TWI524384B - 薄膜層之高產能結晶化 - Google Patents

薄膜層之高產能結晶化 Download PDF

Info

Publication number
TWI524384B
TWI524384B TW095130162A TW95130162A TWI524384B TW I524384 B TWI524384 B TW I524384B TW 095130162 A TW095130162 A TW 095130162A TW 95130162 A TW95130162 A TW 95130162A TW I524384 B TWI524384 B TW I524384B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
film
laser beam
portions
length
width
Prior art date
Application number
TW095130162A
Other languages
English (en)
Other versions
TW200713424A (en
Inventor
埃恩詹姆士Ｓ
Original Assignee
紐約市哥倫比亞大學理事會
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 紐約市哥倫比亞大學理事會 filed Critical 紐約市哥倫比亞大學理事會
Publication of TW200713424A publication Critical patent/TW200713424A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI524384B publication Critical patent/TWI524384B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/01—Manufacture or treatment
    • H10D86/021—Manufacture or treatment of multiple TFTs
    • H10D86/0221—Manufacture or treatment of multiple TFTs comprising manufacture, treatment or patterning of TFT semiconductor bodies
    • H10D86/0223—Manufacture or treatment of multiple TFTs comprising manufacture, treatment or patterning of TFT semiconductor bodies comprising crystallisation of amorphous, microcrystalline or polycrystalline semiconductor materials
    • H10D86/0229—Manufacture or treatment of multiple TFTs comprising manufacture, treatment or patterning of TFT semiconductor bodies comprising crystallisation of amorphous, microcrystalline or polycrystalline semiconductor materials characterised by control of the annealing or irradiation parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D86/00—Integrated devices formed in or on insulating or conducting substrates, e.g. formed in silicon-on-insulator [SOI] substrates or on stainless steel or glass substrates
    • H10D86/01—Manufacture or treatment
    • H10D86/021—Manufacture or treatment of multiple TFTs
    • H10D86/0251—Manufacture or treatment of multiple TFTs characterised by increasing the uniformity of device parameters
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/34—Deposited materials, e.g. layers
    • H10P14/3402—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition
    • H10P14/3404—Deposited materials, e.g. layers characterised by the chemical composition being Group IVA materials
    • H10P14/3411—Silicon, silicon germanium or germanium
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/38—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
    • H10P14/3802—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H10P14/3808—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H10P14/381—Beam shaping, e.g. using a mask
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/38—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
    • H10P14/3802—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H10P14/3808—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth using laser beams
    • H10P14/3816—Pulsed laser beam
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/20—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials
    • H10P14/38—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of semiconductor materials characterised by treatments done after the formation of the materials
    • H10P14/3802—Crystallisation or recrystallisation of non-monocrystalline semiconductor materials, e.g. regrowth
    • H10P14/382—Scanning of a beam

