由于能根本解决均匀度的问题，所以能对应多种产品设计。而且在单晶Si区域上制作板时能对应周边电路的开关速度。
因此，由于集成了周边电路部件，所以减少了组件的部件费用。另外，因为与现有工序不同而适用单晶硅，所以不仅能形成驱动(drive)电路，而且由于能产生可集成到各种接口部件的充分的开关速度，所以最终能形成系统-导通-板，具有比现有的LTPS TFT-LCD产品领域广阔的产品领域。
由于象素部分也有能用a-Si形成的方案，所以能制作在具有低漏电电流特性的同时集成周边电路的产品，工序费用也能大为减少。
由于用单晶硅制作象素部时能产生大电流，所以适合于作为电流驱动型显示器的OLED，能实现低电压驱动。
不仅如此，由于本发明不仅在大型玻璃(glass)上能实现的单晶Si、在Si晶片那样的小型机板上也能实现，所以也能应用在半导体存储集成电路工序中SOI(System-on-insulator)和三维集成电路工序中。
另外，把激光结晶适用于不是Si而是铝(Al)和铜(Cu)的这种配线材料而制作单晶时，还能减少超大规模集成电路中由电迁移(electro-migration)引起的配线不良。
以上通过实施例详细说明了本发明，但本发明并不由实施例限定，具有本发明所属技术领域一般知识，就能不脱离本发明的思想和精神对本发明进行修正或变更。
权利要求
1.一种单晶硅膜的制造方法，其特征在于，包括在透明或半透明基板上形成半导体层或金属薄膜的阶段；用通过激光照射的结晶方法在规定尺寸的基板上形成单晶籽晶区域的阶段；以及把所述单晶区域作为籽晶(seed)而在希望的区域进行单结晶的阶段。
2.如权利要求1所述的单晶硅膜的制造方法，其特征在于，包括在所述规定尺寸的基板上在通过掩膜的激光照射中，以特定的图形形态照射激光而把激光照射的部分进行一次性结晶的阶段；把所述激光按规定间隔尺寸移动，反复进行一次性结晶部分内的晶粒成长为所述规定距离尺寸的过程的完成一次扫描阶段；使所述一次扫描过程在进行规定距离尺寸后终止的形成多晶通道岛区域阶段，在所述一次扫描终止后把激光束照射位置旋转90度，把在一次扫描过程中在扫描方向上发展长了的晶粒作为籽晶进行二次扫描使其晶粒成长，制作单晶区域的进行二次扫描阶段；在把所述二次扫描进行规定距离程度后把形成的单晶区域作为籽晶，在其籽晶的一部分上边反复再次照射激光边扩展单晶区域的阶段。
3.如权利要求2所述的单晶硅膜的制造方法，其特征在于，包括把所述激光照射区域同时用在几个地方，通过一、二次扫描把单晶籽晶区域制作在几个地方的阶段；把所述单晶区域作为籽晶通过追加的扫描，边消耗残留在基板上的多晶或非晶区域边使单晶区域扩张成长，在整个基板上形成单晶片(tile)的阶段。
4.如权利要求3所述的单晶硅膜的制造方法，其特征在于，在通过从所述单晶籽晶区域的追加扫描而扩张单晶区域时，用激光窄缝的多种形态和尺寸以及对激光照射区域扫描方向和校正(align)的多种组合来控制单晶片的尺寸和位置。
5.如权利要求1所述的单晶硅膜的制造方法，其特征在于，结晶区域是整个薄膜或形成半导体装置的部分或形成半导体装置电路区域的部分。
6.如权利要求1所述的单晶硅膜的制造方法，其特征在于，所述绝缘膜是SiOx、SiOxNy、SiNx等Si的氮化膜、氧化膜和用Al、Cu、Ti、W等金属中的一种制成的氮化膜或氧化膜。
7.如权利要求1所述的单晶硅膜的制造方法，其特征在于，所述半导体层是a-Si、a-Ge、a-SixGey、poly-Si、poly-Ge、poly-SixGex中的一种。
8.如权利要求1所述的单晶硅膜的制造方法，其特征在于，金属薄膜是Al、Cu、Ti、W、Au、Ag等金属或这些金属与半导体间的化合物。
9.如权利要求1所述的单晶硅膜的制造方法，其特征在于，所述激光是激元激光。
全文摘要
本发明提供一种制造单晶薄膜的结晶方法。该方法用激光照射(irradiation)并在有被激光照射的半导体薄膜的基板上由非晶或多晶薄膜在希望的位置以希望的尺寸进行。本发明的单晶硅膜制造方法包括在透明或半透明基板上形成半导体层或金属薄膜的阶段；作为通过激光照射的结晶方法在规定尺寸的基板上形成单晶籽晶区域的阶段；把所述单晶区域作为籽晶(seed)在希望的区域进行单结晶的阶段。
文档编号C30B13/00GK1534725SQ20041000138
公开日2004年10月6日 申请日期2004年1月7日 优先权日2003年3月31日
发明者柳明官, 李镐年, 朴宰撤, 金亿洙 申请人:京东方显示器科技公司