Landscapes

  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

薄膜層之高產能結晶化
本發明涉及薄膜層之雷射結晶化，特別是薄膜層之高產能結晶化系統及方法。
近年來，係研究出使一非晶(amorphous)或多晶(polycrystalline)半導體薄膜結晶化或增進其結晶性之多種技術。此種結晶薄膜層係用以製造多種裝置，例如：影像感測元件以及主動矩陣式液晶顯示器(AMLCD)裝置。在後者，薄膜電晶體(TFTs)之規則陣列係製造於一適當之透明基板上，且每一個電晶體係作為一個像素控制器。
結晶的半導體薄膜(例如矽薄膜)係利用多種雷射處理而使其提供液晶顯示器之像素，該些雷射處理包括準分子雷射退火(ELA)及連續橫向結晶(SLS)處理。SLS係適合於處理用於AMLCD裝置及有機發光二極體(OLED)裝置之薄膜層。
於ELA中，薄膜之一部位係以一準分子雷射照射，以部分熔化該薄膜，而其會接著進行結晶化。此處理通常會使用一長且窄的雷射束形狀，並連續地於基板上移動，因而使得雷射束在單一次掃瞄通過表面時即可能照射整個半導體薄膜層。ELA會產生小晶粒之多晶薄膜，然而，此方法經常出現微結構非均一性之情況，此乃因為脈衝間能量密度波動及/或非均一束強度分佈所致。「第1A圖」係繪示 由ELA所獲得之隨意排列的微結構。矽薄膜係照射多次而產生具有均一晶粒大小之隨意排列的多晶薄膜。此圖以及接續之圖示並未按照比例繪示，僅用以說明其性質。
SLS係為一脈衝雷射結晶化處理，而可產生在基板上具有大且均一之晶粒的高品質多晶薄膜，且基板可為不耐熱之玻璃及塑膠基板。示範之SLS處理及系統係描述於共同擁有之美國專利第6322625、6368945、6555449及6573531號，其全文係於此處併入而作為參考。
SLS利用可控雷射脈衝以熔化基板上非晶或多晶薄膜之一部位。薄膜之熔化部位接著橫向結晶成為一具方向性結晶之橫向圓柱狀微結構，或是多個控制位置之大型單一結晶部位。一般來說，熔化/結晶之處理係利用大量的雷射脈衝而於大型薄膜層之表面上連續地重複進行。在基板上經處理之薄膜則接著用以產生一大型基板，或是甚至分割而製造多個顯示器。「第1B~1D圖」係顯示利用SLS而在具有不同微結構之薄膜內的TFTs之概要圖示。
當一多晶材料用於製造具有TFTs之元件時，載子(carrier)在TFT通道中傳輸之總阻抗係受到阻障(barrier)之組合的影響，而該些阻障係為載子在一特定電位作用下而必須通過之處。在經過SLS處理之材料中，若載子垂直移動於多晶材料之晶粒長軸，則載子會通過許多晶界(grain boundary)，因而相對於其平行移動於晶粒長軸而會遭受到較高之阻抗。因此，一般來說，於SLS處理之多晶薄膜上製造之TFT元件的效能係取決於通道中的 薄膜之微結構，以及相對於薄膜晶粒長軸之關係。
然而，傳統的ELA及SLS技術係受限於雷射脈衝各個照射之間的差異。每一個用於熔化薄膜之一部位的雷射脈衝通常相對於用於熔化薄膜之另一部位的另一雷射脈衝而具有不同的能通量(energy fluence)。因此，此因素可能會導致遍及顯示器之區域的再結晶薄膜部位會具有略微不同之效能表現。舉例來說，在薄膜之相鄰區域的連續照射過程中，第一部位以具有一第一能通量之第一雷射脈衝進行照射；第二部位以具有一第二能通量之第二雷射脈衝進行照射，且第二能通量至少與第一雷射脈衝之能通量具有些微差異；第三部位以一具有一第三能通量之第三雷射脈衝進行照射，且第三能通量係至少與第一及第二雷射脈衝之能通量具有些微差異。半導體薄膜中經過照射及結晶的第一、第二及第三部位彼此之最終能量密度至少具有某些程度之不同，此乃因為照射鄰近部位之連續束脈衝的能通量差異所致。
熔化薄膜不同部位之雷射脈衝的能通量及/或能量密度之差異會導致結晶部位的品質及效能的變異。當TFT元件於該些以具有不同能通量及/或能量密度之雷射束脈衝照射並結晶之部位上接續進行製造時，可以偵測到其效能上的差異；因而在顯示器上之相鄰像素所提供之相同顏色卻呈現出彼此並不相同。薄膜層之相鄰部位的不均勻照射所產生之另一結果係為該些部位其中之一的像素與另一連續部位之像素之間的過渡情形在由該薄膜所產生之顯示器 明顯可見。此乃因為兩相鄰部位之能量密度不同，因此在各部位的邊緣彼此之間具有懸殊差別。因此，係期望在SLS處理中具有結晶品質與遍及薄膜層之一致性。
SLS系統於商業上使用之可能成功性係關於所欲產生之微結構的產能。產生具有微結構之薄膜所需的能量及時間亦關於產生該薄膜之成本花費，一般來說，可更快速、更有效率的生產該薄膜，且在一定時間內可產生更多的薄膜，因而使其具有較高的生產率，並因而產生較高之收益。
本發明描述薄膜層之高產能且為具方向性及均一性(例如：雙照射；2-shot)結晶化之系統及方法。
在本發明之一態樣中，處理一薄膜之方法包括：界定在薄膜中被結晶之多個分隔部位，而薄膜係設置於基板上，且可受雷射誘導而熔化；產生一序列之雷射脈衝，其係具有一足以在該薄膜一照射部位處熔化並通過該薄膜全部厚度之通量，且每一脈衝形成一具有一長度及一寬度之線型雷射束；在一第一掃瞄中，以一序列之雷射脈衝連續掃瞄薄膜，且雷射脈衝係具有一選定速率而使得每一脈衝照射並熔化一相應之分隔部位的一第一部分，其中第一部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；以及在一第二掃瞄中，以一序列之雷射脈衝連續掃瞄薄膜，且雷射脈衝係具有一選定速率而使得每一脈衝照射並熔化一相應之分隔部位的一第二部分，其中在各分隔部位之第一及第二部分 係部分地重疊，且其中第二部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶，該些結晶係相應於第一部分之一或多個橫向生長結晶而延伸。
一或多個實施例包括一或多個下述特徵。在第一及第二掃瞄之間反轉掃瞄方向。針對相應於一序列之雷射脈衝的薄膜進行多次連續掃瞄，且每一次掃瞄係照射每一分隔部位之一部分，而此部分係部分地重疊於此部位之一先前照射部分。
在每次掃瞄之間反轉掃瞄方向。在至少一分隔部位中製造至少一薄膜電晶體。在多個分隔部位中製造多個薄膜電晶體。界定多個分隔部位之步驟包括界定每一個分隔部位之一寬度，而此寬度係至少與欲於部位中製造之一元件為相同尺寸。界定多個分隔部位之步驟包括界定每一個分隔部位之一寬度，而此寬度係至少與欲於部位中製造之一薄膜電晶體的一寬度相同。將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度，此程度係小於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度。將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度，此程度係小於等於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度的90%。將每一分隔部位之該第一與第二部分重疊一程度，此程度係大於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度，並小於橫向生長長度之兩倍。將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度，此程度係大於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度的110%，並小於橫向生長長度之190 %。將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度，此程度係選擇以提供分隔部位一組既定結晶特性。此組既定結晶特性係適用於一像素薄膜電晶體(pixel TFT)之一通道部位。該些分隔部位係以非晶(amorphous)薄膜而分隔。該些分隔部位係以多晶(polycrystalline)薄膜而分隔。線型雷射束之長度相對於寬度的之深寬比(aspect ratio)至少為50。線型雷射束具有一長度相對於寬度之高達2×105的深寬比。線型雷射束之長度係至少與基板之一長度的一半相同。線型雷射束之長度係至少與基板之一長度相同。線型雷射束之長度係介於約10~100公分之間。利用一遮罩、一狹縫及一直邊(straight edge)而使一序列之脈衝中的每一脈衝成形。利用聚焦光學儀器而使一序列之脈衝中的每一脈衝成形。線型雷射束之通量沿著其長度而具有小於約5%之變異。薄膜包括矽。
在本發明之另一態樣中，處理一薄膜之方法包括：(i)界定於薄膜中被結晶之至少第一及第二部位；(ii)產生一序列之雷射脈衝，且雷射脈衝的通量足以熔化該薄膜一照射部位處之全部厚度的薄膜，每一脈衝形成一具有一長度及一寬度之線型雷射束；(iii)以此序列脈衝中的一第一雷射脈衝照射並熔化第一部位之一第一部分，第一部位之第一部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；(iv)以此序列脈衝中的一第二雷射脈衝照射並熔化第二部位之一第一部分，第二部位之第一部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；(v)以此序列脈衝中的一第三雷射脈衝照射並 熔化第二部位之一第二部分，第二部位之第二部分係重疊第二部位之第一部分，且在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；以及(vi)以此序列脈衝中的一第四雷射脈衝照射並熔化第一部位之一第二部分，第一部位之第二部分係重疊第一部位之第一部分，且在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶。
一或多個實施例包括一或多個下述特徵。第一界定部位之第二部分的一或多個橫向生長結晶係為第一界定部位之第一部分的一或多個橫向生長結晶之延伸部分。在至少第一及第二部位其中之一中製造至少一薄膜電晶體。界定第一及第二部位之一寬度，且此寬度至少與欲於此部位中製造之一元件相同。界定第一及第二部位之一寬度，且此寬度至少與欲於此部位中製造之一薄膜電晶體之一寬度相同。將每一第一及第二部位之第一與第二部分重疊一程度，此程度係小於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度。將每一第一及第二部位之第一與第二部分重疊一程度，此程度係小於等於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度的90%。將每一第一及第二部位之第一與第二部分重疊一程度，此程度係大於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度，並小於橫向生長長度之兩倍。將每一第一及第二部位之第一與第二部分重疊一程度，此程度係大於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度的110%，並小於橫向生長長度之190%。將每一第一及第二部位之第一與第二部分重疊 一程度，此程度係選擇以提供每一第一及第二部位一組既定結晶特性。此組既定結晶特性係適用於一像素薄膜電晶體(pixel TFT)之一通道部位。以上述順序執行此方法。第一及第二部位係以非結晶薄膜而分隔。第一及第二部位係以多晶(polycrystalline)薄膜而分隔。相應於線型雷射束而移動薄膜。在照射第一及第二部位之第一部分時，以相應於線型雷射束之一方向而掃瞄薄膜，並在照射第一及第二部位之第二部分時，以相應於線型雷射束之一相反方向而掃瞄薄膜。線型雷射束具有一長度對寬度至少為50的深寬比(aspect ratio)。線型雷射束具有一長度對寬度高達2×105的深寬比。線型雷射束之長度係至少與基板之一長度的一半相同。線型雷射束之長度係至少與基板之一長度相同。線型雷射束之長度係介於約10~100公分之間。利用一遮罩、一狹縫及一直邊(straight edge)而使此序列脈衝中的每一脈衝成形。利用聚焦光學儀器而使此序列脈衝中的每一脈衝成形。線型雷射束之一通量係沿著其長度而具有小於約5%之變異。薄膜包括矽。
在本發明之另一態樣中，處理一薄膜之系統包括：一雷射源，係提供一序列之雷射脈衝；雷射光學儀器，使一雷射束成形為一線型雷射束，且線型雷射束具有在一照射部位足以熔化通過薄膜之厚度的一通量，而線型雷射束更具有一長度及一寬度；一台座，係用以支撐薄膜，並可以朝至少一方向轉移；以及一記憶體，用以儲存一組指令。上述指令包括：界定於薄膜中被結晶之多個分隔的部位； 在一選定速率下，相應於此序列雷射脈衝而於台座上第一次連續轉移薄膜，則每一脈衝照射並熔化一相應分隔部位之一第一部分，其中第一部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；以及在一選定速率下，相應於此序列雷射脈衝而於台座上第二次連續轉移薄膜，則每一脈衝照射並熔化一相應分隔部位之一第二部分，其中在各分隔部位中之第一及第二部分係部分地重疊，而其中第二部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶。
一或多個實施例包括一或多個下述特徵。記憶體更包括在第一及第二次掃瞄之間反轉掃瞄方向之指令。記憶體更包括相應於此序列雷射脈衝，而多次連續轉移台座之指令，且在每一次掃瞄中照射每一分隔部位之一部分，而此部分與此部位之一先前照射部分係為部分地重疊。記憶體更包括在每一次掃瞄之間反轉掃瞄方向之指令。記憶體更包括界定每一個分隔部位之一寬度的指令，而此寬度係至少與欲於此部位中製造之一元件的一寬度相同。記憶體更包括界定每一個分隔部位之一寬度的指令，而此寬度係至少與欲於此部位中製造之一薄膜電晶體的一寬度相同。記憶體更包括將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度的指令，此程度係小於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度。記憶體更包括將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度的指令，此程度係小於等於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度的90%。記憶體更包括將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度 的指令，此程度係大於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度，並小於此橫向生長長度之兩倍。記憶體更包括將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度的指令，此程度係大於第一部分之一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度的110%，並小於此橫向生長長度之190%。記憶體更包括將每一分隔部位之第一與第二部分重疊一程度的指令，此程度係選擇以提供分隔部位一組既定結晶特性。此組既定結晶特性係適用於一像素薄膜電晶體(pixel TFT)之一通道部位。雷射光學儀器使線型雷射束成形而具有長度對寬度至少為50之深寬比。雷射光學儀器使線型雷射束成形而具有高達2×105之長度相對於寬度的一深寬比。雷射光學儀器使線型雷射束成形而至少與薄膜之一半長度為相同尺寸。雷射光學儀器使線型雷射束成形而至少與薄膜之一長度為相同尺寸。雷射光學儀器使線型雷射束成形而具有介於約10~100公分之一長度。雷射光學儀器為一遮罩、一狹縫及一直邊(straight edge)的至少其中之一。雷射光學儀器包括聚焦光學儀器。雷射光學儀器使線型雷射束成形而具有一通量，此通量係沿著其長度具有小於約5%之變異。薄膜包括矽。
在本發明之另一態樣中，一薄膜層包括：結晶薄膜之列，係定位並按一定尺寸製作，使得TFTs(薄膜電晶體)之行及列可於之後在結晶薄膜之該些列中製造，並具有適用於一TFT的一通道部位之一組既定結晶品質；以及未處理薄膜之列，係位於結晶薄膜之該些列之間。於一或多個 實施例中，未處理薄膜之該些列包括非晶(amorphous)薄膜。於一或多個實施例中，未處理薄膜之該些列包括多晶薄膜。
本發明所描述之系統及方法係提供一使薄膜結晶部位具有較佳結晶品質及一致性之結晶部位，並同時增加結晶處理之產能。
高產能且具方向性及均一性之結晶化係利用線性掃瞄(line-scan)之連續橫向結晶過程，其係提供於基板上有效之薄膜層處理，於下方會再詳述之。薄膜層僅在需要高度排列結晶之元件(例如：像素薄膜電晶體；pixel TFTs)的部分薄膜上產生具方向性及均一性之結晶化。沒有元件位於其上或是較佳以其他結晶技術進行處理之薄膜部位則不需根據本發明之一或多個實施例進行結晶化。在部分實施例中，利用線性掃瞄SLS而處理一長列之薄膜層，並利用僅處理該些需要之部位的照射系統，因而在某種程度上增加產能。注意此處所指為矽或半導體薄膜，但是亦可用於處理任何可受到雷射誘導而熔化-結晶化之薄膜層。
「第2圖」係繪示根據部分實施例而在相應於TFT通道之限定部位而進行結晶化，且在其他部位不進行處理之薄膜層200。薄膜包括結晶矽225之列(column)，以及未處理矽210之列，該些列係定位並按尺寸製作而使得TFTs之行(row)及列(column)可以於之後在結晶矽225之列的部位230中製造。未處理部位210可以為未結晶矽 (如：非晶矽)，或可以為在前一處理步驟中產生之多晶矽。
雖然所繪示之未處理矽及結晶矽之列的寬度約略相同，但是亦可根據於元件中製造之TFTs所期望之密度及位置而改變其列寬度及相對間隔。以平板顯示器為例，相較於TFTs之尺寸，TFTs之間通常需要一較大之間隔。於此例中，所製造的結晶矽225之列係實質窄於未處理矽210之列，此係更進一步增進處理薄膜之效率，因為大部分之薄膜不需要進行結晶化。舉例來說，一種2英吋QVGA顯示器(320x240)具有約20μm寬度的TFTs列(其係根據目前的設計規則)，而其係包括通道寬度及源極和汲極部位。該些列係具有約127μm之空間週期性(spatial periodicity)，因此，每一個TFT列之間至少有約100μm來作為未處理矽，而不會造成對顯示器效能之不利影響。或者，針對一15英吋UXGA顯示器(1280x960)(例如：筆記型電腦顯示器)，TFT列寬度約為30μm，並具有約238μm之空間週期性。利用高產能線性掃瞄SLS技術可使得薄膜結晶化之產能大幅增加。
值得注意的是，於「第2圖」所示之實施例中，TFT之最短長度(shortest dimension；通道長度)係可選擇地排列平行於晶粒之方向。此種排列之原因係與微結構之細部構造有關：形成長且平行之晶界會使得電流更容易流經通道。
「第3圖」係顯示根據部分實施例之半導體薄膜的高產能結晶化之方法300流程圖。首先，界定出將被結晶之 部位(步驟310)，且界定出之部位係相應於製造TFTs(如：像素薄膜電晶體)之列，而列寬度及間隔係根據最終利用此薄膜製造之元件的需求而做選擇。
接著，薄膜於界定出之部位形成結晶(步驟320)，其係利用線性掃瞄SLS處理薄膜，以形成延長(elongated)之結晶，於下方會更詳細描述之。
之後，則於該些界定部位中製造TFTs(步驟330)，此可藉由矽島(silicon island)生成而達成之，其中薄膜係藉由蝕刻而移除除了製造TFTs之部位(例如：「第2圖」中的部位230)以外的多餘矽。然後，殘留的「島」利用該技術領域習知之技術而形成主動式薄膜電晶體(active TFT)，其係包括如「第1A圖」所示之源極及汲極接觸部位。
線性掃瞄SLS可以應付SLS系統中的脈衝非均一性，以及對於薄膜均一性及最終元件效能產生不利影響之問題。半導體薄膜中品質的缺陷及變異會影響TFT元件之品質，控制薄膜缺陷或變異之本質及位置能夠降低其對最終TFT元件之影響。
於部分實施例中，線性掃瞄SLS處理係利用一維(1D)投影系統以產生一長且高深寬比(aspect ratio)之雷射束，其長度通常為1~100公分，且例如為一線型雷射束(line beam)。而其長度對寬度之深寬比係為約大於等於50，例如為高達100、或500或1000或2000或10000或高達2x105或更高。於一或多個實施例中，寬度係為Wmin及Wmax之平均值。雷射束於其後緣之長度在部分之線性掃瞄SLS中 並未清楚界定之，舉例來說，由於能量在長度之後端會產生波動並緩慢下降，而此處所指之線型雷射束之長度係為具有一實質均一能量密度之線型雷射束長度，例如：沿著雷射束長度之平均能量密度或能通量之5%內。另外，此長度亦可為具有足夠能量密度以進行此處所述之熔化及結晶步驟的雷射束長度。
於線性掃瞄SLS中，高深寬比之雷射束的長度係較佳至少約為單一顯示器(例如液晶或OLED顯示器)之大小，或是多個顯示器之大小，或較佳為可產生多個顯示器之基板的大小。其係為有益的，因為其降低或去除在薄膜中照射區域之任何界線。當需要在薄膜上進行多次掃瞄時，會出現接合之人為產物(stitching artifact)，其在液晶或OLED顯示器中係無法看見。雷射束長度亦可適用於製備用於行動電話顯示器之基板，例如：用於2英吋對角線之行動電話，或是10~16英吋對角線之桌上型電腦(具有深寬比2：3、3：4或其他常見比例)。
當處理具有固有非均一性之雷射束時，利用長且窄之雷射束的結晶化係提供其有利條件。舉例來說，沿著雷射脈衝之長軸的任何非均一性將會固有地平緩，並在一大於眼睛所能察看之距離則會變得模糊。藉由使得長軸長度更長(例如：大於所製造之液晶或OLED顯示器之大小)，則於雷射掃瞄邊緣突然的改變在所製造之顯示器中並不明顯。
利用長且窄之雷射亦會額外地降低於短軸之任何非均一性的效應，其係由於顯示器中各個TFT元件係設置於以 至少部分脈衝而結晶化之區域。換句話說，沿著短軸之非均一性等級係小於單一TFT元件之非均一性等級，因此不會造成像素亮度之差異。
利用一線型雷射束而對薄膜層進行SLS處理之示範方法係參照「第4~6圖」而描述之。「第4圖」係顯示一半導體薄膜(例如在「具方向性」結晶化之間的一非晶矽薄膜)之一部位140，以及在一矩形部位160之一照射雷射脈衝。雷射脈衝熔化薄膜之部位160，而熔化部位之寬度係指稱為一「熔化區寬度(MZW)」。值得注意的是，雷射照射部位160在「第4圖」中並未按照尺寸繪製，而此部位之長度係遠大於其寬度，如線145、145’所指。此允許薄膜中非常長之部位會被照射，舉例來說，係等於或長於由此薄膜所產生之顯示器的長度。於某些實施例中，雷射照射部位的長度橫跨多個元件或甚至是基板的寬度或長度。利用適當的雷射源及光學儀器，可能可以產生1000mm長度的雷射束，例如：第五代基板之尺寸或更長。一般來說，雷射束之寬度係夠窄，而使得雷射照射之通量足夠高而可完全熔化照射部位。於某些實施例中，雷射束之寬度係夠窄而避免結晶中的成核現象，其會於熔化部位中隨後生長。雷射照射圖形(pattern)，例如：由雷射脈衝所定義之圖像，係利用此處所述之技術而形成。舉例來說，脈衝係藉由一遮罩或狹縫而形成。另外，脈衝亦可利用聚焦光學儀器而形成。
在雷射照射之後，熔化的薄膜在部位160之固體邊界而開始結晶，並持續往內朝向中心線180而結晶，進而形 成結晶，如：示範結晶181。結晶生長的距離，亦即所指稱之特有橫向生長長度(特有LGL)，係為薄膜組成、薄膜厚度、基板溫度、雷射脈衝特性、緩衝層材料、遮罩結構等之函數，其係定義為LGL，且其係僅有在過冷液體中而發生固體成核現象時，才會限制其橫向生長。舉例來說，厚度為50nm的矽薄膜之一般特有橫向生長長度為約1~5μm或約2.5μm。當生長受到其他生長前端(growing front)之限制，如此處之實例，兩個前端接近中心線180，則LGL可能會小於特有LGL。於此例中，LGL通常約為熔化區之一半寬度。
橫向結晶會造成晶界之「位置控制之生長(location-controlled growth)」，以及具有所期望之結晶定位的延長結晶。此處所指之「位置控制之生長」係定義為利用特定雷射束照射步驟而控制晶粒及晶界之位置。
在部位160照射並接續橫向結晶後，則矽薄膜可以朝著結晶生長之方向而推進一距離，而此距離係小於橫向結晶生長長度(例如：小於等於橫向生長長度之90%)。一接續之雷射脈衝則導向矽薄膜之一新的區域，且為了製造具方向性之結晶(例如：沿著一特定軸而具有顯著延伸之結晶)，接續之脈衝較佳係實質重疊已結晶之區域。藉由將薄膜推進一短距離，先前雷射脈衝所產生之結晶則作為相鄰材料之接續結晶的晶種(seed crystal)。藉由重複將薄膜推進一短距離之步驟，以及於每個步驟中以雷射脈衝照射薄膜，則結晶會橫越薄膜而朝橫向生長，而其朝向薄膜相應於雷射脈衝而移動之方向。
「第5圖」係顯示在重複數次移動薄膜，且以雷射脈衝照射之動作後薄膜之部位140。由圖清楚可見，在經過數個脈衝照射之區域120已形成延長之結晶，而其生長方向係實質垂直於照射圖形的長度。實質垂直之意義係為大多數晶界130所形成的線係可延伸而與以虛線所示之中心線180相交。
「第6圖」係顯示結晶已大致完成之薄膜的部位140。結晶係繼續朝向薄膜相對於照射部位之移動方向而生長，藉此形成一多晶部位。薄膜較佳係相對於照射部位(例如：部位160)而以實質相同距離繼續推進。重複移動且照射薄膜直到照射區域到達薄膜之多晶部位的邊緣。
利用數個雷射脈衝以照射一部位，即薄膜在各雷射脈衝之間具有一小段轉移距離，則可產生具有高度延伸、低缺陷密度晶粒之薄膜。此種晶粒結構戲稱為「具方向性」，此乃因為晶粒以一清楚可識別之方向排列定位。欲獲知更多細節，請參照美國專利第6322625號，此處將其全文併入以供參考。
另一可供選擇之照射計畫，此處稱之為「均一晶粒連續橫向結晶化」或是「均一SLS」，其係可用於製備一均一的結晶薄膜，其特徵在於橫向延伸結晶之重複列。結晶計畫包括將薄膜推進一大於橫向生長長度之距離，例如：δ>LGL，其中δ係為脈衝之間的轉移距離，並且小於兩倍的橫向生長距離，例如：δ<2LGL。均一之結晶生長係參照「第7A~7D圖」而描述之。
參照「第7A圖」，第一照射係以一具有窄(例如小於 兩倍之橫向生長長度)且長(大於10mm及等於或大於1000mm)的雷射脈衝束而於薄膜上進行，而雷射脈衝束之能量密度係足以完全熔化該薄膜。結果，暴露於雷射束之薄膜(「第7A圖」所示之部位400)係完全熔化並接著結晶化。於此例中，晶粒由未照射部位及熔化部位之間的界面420而橫向生長。選擇雷射脈衝寬度，而使得熔化區域寬度小於約兩倍的特有LGL，由固體/熔化界面生長的晶粒係約略於熔化部位之中央處(例如：於中心線405)而彼此抵觸，則橫向生長停止。而兩個熔化前端於約略中心線405之抵觸係在熔化溫度轉變為足夠低而引起成核現象之前。
參照「第7B圖」，在移動一至少大於LGL且小於兩倍LGL之既定距離δ後，基板的第二部位400’以一第二雷射脈衝束而進行照射。基板之位移δ係有關於雷射脈衝束所期望之重疊程度，當基板位移變大，則重疊程度變小。擁有小於約90%且大於10%之LGL的雷射束重疊程度係為有利且較佳的。重疊部位以括弧430及虛線435表示。暴露於第二雷射脈衝束照射之薄膜部位400’係完全熔化並結晶。於此實例中，以第一照射脈衝而生長之晶粒係作為由第二照射脈衝所生長之晶粒橫向生長之晶種。「第7C圖」係繪示具有在一橫向生長長度之外而橫向延伸之結晶的部位440。因此，一個延長之結晶列係平均由兩個雷射束照射所形成。由於係需要兩個照射脈衝以形成橫向延伸結晶之列，因此此步驟亦稱之為「雙照射步驟(two shot process)」。照射係連續通過基板以產生多個橫向延伸結晶 列。「第7D圖」係繪示在多次照射之後基板的微結構，並描繪出橫向延伸結晶之多個列。
因此，於均一SLS中，薄膜係利用少量的脈衝(如：兩次)而照射並熔化，其係相對於「方向性」薄膜而橫向重疊更加限制的程度。在熔化部位內所形成之結晶較佳係橫向生長，並具有相似的定位，且在薄膜之特定照射部位內而彼此相接。照射圖樣之寬度係較佳選擇而使得結晶生長不包括成核。於此例中，晶粒並無顯著延伸，然而，它們擁有均一的尺寸及定位。為獲知更多細節，請參見美國專利第6573531號，此處將其全文併入以做參考。
習知之線性掃瞄系統通常具有相對較低的產能，其係因為雷射束為狹窄聚焦。舉例來說，系統中4kHz，600W之雷射產生尺寸1m x 6μm的線型雷射束，其具有30%的光學效能(optical efficiency)以及750mJ/cm2的能量密度。上述之線型雷射束以0.4-0.8cm/s之速率而使一薄膜結晶化，並前進1-2μm以產生「方向性」結晶矽薄膜；及以1.6-2.0cm/s之速率而使一薄膜結晶化，並前進4-5μm以產生「均一性」結晶矽薄膜。
此處所述之高產能系統及方法提供一相對於傳統線性掃瞄SLS可達成之掃瞄速率之至少十倍的掃瞄速率，而不用犧牲需要結晶品質存在之部位。於部分實施例中，線性掃瞄步驟係用以選擇性使基板之界定部位結晶(例如：可選擇地製造TFTs之部位)，以及其他不需經過處理而例如為非晶或多晶型態之基板部位，於此處會更詳細描述之。這些實施例可以有效增加掃瞄速率至示範速率6cm/s或更 大，而掃瞄速率例如為包括界定部位之結晶速率及略過未處理部位而掃瞄薄膜之速率的總掃瞄速率。需注意的是，結晶部位可以選作為TFT的一部分，例如：TFT的整合部位或是像素部位。另外，結晶部位亦可選擇而容納任何其他形式之元件或結構。
於部分實施例中，結晶部位的寬度至少夠寬而包含可選擇性製造之TFT由源極到汲極之區域，其係包括部分之高度摻雜(doped)的源極及汲極接觸部位。於其他實施例中，結晶部位之寬度係足以製備像素及整合TFTs。接著，TFT係製造而使其最短長度(shortest dimension；通道長度)係平行於由SLS處理所形成之平行晶界，例如：「第1C圖」所示。藉此，電流會快速地由源極而流經TFT通道至汲極，而不受晶界存在之阻礙。
於部分實施例中，處理係利用高頻率及高能雷射脈衝源。而高能雷射係提供每個脈衝足夠的能量，而使得其可提供橫跨照射部位之長度的足夠能量密度，則脈衝可熔化該部位之薄膜。高頻率允許薄膜之照射部位以一速率而被掃瞄及轉化，而使其可利用於商業實用之應用例。於一或多個實施例中，雷射源之脈衝頻率可以大於約1kHz或高達9kHz。於其他實施例中，雷射源之脈衝頻率高達100kHz或更高，其係為脈衝固態雷射所可能達成者。然而，該些實施例並非限定於具有特定頻率之雷射。舉例來說，低頻雷射(低於1kHz)亦可適用於此處所述之照射計畫。
「第9A~9E圖」顯示基板910之高產能方向性結晶化之示範方法的不同步驟。於一步驟中，如「第9A圖」 所示，雷射束940(以虛線示出其一般輪廓)照射並熔化薄膜之第一界定部位920的部分925。照射之部分925係於冷卻後而再結晶，以形成第一界定部位920之橫向結晶部分，如「第9A圖」所示。
接下來，如「第9B圖」所示，裝設基板910之台座(圖中未示)係往+y方向移動，因此雷射束940則接著照射薄膜之第二界定部位921的部分926。雷射束使部分926熔化，且其經過冷卻後而再結晶以形成第二界定部位921之橫向結晶部分。「第9B圖」係繪示部分926之延長結晶。
接下來，台座係將基板之尾端往反方向減速，並開始朝-y方向移動，因此雷射束940接著照射並熔化第二界定部位921之部分926’，其係部分與先前結晶之部分926重疊，如「第9C圖」所示。
雖然「第9C圖」顯示部分926、926’具有最小之重疊，但是一般來說，部分之間的重疊可以選擇而提供結晶薄膜一個特定之微結構。舉例來說，如上所述，方法可以用於產生「方向性」及/或「均一性」薄膜，而其係詳細敘述於美國專利申請第11/293655號。舉例來說，於部分實施例中，其重疊長度係小於結晶之橫向生長長度。此係在部分926、926’之間產生大量重疊，部分926所產生之結晶則作為接續在部分926’所產生之結晶的晶種。此會產生一「方向性」結晶，例如：具有沿著平行於掃瞄方向之顯著延伸。或是例如於部分實施例中，薄膜中之重疊長度係大於結晶之橫向生長長度，並小於兩倍的橫向生長長度。此處，部分926之結晶作為生長於部分926’之結晶的晶種，但是接 連部位之間的重疊少，於第二界定部位921之特定部分所進行之掃瞄僅以少量脈衝照射之，例如：2。此即形成「均一性」結晶。最終元件之期望特性係決定應產生何種結晶微結構，即在薄膜之界定部位中接續部分之間的重疊程度。
下一步，「如第9D圖」所示，此台座接著朝向-y方向移動，因此雷射束940照射第一界定部位920之另一部分925’。如上所論及，部分925與925’之間的重疊量係選擇而提供薄膜所期望之微結構。
在上述步驟之後，第一及第二界定部位920、921之剩餘部分則結晶，如「第9E圖」所賜。雖然僅示出兩個界定部位，但須瞭解橫跨薄膜910之表面的許多部位皆可以此方式而結晶化。
由於雷射脈衝之距離遠超過薄膜層材料之橫向生長長度，則掃瞄速率大幅增加。且因為薄膜層之整個表面不需被照射，完成照射處理所需之線性雷射脈衝數目則大幅減少。此降低了處理時間，並在不需犧牲結晶品質之前提下而增加生產力。
於「第9A~9E圖」之實施例中，台座以相當高之速率連續移動，並提供其特定次數之雷射脈衝，使得不同部位通過雷射束時，這些脈衝仍可照射薄膜之正確部位。台座之速率v與結晶部位之間的間隔P(亦稱之為掃瞄間距)以及雷射之頻率f有關，係以下式表示：v stage =P．f
掃瞄之有效速率v eff 係與台座之速率v stage 有關，且亦 與每一部位結晶所需脈衝數n有關，係以下式表示：v eff =v stage /n
因此，假設結晶部位之列寬度為20μm，並彼此相隔200μm，再假設雷射操作於4kHz下，則需要10個脈衝來使一列產生結晶化，v stage =60cm/s，且v eff =6cm/s。需注意的是，因為在每次通過薄膜之尾端會將台座帶往反方向而耗費時間以及此台座必須反轉方向之次數(n-1)，所以掃瞄之有效速率v eff 會進一步減少。即使在此額外之延誤情況下，傳統之顯性SLS系統及方法仍相對較慢，並具有較低之產能。舉例來說，假設高產能系統亦具有相同條件，並假設前進尺寸為1~5μm，而橫跨薄膜之線性掃瞄SLS速率為0.4~1.8cm/s。因此，藉由使得結晶定位會實質影響元件效能之薄膜部位進行結晶化，則處理速率相對於傳統之線性掃瞄SLS會大幅增加。
台座之任何加速及減速動作都需耗費時間，因此在許多實施例中，台座之速率在線型雷射束掃瞄通過薄膜時，係維持實質恆定。為了達到此恆定之速率，於部分實施例中，在薄膜往+y方向之第一次掃瞄之後，台座則「越過」薄膜、減速、並於雷射束未照射之處而反轉方向、加速，並在雷射束之下以恆定速率往-y方向移動薄膜。
於部分實施例中，單一脈衝係足以使一TFT部位結晶化，而於此例中，此方法係為控制之超級橫向生長(controlled super-lateral growth)，或是C-SLG。
利用高深寬比之脈衝的線性掃瞄結晶系統800之示意圖係繪示於「第8圖」。系統800包括一雷射脈衝源802， 並例如操作於308nm(氯化氙)或248nm或351nm。一系列的鏡子806、808、810將雷射束導引至樣品台812，而此樣品台812係能夠於x及z(以及可選擇性之y)方向具有次微米之準確性。系統800亦包括用以控制雷射束的空間型態之狹縫820，以及讀取狹縫820之反射值的能量密度計816。光閥828可於樣品不存在或是照射不符合預期時而用於遮擋住雷射束。樣品830於處理中可以置放於樣品台812上。
雷射誘導結晶化係通常藉由利用會被薄膜至少部分吸收之能量波長，且具有足夠高之能量密度或通量而熔化薄膜的雷射照射來達成。雖然，薄膜可以由任何容易熔化或再結晶之材料製成，但是矽為顯示器應用之較佳材料。於一實施例中，由雷射源802所產生之雷射脈衝具有約50~200mJ/pulse之能量，以及約4000Hz或更高之脈衝重複速率。目前由加州聖地牙哥Cymer,Inc.之準分子雷射可以達到此輸出功率。雖然此處係描述準分子雷射系統，但是亦可使用其他可以提供至少部分被薄膜所吸收之雷射脈衝的雷射源。舉例來說，雷射源可以為任何習知之雷射源，包括但不限於為準分子雷射、連續波雷射以及固態雷射。照射之雷射脈衝束可以由其他已知雷射源或是適用於熔化一半導體之短能量脈衝來產生。上述之已知雷射源可以為脈衝固態雷射、連續斬波雷射(chopped continuous wave laser)、脈衝電子束以及一脈衝離子束等。
系統亦可選擇性地包括一脈衝持續時間延長器814，其係用以控制雷射脈衝的短暫型態。可選用之鏡子804用 以將雷射束導引至延長器814，於此例中，可以移除鏡子806。由於結晶生長為用於照射薄膜之雷射束的持續時間之函數，因此脈衝持續時間延長器814可用於延長每一個雷射脈衝之持續時間，以達到一所期望之脈衝持續時間。延長脈衝持續時間之方法係為已知的。
狹縫820可用以控制雷射束之空間曲線分佈，特別的是，其係用以提供雷射束一個高深寬比。來自雷射源802之雷射束具有例如為高絲曲線分佈(Gaussian profile)。狹縫820係大幅使雷射束之一空間曲線分佈變窄。舉例來說，在狹縫820之前，雷射束寬度為10~15mm，長度為10~30mm。狹縫820係可實質窄於例如約300微米之寬度，而使得雷射脈衝具有約300微米之短軸，但其長軸不會受到狹縫820之影響而改變。狹縫820係為由一相當寬之雷射束而產生一窄雷射束的簡單方法，並具有一提供「高帽式(top hat)」空間曲線分佈之益處，且其係橫跨其短軸而具有一相當均勻之能量分佈。於其他實施例中，除了使用狹縫820，一非常短聚焦長度之透鏡亦可用於將雷射束之一尺寸緊密地聚焦在矽薄膜上。亦可能將雷射束聚焦於狹縫820，或是更常見的，利用光學元件(例如：一簡單柱面透鏡)以使得來自雷射源802之雷射束的短軸變窄，因此即使部分雷射束已變窄，但是卻有較少能量於通過狹縫820時損失。
雷射束接著利用兩個熔矽柱面透鏡840、842而修飾之。第一透鏡840係為一負聚焦長度透鏡，其延展雷射束之長軸尺寸，而雷射束之曲線分佈係相對均一，或是具有 對於長軸長度而不明顯之平緩變化。第二透鏡842係為一正聚焦長度透鏡，其係減少短軸之尺寸。投射光學儀器降低雷射束之尺寸，而至少係將其短長度降低，當雷射脈衝照射薄膜時，會增加其通量。投射光學儀器可為一多光學儀器系統，其係降低雷射束之尺寸(至少將其短長度)例如約10~30倍。投射光學儀器亦可用於校正雷射脈衝之空間像差，舉例來說，球面像差。一般來說，狹縫820與透鏡840、842之組合以及投射光學儀器係用以確保每一個雷射脈衝係具有足夠高之能量密度照射薄膜而可熔化之，並具有同質性及沿著長軸之足夠長的長度，以減少或消除薄膜上結晶之變異。因此，舉例來說，寬度300微米之雷射束係減少至寬度10微米之雷射束。而較窄之寬度亦為可預期的。亦可於短軸上使用均質器。
於部分實施例中，線性掃瞄結晶系統800可以包括一可變衰減器及/或一均質器，其係可用於改善雷射束沿著其長軸之空間同質性。可變衰減器具有一可調整產生之雷射脈衝束的能量密度之動態範圍。均質器可包括一或二對的透鏡陣列(每一個雷射束軸二個透鏡陣列)，而可產生具有均一能量密度分佈曲線之雷射脈衝束。
一般來說，薄膜本身在結晶化過程中不需要移動，雷射束或是定義雷射束形狀之遮罩能夠掃瞄整個薄膜，而非提供照射部位及薄膜之相對移動。然而，相對雷射束而移動薄膜可以在每個接續之照射情況下而提供雷射束改良之均一性。
線性掃瞄結晶系統可用以產生一長且窄的雷射束，其 係例如於部分實施例中，經過量測而短軸約為4~15μm，長軸為50~100μm，另外在其他實施例中，長軸亦可為十幾公分或高達超過一公尺。一般來說，雷射束之深寬比係夠高而使得照射部位視為一條「線」。長度對寬度之深寬比可例如為50~1 x105或更高之範圍。於一或多個實施例中，短軸寬度不超過橫向固化結晶之特有LGL兩倍的寬度，因此不會有成核之多晶矽形成在兩個橫向生長區域之間。此對於生成「均一性」結晶以及改良結晶品質係為有用的。雷射束之長軸的期望長度係由基板之長度而定，且長軸係實質上沿著基板、或製造之顯示器(或是多個顯示器)、或顯示器中單一TFT元件、或顯示器周圍之TFT電路(例如：包含驅動器)的整個長度而延伸，或換言之為「整合區域」。雷射束長度事實上亦取決於二相鄰組合顯示器的整合區域之尺寸。沿著雷射束長度之能量密度或是通量的均一性較佳係為均一的，並例如沿著其長度而不超過5%之變異。於另一實施例中，沿著雷射束長度之能量密度係具有足夠低值，則在一系列重疊脈衝之後不會出現凝聚現象(agglomeration)。凝聚現象係為局部高能密度之結果，會導致薄膜崩解。
有關線性掃瞄SLS之細節係可參見美國專利申請第11/293655號，申請日為2005年12月2日，專利名稱為「Line Scan Sequential Lateral Solidification of Thin Films」，其全文係併入以供參考。
其他實施例係包括於下述之申請專利範圍中。
120‧‧‧區域
130‧‧‧晶界
140、160‧‧‧部位
145、145’‧‧‧線
180‧‧‧中心線
181‧‧‧結晶
200‧‧‧薄膜層
210‧‧‧未處理矽(未處理部位)
225‧‧‧結晶矽
230‧‧‧部位
300‧‧‧方法
400、400’、440‧‧‧部位
405‧‧‧中心線
420‧‧‧界面
430‧‧‧括弧
435‧‧‧虛線
800‧‧‧系統
802‧‧‧雷射源
804、806、808、810‧‧‧鏡子
812‧‧‧樣品台
814‧‧‧延長器
816‧‧‧能量密度計
820‧‧‧狹縫
828‧‧‧光閥
830‧‧‧樣品
840‧‧‧透鏡
842‧‧‧透鏡
910‧‧‧基板
920‧‧‧第一界定部位
921‧‧‧第二界定部位
925、925’、926、926’‧‧‧部分
940‧‧‧雷射束
第1A圖，繪示形成於具有以準分子雷射退火而形成之結晶微結構的薄膜中之TFT。
第1B~1D圖，繪示形成於具有以連續橫向結晶而形成之結晶微結構的薄膜中之TFT。
第2圖，係繪示根據部分實施例以高產能結晶化進行結晶之薄膜層。
第3圖，係繪示根據部分實施例之薄膜層高產能結晶化的方法流程圖。
第4~6圖，係繪示根據部分實施例以線型雷射束連續橫向結晶而產生具方向性之結晶的步驟。
第7A~7D圖，係繪示根據部分實施例而用於產生均一結晶之線型雷射束連續橫向結晶步驟。
第8圖，係為根據部分實施例而用於使一薄膜層連續橫向結晶之設備的示意圖。
第9A~9E圖，係繪示根據部分實施例而利用連續橫向結晶之界定整合區域的高產能結晶。
300‧‧‧方法

Claims (56)

  1. 一種處理一薄膜之方法，該方法包括：(a)界定欲橫越該薄膜的被結晶之多個分隔部位，該薄膜設置於一基板上，且能夠被雷射誘導而熔化；(b)產生一序列之雷射脈衝，該些雷射脈衝具有一足以在該薄膜之一照射部位處熔化並通過該薄膜全部厚度的通量，每一脈衝形成一具有一長度及一寬度之線型雷射束，其中該線型雷射束具有一長度對寬度為至少50至高達2×105的深寬比(aspect ratio)；(c)在一第一掃瞄中，以一序列之雷射脈衝連續掃瞄該薄膜，該些雷射脈衝係具有一選定速率而使得每一脈衝可照射並熔化該些分隔部位中之一者的一第一部分，其中該第一部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；以及(d)在一第二掃瞄中，以一序列之雷射脈衝連續掃瞄該薄膜，該些雷射脈衝係具有一選定速率而使得每一脈衝可照射並熔化該些分隔部位中之一者的一第二部分，其中在各分隔部位之該第一及第二部分係部分地重疊一程度，該程度係小於等於該第一部分之該一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度的90%，且其中該第二部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶，該些結晶係相對於該第一部分之該一或多個橫向生長結晶而延伸，且其中介於該每一分 隔部位之間的區域不被照射。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括在該第一及第二掃瞄之間反轉掃瞄方向。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括相對於該序列之雷射脈衝而連續掃瞄該薄膜多次，且每一次掃瞄係照射每一分隔部位之一部分，且該部分係部分地重疊於該部位之一先前照射部分。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之方法，其更包括在每次掃瞄之間反轉掃瞄方向。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括在至少一分隔部位中製造至少一薄膜電晶體。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其更包括在多個分隔部位中製造多個薄膜電晶體。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中界定多個分隔部位之步驟包括界定每一個該些分隔部位之一寬度，而該寬度係至少與欲於該部位中製造之一元件為相同尺寸。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中界定多個分隔部位之步驟包括界定每一個該些分隔部位之一寬度，而該寬度係至少與欲於該部位中製造之一薄膜電晶體的一寬度相同。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其包括將每一分隔部位之該第一與第二部分重疊一程度，該程度係選擇以提供該分隔部位一組既定結晶特性。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之方法，其中該組既定結晶特性係適用於一像素薄膜電晶體(pixel TFT)之一通道部位。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些分隔部位係以非晶(amorphous)薄膜而分隔。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該些分隔部位係以多晶(polycrystalline)薄膜而分隔。
  13. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該線型雷射束之長度係至少與該基板之一長度的一半相同。
  14. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該線型雷射束之長度係至少與該基板之一長度相同。
  15. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該線型雷射束之長度係介於約10~100公分之間。
  16. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其包括利用一遮罩、一狹縫及一直邊(straight edge)中之一者而使該序列之脈衝中的每一脈衝成形。
  17. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其包括利用聚焦光學儀器而使該序列之脈衝中的每一脈衝成形為一線型雷射束。
  18. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該線型雷射束之該通量沿著其長度而具有小於約5%之變異。
  19. 如申請專利範圍第1項所述之方法，其中該薄膜包括矽。
  20. 一種處理一薄膜之方法，該方法包括：(a)界定欲橫越該薄膜的被結晶之至少第一及第二部位； (b)產生一序列之雷射脈衝，該些雷射脈衝具有一足以在該薄膜之一照射部位熔化並通過該薄膜全部厚度的通量，每一脈衝形成一具有一長度及一寬度之線型雷射束，其中該線型雷射束具有一長度對寬度為至少50至高達2×105的深寬比；(c)以該序列之脈衝中的一第一雷射脈衝照射並熔化該第一部位之一第一部分，該第一部位之該第一部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；(d)以該序列之脈衝中的一第二雷射脈衝照射並熔化該第二部位之一第一部分，該第二部位之該第一部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；(e)以該序列之脈衝中的一第三雷射脈衝照射並熔化該第二部位之一第二部分，該第二部位之該第二部分係重疊該第二部位之該第一部分，且在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；以及(f)以該序列之脈衝中的一第四雷射脈衝照射並熔化該第一部位之一第二部分，該第一部位之該第二部分係重疊該第一部位之該第一部分，且在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶，其中在各第一及第二部位之該第一及第二部分係部分地重疊一程度，該程度係小於等於該第一部分之該一或多個橫向生長結晶之一橫向生長長度的90%，且其中介於該每一分隔部位之間的區域不被照射。
  21. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該第一界定部位之該第二部分的該一或多個橫向生長結晶係為該第一界定部位之該第一部分的該一或多個橫向生長結晶之延伸部分。
  22. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其更包括在至少該第一及第二部位中之一者製造至少一薄膜電晶體。
  23. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其更包括界定每一該第一及第二部位之一寬度，且該寬度至少與欲於該部位中製造之一元件相同。
  24. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其更包括界定每一該第一及第二部位之一寬度，且該寬度至少與欲於該部位中製造之一薄膜電晶體之一寬度相同。
  25. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其包括將每一該第一及第二部位之該第一與第二部分重疊一程度，該程度係選擇以提供每一該第一及第二部位一組既定結晶特性。
  26. 如申請專利範圍第25項所述之方法，其中該組既定結 晶特性係適用於一像素薄膜電晶體(pixel TFT)之一通道部位。
  27. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其包括以此順序執行步驟(a)~(f)。
  28. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該第一及第二部位係以非結晶薄膜而分隔。
  29. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該第一及第二部位係以多晶(polycrystalline)薄膜而分隔。
  30. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其更包括相對於該線型雷射束來移動該薄膜。
  31. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其更包括在照射該第一及第二部位之該些第一部分時，相對於該線型雷射束之一方向來掃瞄該薄膜；並在照射該第一及第二部位之該些第二部分時，相對於該線型雷射束之一相反方向來掃瞄該薄膜。
  32. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該線型雷射束之長度係至少與該基板之一長度的一半相同。
  33. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該線型雷射束之長度係至少與該基板之一長度相同。
  34. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該線型雷射束之長度係介於約10~100公分之間。
  35. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其包括利用一遮罩、一狹縫及一直邊(straight edge)中之一者而使該序列之脈衝中的每一脈衝成形。
  36. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其包括利用聚焦光學儀器而使該序列之脈衝中的每一脈衝成形為一線型雷射束。
  37. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該線型雷射束之一通量係沿著其長度而具有小於約5%之變異。
  38. 如申請專利範圍第20項所述之方法，其中該薄膜包括矽。
  39. 一種處理一薄膜之系統，該系統包括：一雷射源，係提供一序列之雷射脈衝； 雷射光學儀器，使一雷射束成形為一線型雷射束，該線型雷射束具有在一照射部位足以熔化並通過該薄膜全部厚度的一通量，該線型雷射束更具有一長度及一寬度，其中該線型雷射束具有一長度對寬度為至少50至高達2×105的深寬比；一台座，係用以支撐該薄膜，並可以朝至少一方向轉移；以及一記憶體，用以儲存一組指令，該些指令包括：(a)界定欲橫越該薄膜的被結晶之多個分隔部位；(b)在一選定速率下，相對於該序列之雷射脈衝而於該台座上在第一掃描期間連續轉移該薄膜，使每一脈衝可照射並熔化該些分隔部位中之一者的一第一部分，其中該第一部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶；以及(c)在一選定速率下，相對於該序列之雷射脈衝而於該台座上在第二掃描期間連續轉移該薄膜，使每一脈衝可照射並熔化該些分隔部位中之一者的一第二部分，其中在各分隔部位中之該第一及第二部分係部分地重疊一程度，該程度係小於等於該第一部分之該一或多個橫向生長結晶之一橫向生 長長度的90%，而其中該第二部分在冷卻後形成一或多個橫向生長結晶，且其中介於該每一分隔部位之間的區域不被照射。
  40. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該記憶體更包括在第一及第二掃瞄之間反轉掃瞄方向之指令。
  41. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該記憶體更包括相對於該序列之雷射脈衝而多次連續轉移該台座之指令，且在每一次掃瞄中照射每一分隔部位之一部分，而該部分與該部位之一先前照射部分係為部分地重疊。
  42. 如申請專利範圍第41項所述之系統，其中該記憶體更包括在每一次掃瞄之間反轉掃瞄方向之指令。
  43. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該記憶體更包括界定每一個分隔部位之一寬度的指令，而該寬度係至少與欲於該部位中製造之一元件的一寬度相同。
  44. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該記憶體更包括界定每一個分隔部位之一寬度的指令，而該寬度係至少與欲於該部位中製造之一薄膜電晶體的一寬度相 同。
  45. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該記憶體更包括將每一分隔部位之該第一與第二部分重疊一程度的指令，該程度係選擇以提供該分隔部位一組既定結晶特性。
  46. 如申請專利範圍第45項所述之系統，其中該組既定結晶特性係適用於一像素薄膜電晶體(pixel TFT)之一通道部位。
  47. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該些雷射光學儀器使該線型雷射束成形而至少與該薄膜之一半長度為相同尺寸。
  48. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該些雷射光學儀器使該線型雷射束成形而至少與該薄膜之一長度為相同尺寸。
  49. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該些雷射光學儀器使該線型雷射束成形而具有介於約10~100公分之一長度。
  50. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該些雷射光學儀器至少為一遮罩、一狹縫及一直邊(straight edge)中之一者。
  51. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該些雷射光學儀器包括聚焦光學儀器。
  52. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該些雷射光學儀器使該線型雷射束成形而具有一通量，該通量係沿著其長度具有小於約5%之變異。
  53. 如申請專利範圍第39項所述之系統，其中該薄膜包括矽。
  54. 一種薄膜層，包括：多列經定位並按一定尺寸製作之結晶薄膜，使得TFTs(薄膜電晶體)之行及列可於之後在該多列之結晶薄膜中被製造，並具有適用於一TFT的一通道部位之一組既定結晶品質；以及多列之未處理薄膜，係位於該多列之結晶薄膜之間。
  55. 如申請專利範圍第54項所述之薄膜層，其中該未處理薄膜之該些列包括非晶(amorphous)薄膜。
  56. 如申請專利範圍第54項所述之薄膜層，其中該未處理薄膜之該些列包括多晶薄膜。
TW095130162A 2005-08-16 2006-08-16 薄膜層之高產能結晶化 TWI524384B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US70844705P 2005-08-16 2005-08-16

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW200713424A TW200713424A (en) 2007-04-01
TWI524384B true TWI524384B (zh) 2016-03-01

Family

ID=37600991

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW095130162A TWI524384B (zh) 2005-08-16 2006-08-16 薄膜層之高產能結晶化

Country Status (7)

Country Link
US (1) US20090218577A1 (zh)
EP (1) EP1927127A2 (zh)
JP (1) JP2009505432A (zh)
KR (1) KR101368570B1 (zh)
CN (1) CN101288155A (zh)
TW (1) TWI524384B (zh)
WO (1) WO2007022302A2 (zh)

Families Citing this family (29)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6555449B1 (en) 1996-05-28 2003-04-29 Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods for producing uniform large-grained and grain boundary location manipulated polycrystalline thin film semiconductors using sequential lateral solidfication
JP4599032B2 (ja) 2000-10-10 2010-12-15 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 薄い金属層を処理する方法及び装置
JP4873858B2 (ja) 2002-08-19 2012-02-08 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク エッジ領域を最小にするために基板のフィルム領域のレーザ結晶化処理方法及び装置並びにそのようなフィルム領域の構造
WO2004017380A2 (en) 2002-08-19 2004-02-26 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York A single-shot semiconductor processing system and method having various irradiation patterns
WO2004075263A2 (en) 2003-02-19 2004-09-02 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York System and process for processing a plurality of semiconductor thin films which are crystallized using sequential lateral solidification techniques
US7164152B2 (en) 2003-09-16 2007-01-16 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Laser-irradiated thin films having variable thickness
TWI351713B (en) 2003-09-16 2011-11-01 Univ Columbia Method and system for providing a single-scan, con
WO2005029551A2 (en) 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Processes and systems for laser crystallization processing of film regions on a substrate utilizing a line-type beam, and structures of such film regions
WO2005029546A2 (en) 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for providing a continuous motion sequential lateral solidification for reducing or eliminating artifacts, and a mask for facilitating such artifact reduction/elimination
WO2005034193A2 (en) * 2003-09-19 2005-04-14 The Trustees Of Columbia University In The City Ofnew York Single scan irradiation for crystallization of thin films
US7645337B2 (en) 2004-11-18 2010-01-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for creating crystallographic-orientation controlled poly-silicon films
DE102007025942A1 (de) * 2007-06-04 2008-12-11 Coherent Gmbh Verfahren zur selektiven thermischen Oberflächenbehandlung eines Flächensubstrates
US8614471B2 (en) 2007-09-21 2013-12-24 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Collections of laterally crystallized semiconductor islands for use in thin film transistors
US8415670B2 (en) * 2007-09-25 2013-04-09 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods of producing high uniformity in thin film transistor devices fabricated on laterally crystallized thin films
WO2009067688A1 (en) 2007-11-21 2009-05-28 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for preparing epitaxially textured polycrystalline films
EP2212913A4 (en) 2007-11-21 2013-10-30 Univ Columbia SYSTEMS AND METHOD FOR PRODUCING EPITACTIC STRUCTURED THICK FILMS
US8598050B2 (en) * 2008-06-26 2013-12-03 Ihi Corporation Laser annealing method and apparatus
JP5540476B2 (ja) * 2008-06-30 2014-07-02 株式会社Ｉｈｉ レーザアニール装置
EP2351067A4 (en) 2008-11-14 2013-07-03 Univ Columbia SYSTEMS AND METHOD FOR CRYSTALLIZING THIN FILMS
US9646831B2 (en) 2009-11-03 2017-05-09 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Advanced excimer laser annealing for thin films
WO2013172965A1 (en) * 2012-05-14 2013-11-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Advanced excimer laser annealing for thin films
TWI459444B (zh) 2009-11-30 2014-11-01 應用材料股份有限公司 在半導體應用上的結晶處理
TWI556284B (zh) * 2009-12-31 2016-11-01 紐約市哥倫比亞大學理事會 非週期性脈衝連續橫向結晶之系統及方法
KR20130082449A (ko) * 2010-06-03 2013-07-19 더 트러스티이스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 중첩된 스캐닝 부재를 사용하는 단일 스캔 라인 스캔 결정화
US20120260847A1 (en) * 2011-04-12 2012-10-18 Coherent Gmbh Amorphous silicon crystallization using combined beams from multiple oscillators
KR102440115B1 (ko) * 2015-11-13 2022-09-05 삼성디스플레이 주식회사 엑시머 레이저 어닐링 방법
KR102657831B1 (ko) 2016-01-08 2024-04-16 더 트러스티이스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 스폿 빔 결정화를 위한 방법 및 시스템
CN106784412B (zh) 2017-03-30 2019-02-26 武汉华星光电技术有限公司 柔性有机发光二极管显示器及其制作方法
TW202519045A (zh) * 2022-06-14 2025-05-01 新加坡商發明與合作實驗室有限公司 電晶體結構及其製造方法

Family Cites Families (110)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2030468A5 (zh) * 1969-01-29 1970-11-13 Thomson Brandt Csf
US4309225A (en) * 1979-09-13 1982-01-05 Massachusetts Institute Of Technology Method of crystallizing amorphous material with a moving energy beam
DE3177084D1 (en) * 1980-04-10 1989-09-21 Massachusetts Inst Technology Method of producing sheets of crystalline material
US4382658A (en) * 1980-11-24 1983-05-10 Hughes Aircraft Company Use of polysilicon for smoothing of liquid crystal MOS displays
US4639277A (en) * 1984-07-02 1987-01-27 Eastman Kodak Company Semiconductor material on a substrate, said substrate comprising, in order, a layer of organic polymer, a layer of metal or metal alloy and a layer of dielectric material
JPS62293740A (ja) * 1986-06-13 1987-12-21 Fujitsu Ltd 半導体装置の製造方法
US5204659A (en) * 1987-11-13 1993-04-20 Honeywell Inc. Apparatus and method for providing a gray scale in liquid crystal flat panel displays
KR920010885A (ko) * 1990-11-30 1992-06-27 카나이 쯔또무 박막반도체와 그 제조방법 및 제조장치 및 화상처리장치
CA2061796C (en) * 1991-03-28 2002-12-24 Kalluri R. Sarma High mobility integrated drivers for active matrix displays
JP3213338B2 (ja) * 1991-05-15 2001-10-02 株式会社リコー 薄膜半導体装置の製法
JPH05237683A (ja) * 1992-02-18 1993-09-17 Kosho Seisakusho:Kk レーザアニール処理装置及びその制御方法
US5424244A (en) * 1992-03-26 1995-06-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Process for laser processing and apparatus for use in the same
US5285236A (en) * 1992-09-30 1994-02-08 Kanti Jain Large-area, high-throughput, high-resolution projection imaging system
US5291240A (en) * 1992-10-27 1994-03-01 Anvik Corporation Nonlinearity-compensated large-area patterning system
JPH076960A (ja) * 1993-06-16 1995-01-10 Fuji Electric Co Ltd 多結晶半導体薄膜の生成方法
US5395481A (en) * 1993-10-18 1995-03-07 Regents Of The University Of California Method for forming silicon on a glass substrate
JP2646977B2 (ja) * 1993-11-29 1997-08-27 日本電気株式会社 順スタガ型薄膜トランジスタの製造方法
US5496768A (en) * 1993-12-03 1996-03-05 Casio Computer Co., Ltd. Method of manufacturing polycrystalline silicon thin film
JPH07249591A (ja) * 1994-03-14 1995-09-26 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体薄膜のレーザーアニール方法及び薄膜半導体素子
JP3072005B2 (ja) * 1994-08-25 2000-07-31 シャープ株式会社 半導体装置及びその製造方法
US5756364A (en) * 1994-11-29 1998-05-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser processing method of semiconductor device using a catalyst
US5742426A (en) * 1995-05-25 1998-04-21 York; Kenneth K. Laser beam treatment pattern smoothing device and laser beam treatment pattern modulator
TW297138B (zh) * 1995-05-31 1997-02-01 Handotai Energy Kenkyusho Kk
US6524977B1 (en) * 1995-07-25 2003-02-25 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of laser annealing using linear beam having quasi-trapezoidal energy profile for increased depth of focus
US5721606A (en) * 1995-09-07 1998-02-24 Jain; Kanti Large-area, high-throughput, high-resolution, scan-and-repeat, projection patterning system employing sub-full mask
AU7377996A (en) * 1995-09-29 1997-04-17 Sage Technology, Incorporated Optical digital media recording and reproduction system
JP3477969B2 (ja) * 1996-01-12 2003-12-10 セイコーエプソン株式会社 アクティブマトリクス基板の製造方法及び液晶表示装置
US5858807A (en) * 1996-01-17 1999-01-12 Kabushiki Kaisha Toshiba Method of manufacturing liquid crystal display device
DE19707834A1 (de) * 1996-04-09 1997-10-16 Zeiss Carl Fa Materialbestrahlungsgerät und Verfahren zum Betrieb von Materialbestrahlungsgeräten
US5997642A (en) * 1996-05-21 1999-12-07 Symetrix Corporation Method and apparatus for misted deposition of integrated circuit quality thin films
JP3204986B2 (ja) * 1996-05-28 2001-09-04 ザ トラスティース オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 基板上の半導体膜領域の結晶化処理及びこの方法により製造されたデバイス
US6555449B1 (en) * 1996-05-28 2003-04-29 Trustees Of Columbia University In The City Of New York Methods for producing uniform large-grained and grain boundary location manipulated polycrystalline thin film semiconductors using sequential lateral solidfication
JP3917698B2 (ja) * 1996-12-12 2007-05-23 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザーアニール方法およびレーザーアニール装置
US5861991A (en) * 1996-12-19 1999-01-19 Xerox Corporation Laser beam conditioner using partially reflective mirrors
US6020244A (en) * 1996-12-30 2000-02-01 Intel Corporation Channel dopant implantation with automatic compensation for variations in critical dimension
JP4056577B2 (ja) * 1997-02-28 2008-03-05 株式会社半導体エネルギー研究所 レーザー照射方法
US6014944A (en) * 1997-09-19 2000-01-18 The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Navy Apparatus for improving crystalline thin films with a contoured beam pulsed laser
JP3462053B2 (ja) * 1997-09-30 2003-11-05 株式会社半導体エネルギー研究所 ビームホモジェナイザーおよびレーザー照射装置およびレーザー照射方法および半導体デバイス
US6528397B1 (en) * 1997-12-17 2003-03-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Semiconductor thin film, method of producing the same, apparatus for producing the same, semiconductor device and method of producing the same
JPH11186189A (ja) * 1997-12-17 1999-07-09 Semiconductor Energy Lab Co Ltd レーザー照射装置
KR100284708B1 (ko) * 1998-01-24 2001-04-02 구본준, 론 위라하디락사 실리콘박막을결정화하는방법
JP3807576B2 (ja) * 1998-01-28 2006-08-09 シャープ株式会社 重合性化合物、重合性樹脂材料組成物、重合硬化物及び液晶表示装置
US6504175B1 (en) * 1998-04-28 2003-01-07 Xerox Corporation Hybrid polycrystalline and amorphous silicon structures on a shared substrate
JP2000066133A (ja) * 1998-06-08 2000-03-03 Sanyo Electric Co Ltd レ―ザ―光照射装置
KR100292048B1 (ko) * 1998-06-09 2001-07-12 구본준, 론 위라하디락사 박막트랜지스터액정표시장치의제조방법
KR100296109B1 (ko) * 1998-06-09 2001-10-26 구본준, 론 위라하디락사 박막트랜지스터제조방법
JP2000010058A (ja) * 1998-06-18 2000-01-14 Hamamatsu Photonics Kk 空間光変調装置
US6555422B1 (en) * 1998-07-07 2003-04-29 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Thin film transistor and method of manufacturing the same
JP3156776B2 (ja) * 1998-08-03 2001-04-16 日本電気株式会社 レーザ照射方法
GB9819338D0 (en) * 1998-09-04 1998-10-28 Philips Electronics Nv Laser crystallisation of thin films
US6392810B1 (en) * 1998-10-05 2002-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation apparatus, laser irradiation method, beam homogenizer, semiconductor device, and method of manufacturing the semiconductor device
US6203952B1 (en) * 1999-01-14 2001-03-20 3M Innovative Properties Company Imaged article on polymeric substrate
TW444247B (en) * 1999-01-29 2001-07-01 Toshiba Corp Laser beam irradiating device, manufacture of non-single crystal semiconductor film, and manufacture of liquid crystal display device
US6535535B1 (en) * 1999-02-12 2003-03-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation method, laser irradiation apparatus, and semiconductor device
US6393042B1 (en) * 1999-03-08 2002-05-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Beam homogenizer and laser irradiation apparatus
JP4403599B2 (ja) * 1999-04-19 2010-01-27 ソニー株式会社 半導体薄膜の結晶化方法、レーザ照射装置、薄膜トランジスタの製造方法及び表示装置の製造方法
US6190985B1 (en) * 1999-08-17 2001-02-20 Advanced Micro Devices, Inc. Practical way to remove heat from SOI devices
KR100671212B1 (ko) * 1999-12-31 2007-01-18 엘지.필립스 엘시디 주식회사 폴리실리콘 형성방법
US6368945B1 (en) * 2000-03-16 2002-04-09 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for providing a continuous motion sequential lateral solidification
US6830993B1 (en) * 2000-03-21 2004-12-14 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Surface planarization of thin silicon films during and after processing by the sequential lateral solidification method
US6531681B1 (en) * 2000-03-27 2003-03-11 Ultratech Stepper, Inc. Apparatus having line source of radiant energy for exposing a substrate
JP4588167B2 (ja) * 2000-05-12 2010-11-24 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
US6521492B2 (en) * 2000-06-12 2003-02-18 Seiko Epson Corporation Thin-film semiconductor device fabrication method
JP4599032B2 (ja) * 2000-10-10 2010-12-15 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク 薄い金属層を処理する方法及び装置
KR100873927B1 (ko) * 2000-11-27 2008-12-12 더 트러스티스 오브 콜롬비아 유니버시티 인 더 시티 오브 뉴욕 기판상의 반도체막 영역의 레이저 결정화 처리를 위한 공정 및 마스크 투영 시스템
TWI313059B (zh) * 2000-12-08 2009-08-01 Sony Corporatio
US6908835B2 (en) * 2001-04-19 2005-06-21 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for providing a single-scan, continuous motion sequential lateral solidification
US6675057B2 (en) * 2001-04-25 2004-01-06 Intel Corporation Integrated circuit annealing methods and apparatus
SG108262A1 (en) * 2001-07-06 2005-01-28 Inst Data Storage Method and apparatus for cutting a multi-layer substrate by dual laser irradiation
KR100662494B1 (ko) * 2001-07-10 2007-01-02 엘지.필립스 엘시디 주식회사 비정질막 결정화방법 및 이를 이용한 액정표시소자의제조방법
JP2005525689A (ja) * 2001-08-27 2005-08-25 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク ミクロ構造の非整列による多結晶薄膜トランジスタの均一性の改善
TW582062B (en) * 2001-09-14 2004-04-01 Sony Corp Laser irradiation apparatus and method of treating semiconductor thin film
JP3903761B2 (ja) * 2001-10-10 2007-04-11 株式会社日立製作所 レ−ザアニ−ル方法およびレ−ザアニ−ル装置
US6767804B2 (en) * 2001-11-08 2004-07-27 Sharp Laboratories Of America, Inc. 2N mask design and method of sequential lateral solidification
US7078322B2 (en) * 2001-11-29 2006-07-18 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method of manufacturing a thin film transistor
US6526585B1 (en) * 2001-12-21 2003-03-04 Elton E. Hill Wet smoke mask
US7192479B2 (en) * 2002-04-17 2007-03-20 Sharp Laboratories Of America, Inc. Laser annealing mask and method for smoothing an annealed surface
US6977775B2 (en) * 2002-05-17 2005-12-20 Sharp Kabushiki Kaisha Method and apparatus for crystallizing semiconductor with laser beams
US6984573B2 (en) * 2002-06-14 2006-01-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Laser irradiation method and apparatus
CN100336941C (zh) * 2002-08-19 2007-09-12 纽约市哥伦比亚大学托管会 改进衬底上薄膜区域内诸区及其边缘区内均一性以及这种薄膜区域之结构的激光结晶处理工艺与系统
WO2004017380A2 (en) * 2002-08-19 2004-02-26 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York A single-shot semiconductor processing system and method having various irradiation patterns
JP4873858B2 (ja) * 2002-08-19 2012-02-08 ザ トラスティーズ オブ コロンビア ユニヴァーシティ イン ザ シティ オブ ニューヨーク エッジ領域を最小にするために基板のフィルム領域のレーザ結晶化処理方法及び装置並びにそのようなフィルム領域の構造
JP2004087535A (ja) * 2002-08-22 2004-03-18 Sony Corp 結晶質半導体材料の製造方法および半導体装置の製造方法
JP4474108B2 (ja) * 2002-09-02 2010-06-02 株式会社 日立ディスプレイズ 表示装置とその製造方法および製造装置
KR100916656B1 (ko) * 2002-10-22 2009-09-08 삼성전자주식회사 레이저 조사 장치 및 이를 이용한 다결정 규소 박막트랜지스터의 제조 방법
KR100496251B1 (ko) * 2002-11-25 2005-06-17 엘지.필립스 엘시디 주식회사 순차측면고상 결정화 기술을 이용한 비정질 실리콘층의결정화 방법
DE602004020538D1 (de) * 2003-02-28 2009-05-28 Semiconductor Energy Lab Verfahren und Vorrichtung zur Laserbestrahlung, sowie Verfahren zur Herstellung von Halbleiter.
US7210820B2 (en) * 2003-05-07 2007-05-01 Resonetics, Inc. Methods and apparatuses for homogenizing light
KR100519948B1 (ko) * 2003-05-20 2005-10-10 엘지.필립스 엘시디 주식회사 비정질 실리콘의 결정화 공정 및 이를 이용한 스위칭 소자
JP4470395B2 (ja) * 2003-05-30 2010-06-02 日本電気株式会社 半導体薄膜の製造方法及び製造装置、並びに薄膜トランジスタ
JP4408668B2 (ja) * 2003-08-22 2010-02-03 三菱電機株式会社 薄膜半導体の製造方法および製造装置
WO2005029546A2 (en) * 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for providing a continuous motion sequential lateral solidification for reducing or eliminating artifacts, and a mask for facilitating such artifact reduction/elimination
US7318866B2 (en) * 2003-09-16 2008-01-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for inducing crystallization of thin films using multiple optical paths
WO2005029551A2 (en) * 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Processes and systems for laser crystallization processing of film regions on a substrate utilizing a line-type beam, and structures of such film regions
US7164152B2 (en) * 2003-09-16 2007-01-16 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Laser-irradiated thin films having variable thickness
TWI366859B (en) * 2003-09-16 2012-06-21 Univ Columbia System and method of enhancing the width of polycrystalline grains produced via sequential lateral solidification using a modified mask pattern
TWI351713B (en) * 2003-09-16 2011-11-01 Univ Columbia Method and system for providing a single-scan, con
WO2005029550A2 (en) * 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Method and system for producing crystalline thin films with a uniform crystalline orientation
WO2005029548A2 (en) * 2003-09-16 2005-03-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York System and process for providing multiple beam sequential lateral solidification
US7364952B2 (en) * 2003-09-16 2008-04-29 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Systems and methods for processing thin films
KR100971951B1 (ko) * 2003-09-17 2010-07-23 엘지디스플레이 주식회사 엑시머 레이저를 이용한 비정질 실리콘 박막 결정화 방법
WO2005034193A2 (en) * 2003-09-19 2005-04-14 The Trustees Of Columbia University In The City Ofnew York Single scan irradiation for crystallization of thin films
KR100698056B1 (ko) 2003-12-26 2007-03-23 엘지.필립스 엘시디 주식회사 레이저 빔 패턴 마스크 및 이를 이용한 결정화 방법
JP2005217214A (ja) * 2004-01-30 2005-08-11 Hitachi Ltd 半導体薄膜の製造方法及び画像表示装置
US7199397B2 (en) * 2004-05-05 2007-04-03 Au Optronics Corporation AMOLED circuit layout
KR100689315B1 (ko) * 2004-08-10 2007-03-08 엘지.필립스 엘시디 주식회사 실리콘 박막 결정화 장치 및 이를 이용한 결정화 방법
DE112005003207B4 (de) * 2004-12-22 2014-10-16 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh Optisches Beleuchtungssystem zum Erzeugen eines Linienstrahls
KR101132404B1 (ko) * 2005-08-19 2012-04-03 삼성전자주식회사 다결정 실리콘 박막의 제조 방법 및 이를 포함하는 박막트랜지스터의 제조 방법
US7192818B1 (en) * 2005-09-22 2007-03-20 National Taiwan University Polysilicon thin film fabrication method
WO2008104346A2 (en) * 2007-02-27 2008-09-04 Carl Zeiss Laser Optics Gmbh Continuous coating installation and methods for producing crystalline thin films and solar cells

Also Published As

Publication number Publication date
WO2007022302A2 (en) 2007-02-22
KR101368570B1 (ko) 2014-02-27
US20090218577A1 (en) 2009-09-03
CN101288155A (zh) 2008-10-15
WO2007022302A3 (en) 2007-04-12
KR20080049743A (ko) 2008-06-04
TW200713424A (en) 2007-04-01
JP2009505432A (ja) 2009-02-05
EP1927127A2 (en) 2008-06-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6573163B2 (en) Method of optimizing channel characteristics using multiple masks to form laterally crystallized ELA poly-Si films
US6590228B2 (en) LCD device with optimized channel characteristics
CN101184871B (zh) 薄膜的线扫描顺序横向固化
US20090218577A1 (en) High throughput crystallization of thin films
US8802580B2 (en) Systems and methods for the crystallization of thin films
US7318866B2 (en) Systems and methods for inducing crystallization of thin films using multiple optical paths
US8598588B2 (en) Systems and methods for processing a film, and thin films
US20090242805A1 (en) Systems and methods for uniform sequential lateral solidification of thin films using high frequency lasers
US20020102821A1 (en) Mask pattern design to improve quality uniformity in lateral laser crystallized poly-Si films
JP5385289B2 (ja) 横方向に結晶化した薄膜上に作製される薄膜トランジスタデバイスにおいて高い均一性を生成する方法
JP2001296817A (ja) フラットパネルディスプレイ及びその製造方法
JP2001291871A (ja) フラットパネルディスプレイ及びその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees