(57)【要約】 【課題】本発明はレーザービームの発生装置の負荷を減少させ、寿命を増加させることができるシリコン結晶化方法、それを用いたシリコン結晶化装置、それを用いた薄膜トランジスタ、それを用いた薄膜トランジスタの製造方法及び表示装置を提供する。【解決手段】３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する光が発生される。光は所定時間の間少なくとも一つのアモルファスシリコン薄膜に照射され初期ポリシリコン結晶を形成させる。光は所定方向に移送され初期ポリシリコン結晶を成長させる。減少された出力エネルギーを有するレーザービームがアモルファスシリコン薄膜上に照射されアモルファスシリコン薄膜をポリシリコン薄膜で結晶化させ、レーザービーム発生装置の負荷は減少され寿命は増加される。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する光を発生する段階と、
前記光を所定の時間の間、少なくとも一つのアモルファスシリコン薄膜に照射して初期ポリシリコン結晶を形成する段階と、
前記光を所定方向に移送（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）して前記初期ポリシリコン結晶を成長させる段階とを有することを特徴とするシリコン結晶化方法。
【請求項２】
前記パルス周波数は、３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲を有することを特徴とする請求項１に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項３】
前記パルス周波数は、４ｋＨｚより大きいことを特徴とする請求項１に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項４】
前記光は、矩形形状を有することを特徴とする請求項１に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項５】
前記光を移送する段階は、連続的または断続的に行われることを特徴とする請求項１に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項６】
前記光が連続的に移送される場合、移送速度を調節する段階をさらに有することを特徴とする請求項５に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項７】
前記光が断続的に移送される場合、前記光の移送間隔は、１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項５に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項８】
前記光の出力エネルギーは１００ｍＪ〜１Ｊであることを特徴とする請求項１に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項９】
３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する光を発生する段階と、
前記光を複数の光部分に分割する段階と、
前記光部分をそれぞれ所定時間の間、複数のアモルファス薄膜に照射して複数の初期ポリシリコン結晶を形成する段階と、
前記光部分をそれぞれ所定方向に移送して前記初期ポリシリコン結晶を成長させる段階とを有することを特徴とするシリコン結晶化方法。
【請求項１０】
前記光部分は、それぞれ３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有することを特徴とする請求項９に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１１】
前記パルス周波数は、３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲を有することを特徴とする請求項９に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１２】
前記パルス周波数は、４ｋＨｚより大きいことを特徴とする請求項９に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１３】
前記光部分は、それぞれ矩形形状を有することを特徴とする請求項９に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１４】
前記光部分を移送する段階は、連続的にまたは断続的に行われることを特徴とする請求項９に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１５】
前記光部分が連続的に移送される場合、移送速度を調節する段階をさらに有することを特徴とする請求項１４に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１６】
前記光部分が断続的に移送される場合、前記光部分の移送間隔はそれぞれ１μｍ〜１０μｍであることを特徴とする請求項１４に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１７】
前記光の出力エネルギは、１００ｍＪ〜１Ｊであることを特徴とする請求項９に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１８】
前記光部分は、それぞれ前記光の出力エネルギーより小さい出力エネルギーを有することを特徴とする請求項９に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項１９】
光源から３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する一次光線（ｐｒｉｍａｒｙ  ｂｅａｍ）が入力され減衰された光線を発生させる減衰器と、
前記減衰された光線を集束して集束された光線を発生させる集束器と、
前記集束された光線の形状を変形させ、変形された光線を発生させる光形状変形器と
を有し、
前記変形された光線はアモルファスシリコン薄膜上に照射されポリシリコン薄膜を形成することを特徴とするシリコン結晶化装置。
【請求項２０】
前記パルス周波数は、３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲を有することを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２１】
前記パルス周波数は、４ｋＨｚより大きいことを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２２】
前記変形された光線が前記アモルファスシリコン薄膜に沿って移送されポリシリコン結晶を成長させるように、前記アモルファスシリコン薄膜または前記光形状変形器のうちいずれか一つを移送する移送ユニットをさらに有することを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２３】
前記減衰された光線の方向に変更するミラーをさらに有することを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２４】
前記集束された光線の方向を変更するミラーをさらに有することを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２５】
前記一次光線、前記減衰された光線、及び前記集束された光線は、それぞれ円形断面を有することを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２６】
前記集束された光線の形状は、楕円形または矩形に変形されることを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２７】
前記集束された光線の断面の長さは、７００ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２８】
前記集束された光線の断面の幅は、５μｍ以下であることを特徴とする請求項１９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項２９】
３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する一次光線を発生させる光源と、
前記光源に隣接して配置され、減衰された光線を発生させる減衰器と、
前記減衰器に隣接して配置され、前記減衰された光線を集束して集束された光線を発生させる集束器と、
前記集束器に隣接して配置され、前記集束された光線を少なくとも２つの光線に分割する光線分割器と、
前記光線分割器に隣接して配置され、前記少なくとも２つの光線の形状をそれぞれ変形させ変形された光線を発生させる少なくとも２つの光形状変形器とを有し、
前記少なくとも２つの変形された光線は、それぞれ少なくとも２つのアモルファスシリコン薄膜上に照射され２つのポリシリコン薄膜を形成することを特徴とするシリコン結晶化装置。
【請求項３０】
前記パルス周波数は、３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲を有することを特徴とする請求項２９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項３１】
前記パルス周波数は、４ｋＨｚより大きいことを特徴とする請求項２９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項３２】
前記一次光線、前記減衰された光線、前記集束された光線、及び前記少なくとも２つに分割された光線は、それぞれ円形断面を有することを特徴とする請求項２９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項３３】
前記少なくとも２つに分割された光線の形状は、それぞれ楕円形または矩形形状に変形されることを特徴とする請求項２９に記載のシリコン結晶化方法。
【請求項３４】
前記光線分割器は、並列形態、直列形態、及びマトリックス形態のうちのいずれか一つに配置される複数の分割レンズを含むことを特徴とする請求項２９に記載のシリコン結晶化装置。
【請求項３５】
基板上にゲート電極を形成する段階と、
前記ゲート電極が形成された基板上に第１絶縁層を形成する段階と、
前記第１絶縁層上にアモルファスシリコン薄膜を形成する段階と、
前記アモルファスシリコン薄膜上に３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲のパルス周波数を有する光を照射する段階と、
前記光を所定方向に移送してポリシリコン結晶を成長させポリシリコン薄膜を形成する段階と、
前記ポリシリコン薄膜をパターニングして前記第１絶縁層上にポリシリコン層を形成する段階とを有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３６】
前記ポリシリコン層を含む前記第１絶縁層上に前記ポリシリコン層を露出させるための第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを有する第２絶縁層を形成する段階をさらに有することを特徴とする請求項３５に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
【請求項３７】
前記第２絶縁層上に前記第１及び第２コンタクトホールに対応するソース電極及びドレイン電極を形成する段階をさらに有し、前記ソース電極は前記第１コンタクトホールを介して前記ポリシリコン層と電気的に連結され、前記ドレイン電極は前記第２コンタクトホールを介して前記ポリシリコン層と電気的に連結されることを特徴とする請求項３５に記載の薄膜トランジスタ製造方法。
【請求項３８】
基板上に形成されるゲート電極と、
前記ゲート電極が形成された基板上に形成される第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に配置され、所定の結晶成長方向に配列された複数のポリシリコン結晶を有するチャンネル層とを有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項３９】
第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを含んでチャンネル層上に配置される第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上に形成され、前記第１コンタクトホールを介して前記チャンネル層と電気的に連結されるソース電極と、第２コンタクトホールを介して前記チャンネル層と電気的に連結されるドレイン電極とをさらに有することを特徴とする請求項３８に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４０】
前記ポリシリコン結晶は、互いに並行に配置されることを特徴とする請求項３８に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４１】
前記所定の結晶成長方向は、前記ポリシリコン結晶を形成するためのレーザービームの移送方向と並行であることを特徴とする請求項３８に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４２】
前記レーザービームは、３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲のパルス周波数を有することを特徴とする請求項４１に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項４３】
請求項３８に記載の前記薄膜トランジスタを含むことを特徴とする液晶表示装置。
【請求項４４】
薄膜トランジスタ及び画素電極を含む第１基板と、
共通電極を含む第２基板とを有し、
液晶層が前記第１基板と第２基板との間に介在され、
前記薄膜トランジスタは、透明基板上に形成されるゲート電極と、
前記ゲート電極が形成された透明基板上に形成される第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に配置され、所定の結晶成長方向に配列された複数のポリシリコン結晶を含むチャンネル層とを有することを特徴とする表示装置。
【請求項４５】
前記ポリシリコン結晶は、互いに並行に配置されることを特徴とする請求項４４に記載の表示装置。
【請求項４６】
前記所定の結晶成長方向は、前記ポリシリコン結晶を形成するためのレーザービームの移送方向と並行であることを特徴とする請求項４４に記載の表示装置。
【請求項４７】
前記レーザービームは、３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲のパルス周波数を有することを特徴とする請求項４６に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はシリコン結晶化方法、それを用いたシリコン結晶化装置、それを用いた薄膜トランジスタ、それを用いた薄膜トランジスタの製造方法及び表示装置に関し、より詳細には、アモルファスシリコン薄膜をポリシリコン薄膜として結晶化するシリコン結晶化方法、それを用いたシリコン結晶化装置、それを用いた薄膜トランジスタ、それを用いた薄膜トランジスタの製造方法及び表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、表示装置はコンピュータのような情報処置装置から発生した電気的フォーマット形態のデータを画像に変換する。
【０００３】
例えば、表示装置はＣＲＴ方式表示装置又は平板表示装置に分類される。
【０００４】
これらのうち平板表示装置は液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマ表示パネル表示装置（ＰＤＰ）及び有機電界発光表示装置（ＯＬＥＤ）などが代表的である。
【０００５】
平板表示装置は画像を表示するために薄膜トランジスタを有する。
【０００６】
薄膜トランジスタはアモルファスシリコンまたはポリシリコンなどからなるチャンネル層、電圧の印加によってチャンネル層を不導体から導体に変更させるゲート電極、チャンネル層に電気的に連結され、チャンネル層を挟んで対向するソース電極及びドレイン電極を含む。
【０００７】
一般的に、表示装置に使用される薄膜トランジスタのチャンネル層は低温雰囲気で基板に蒸着されるアモルファスシリコンが主に使用される。
【０００８】
これはチャンネル層が形成される基板が主にガラス基板であるからである。ポリシリコンはガラス基板が溶ける温度より高い温度で形成されるのでガラス基板に形成しにくい。
【０００９】
反面、アモルファスシリコンからなるチャンネル層は電気的特性がポリシリコンに比べて悪くて画像の表示品質を低下させるという問題点を有する。
【００１０】
最近、基板にアモルファスシリコン薄膜を形成し、光、例えば、レーザービームなどでアモルファスシリコン薄膜を溶融、結晶化させアモルファスシリコン薄膜からポリシリコン薄膜を形成することができるようになった。
【００１１】
従来、アモルファスシリコン薄膜を溶融させポリシリコン薄膜を形成するのに使用されるレーザービームは低いパルス周波数を有する。低いパルス周波数を有するレーザービームでアモルファスシリコン薄膜を溶融させるためにはレーザービームの出力エネルギーが高くなければならない。このように、レーザービームの出力エネルギーが高い場合レーザービーム発生装置のライフタイムが減少するという短所を有する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
本発明はレーザービームの発生装置の負荷を減少させ、寿命を増加させることができるシリコン結晶化方法を提供する。
【００１３】
また、本発明はシリコン結晶化装置を提供する。
【００１４】
また、本発明は上記シリコン結晶化方法を用いた薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【００１５】
また、本発明は上記シリコン結晶化方法を用いた薄膜トランジスタ及び表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上述した本発明の一実施形態によるシリコン結晶化方法は、３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する光を発生する段階と、前記光を所定時間の間、少なくとも一つのアモルファスシリコン薄膜に照射して初期ポリシリコン結晶を形成する段階と、前記光を所定方向に移送して前記初期ポリシリコン結晶を成長させる段階とを有する。
【００１７】
前記パルス周波数は３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲を有するか、４ｋＨｚより大きくてもよい。前記光を矩形形状を有することができる。前記光を移送する段階は連続的にまたは断続的に行われる。前記シリコン結晶化方法は前記光が連続的に移送される場合、移送速度を調節する段階をさらに有することができる。前記光が断続的に移送される場合、前記光の移送間隔は１μｍ〜１０μｍであることができる。前記光の出力エネルギーは１００ｍＪ〜１Ｊであることができる。
【００１８】
上述した本発明の他の実施形態によるシリコン結晶化方法は、３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する光を発生する段階と、前記光を複数の光部分に分割する段階と、前記光部分をそれぞれ所定時間の間、複数のアモルファスシリコン薄膜に照射して複数の初期ポリシリコン結晶を形成する段階と、前記光部分をそれぞれ所定方向に移送して前記初期ポリシリコン結晶を成長させる段階とを有する。
【００１９】
上述した本発明の一実施形態によるシリコン結晶化装置は、光源から３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する一次光線（ｐｒｉｍａｒｙ  ｂｅａｍ）が入力され減衰された光線を発生させる減衰器と、前記減衰された光線を集束して集束された光線を発生させる集束器と、前記集束された光線の形状を変形させ変形された光線を発生させる光形状変形器とを有し、前記変形された光線はアモルファスシリコン薄膜上に照射されポリシリコン薄膜を形成する。
【００２０】
前記パルス周波数は３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲を有するか、４ｋＨｚより大きくてもよい。前記シリコン結晶化装置は前記変形された光線が前記アモルファスシリコン薄膜に沿って移送されポリシリコン結晶を成長させるように、前記アモルファスシリコン薄膜または前記光形状変形器のうちいずれか一つを移送する移送ユニットをさらに有することができる。前記シリコン結晶化装置は前記減衰された光線の方向を変更するミラー及び前記集束された光線の方向を変更するミラーをさらに有することができる。前記一次光線、前記減衰された光線及び前記集束された光線は、それぞれ円形断面を有することができる。前記集束された光線の形状は楕円形または矩形に変形されることができる。前記集束された光線の断面の長さは７００ｍｍ以上であり、前記集束された光線の断面の幅は５μｍ以下である。
【００２１】
上述した本発明の他の実施形態によるシリコン結晶化装置は、３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する一次光線を発生させる光源と、前記光源に隣接して配置され、減衰された光線を発生させる減衰器と、前記減衰器に隣接して配置され前記減衰された光線を集束して集束された光線を発生させる集束器と、前記集束器に隣接して配置され、前記集束された光線を少なくとも２つの光線に分割する光線分割器と、前記光線分割器に隣接して配置され、前記少なくとも２つの光線の形状をそれぞれ変形させ変形された光線を発生させる少なくとも２つの光形状変形器とを有し、前記少なくとも２つの変形された光線はそれぞれ少なくとも２つのアモルファスシリコン薄膜上に照射され少なくとも２つのポリシリコン薄膜を形成する。
【００２２】
上述した本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法は、基板上にゲート電極を形成する段階と、前記ゲート電極が形成された基板上に第１絶縁層を形成する段階と、前記第１絶縁層上にアモルファスシリコン薄膜を形成する段階と、前記アモルファスシリコン薄膜上に３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲のパルス周波数を有する光を照射する段階と、前記光を所定方向に移送してポリシリコン結晶を成長させポリシリコン薄膜を形成する段階と、前記ポリシリコン薄膜をパターニングして前記第１絶縁層上にポリシリコン層を形成する段階とを有する。
【００２３】
前記薄膜トランジスタ製造方法は、前記ポリシリコン層を含む前記第１絶縁層上に前記ポリシリコン層を露出させるための第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを有する第２絶縁層を形成する段階をさらに有することができる。前記第１及び第２コンタクトホールは互いに離隔されることができる。ソース電極及びドレイン電極は前記第２絶縁層上に前記第１及び第２コンタクトホールに対応して形成されることができる。前記ソース電極は前記第１コンタクトホールを介して前記ポリシリコン層と電気的に連結され、前記ドレイン電極は前記第２コンタクトホールを介して前記ポリシリコン層と電気的に連結されることができる。
【００２４】
上述した本発明の一実施形態による薄膜トランジスタは、基板上に形成されるゲート電極と、前記ゲート電極が形成された基板上に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に配置され、所定の結晶成長方向に配列された複数のポリシリコン結晶を有するチャンネル層とを有する。
【００２５】
第２絶縁層はチャンネル層上に配置され、第１コンタクトホール及び第２コンタクトホールを含むことができる。ソース電極及びドレイン電極は前記第２絶縁層上に形成されることができる。前記ソース電極は前記第１コンタクトホールを介して前記チャンネル層と電気的に連結され、前記ドレイン電極は前記第２コンタクトホールを介して前記チャンネル層と電気的に連結される。前記ポリシリコン結晶は互いに並行に配置されることができる。前記所定の結晶成長方向は前記ポリシリコン結晶を形成するためのレーザービームの移送方向と並行することができる。前記レーザービームは３００Ｈｚ〜４ｋＨｚの範囲のパルス周波数を有することができる。液晶表示装置は前記薄膜トランジスタを含むことができる。
【００２６】
上述した本発明の他の実施形態による表示装置は、薄膜トランジスタ及び画素電極を含む第１基板と、共通電極を含む第２基板とを有し、液晶層が前記第１基板と第２基板との間に介在され、前記薄膜トランジスタは透明基板上に形成されるゲート電極と、前記ゲート電極が形成された透明基板上に形成される第１絶縁層と、前記第１絶縁層上に配置され、所定の結晶成長方向に配列された複数のポリシリコン結晶を含むチャンネル層とを有する。前記アモルファスシリコンは結晶化されポリシリコンを形成する。また、前記ポリシリコンは結晶化され単一結晶シリコンを形成することができる。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によるとレーザービームのパルス周波数を大きく増加させ、レーザービームの出力エネルギーはパルス周波数に反比例して減少させることで、レーザービームを発生する装置の負荷を減少させ、装置の部品破損頻度を大きく減少させる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、添付図面を参照して、本発明の好ましい実施形態をより詳細に説明する。
【００２９】
図１は、本発明の一実施形態によるシリコン結晶化方法を示すフローチャートである。図２は本発明の一実施形態によるアモルファスシリコンが結晶化する過程を示した概念断面図である。
【００３０】
本実施形態においては、望ましくは、アモルファスシリコンをポリシリコンに結晶化する方法を提供する。一方、これと同様の方法を使用してポリシリコンを単結晶シリコンに結晶化することも可能である。
【００３１】
図１及び図２を参照すると、基板１００上にはアモルファスシリコン薄膜２００が形成される。
【００３２】
まず、アモルファスシリコン薄膜２００をポリシリコン薄膜に結晶化するために、約３００Ｈｚより大きいパルス周波数を有する光を発生させる（ステップＳ１０）。本実施形態において、光はレーザービーム３００を使用することができる。
【００３３】
もし、、３００Ｈｚより小さいパルス周波数（第１パルス周波数）及び約１［Ｊ］以上の出力エネルギー（第１出力エネルギー）を有するレーザービームを用いてアモルファスシリコン薄膜２００をポリシリコン薄膜に結晶化させるならば、このような大きさの出力エネルギーはレーザービーム発生装置の機能不良を惹起する可能性がある。
【００３４】
第１パルス周波数及び第１出力エネルギーを有するレーザービームは第１時間の間アモルファスシリコン薄膜２００上に照射される。第１パルス周波数と第１出力エネルギーを有して断続的に照射するレーザービームか、或いはレーザービームの出力エネルギーが断続的に変化して第１パルス周波数を有するレーザービームを形成する。
【００３５】
第１時間は第１パルス周波数及び第１出力エネルギーを有するレーザービームによってアモルファスシリコン薄膜２００中のアモルファスシリコンを溶融させるのに所要される時間である。
【００３６】
レーザービームのパルス周波数及び出力エネルギーは相互反比例関係を有し、出力エネルギーはレーザービームの負荷に比例して増加するとうい点を注目する必要がある。従って、レーザービームのパルス周波数が低くなると出力エネルギーはレーザービーム発生装置の負荷と共に増加される。
【００３７】
従って、３００Ｈｚより小さい第１パルス周波数は、３００Ｈｚより大きいパルス周波数の場合よりさらに高い出力エネルギーを必要とする。その結果、低いパルス周波数で高い出力エネルギーに起因してレーザービーム発生装置の負荷は大きくなり、それによりレーザービーム発生装置の不良が発生する可能性がある。
【００３８】
従って、本実施形態において使用される光は、第１パルス周波数（約３００Ｈｚ）より高い第２パルス周波数を有し、第１出力エネルギーより低い約１００［ｍＪ］〜１［Ｊ］の第２出力エネルギーを有するレーザービーム３００が使用される。
【００３９】
本実施形態において、レーザービーム３００の第２パルス周波数は、例えば、約３００Ｈｚ〜４ｋＨｚである。もし、レーザービームのパルス周波数が３００Ｈｚ以下である場合、レーザーを発生させるに必要な高価の部品、例えば、レーザー発振チューブを交換するタイミングはレーザー発振チューブを約１２億回以下の発振した後、交換しなければならない問題点を有する。これにより、表示装置の製造コストが増大する。より望ましくは、レーザービーム３００の第２パルス周波数は、例えば、約２ｋＨｚ〜４ｋＨｚであることが望ましく、あるいは、異なりレーザービーム３００の第２パルス周波数は約４ｋＨｚより多少高くてもかまわない。
【００４０】
この際、第２パルス周波数及び第２出力エネルギーを有するレーザービーム３００は望ましくアモルファスシリコン薄膜上に幅より長い矩形形状で所定の方向に延長して照射され、レーザービーム３００は第２時間の間照射される。
【００４１】
第２時間は第２パルス周波数及び第２出力エネルギーを有するレーザービームでアモルファスシリコン薄膜を溶融させるに所要される時間である。望ましくは、本実施形態において前述した第１時間及び第２時間は互いに同一でないか、同一であることもあり得る。
【００４２】
このように、第１パルス周波数より大きい第２パルス周波数を有し第１出力エネルギーより低い第２出力エネルギーを有するレーザービーム３００でアモルファスシリコン薄膜を溶融させることで、レーザービーム３００を発生する装置の負荷を減少させ部品交替周期をより増加させることができる。
【００４３】
図３は本発明の一実施形態によるシリコン結晶化過程を示した平面図である。
【００４４】
図３を参照すると、第２パルス周波数及び第２出力エネルギーを有するレーザービーム３００が照射されたアモルファスシリコン薄膜２００は溶融され、その結果、初期ポリシリコン結晶はアモルファスシリコン薄膜２００に隣接して形成される（ステップＳ２０）。
【００４５】
第２パルス周波数及び第２出力エネルギーを有するレーザービーム３００はアモルファスシリコン薄膜２００に沿って横方向に移動され、それにより、基板１００にはレーザービーム３００の移動方向に沿って初期ポリシリコン結晶が成長されポリシリコン薄膜４００が形成される（ステップＳ３０）。
【００４６】
この際、初期ポリシリコン結晶を形成及びを成長させるレーザービーム３００は基板１００上を連続的に移動、または断続的に移動させることができる。この際、レーザービーム３００を基板１００上を連続的に移動する場合、基板１００上でのレーザービーム３００の移動速度はアモルファスシリコン薄膜２００が十分に溶融される程度になるようにすることが望ましい。
【００４７】
本実施形態において、レーザービーム３００を断続的に移動させる場合、レーザービーム３００の基板１００上で一度に移動する距離は１〜１０μｍであることが望ましい。
【００４８】
図４は本発明の他の実施形態によるシリコン結晶化方法を示すフローチャートである。図５は本発明の他の実施形態によるアモルファスシリコンが結晶化する過程を示した断面図である。
【００４９】
本一実施形態においてはアモルファスシリコンをポリシリコンに結晶化する他の方法が開示される。
【００５０】
図４及び図５を参照すると、複数のシリコン薄膜は少なくとも２つの基板１１０、１２０上にそれぞれ形成される。本実施形態において、基板１１０、１２０にそれぞれ形成されたシリコン薄膜はアモルファスシリコン薄膜２００、２００’である。
【００５１】
各基板１１０、１２０に形成されたアモルファスシリコン薄膜２００、２００’をポリシリコン薄膜４００、４００’に結晶化するために、３００Ｈｚより高いパルス周波数を有する光を発生する段階が実施される（ステップＳ４０）。
【００５２】
３００Ｈｚより小さい第１パルス周波数及び第１出力エネルギーを有するレーザービームを使用して各基板１１０、１２０に形成されたアモルファスシリコン薄膜２００、２００’をポリシリコン薄膜４００、４００’に結晶化させると、レーザービーム発生装置の不良が発生する可能性がある。
【００５３】
この際、レーザービームは第１時間の間、アモルファスシリコン薄膜２００、２００’に照射され、第１時間は第１パルス周波数及び第１出力エネルギーを有するレーザービームによってアモルファスシリコンを溶融させるのに所要される時間である。
【００５４】
第１パルス周波数及び第１出力エネルギーを有するレーザービームは第１時間の間、アモルファスシリコン薄膜２００、２００’上に照射されアモルファスシリコンを溶融させる。
【００５５】
パルス周波数は出力エネルギーに反比例し、出力エネルギーはレーザービームの負荷に比例して増加するので、パルス周波数が所定レベルを超えるとレーザービーム発生装置の不良が発生する可能性がある。
【００５６】
レーザービーム発生装置の不良発生を防止するために、本発明の一実施形態では、レーザービーム３００は第１パルス周波数より大きい第２パルス周波数を有し、第１出力エネルギーより小さい第２出力エネルギーを有する。
【００５７】
本実施形態において、第２パルス周波数は、例えば、約３００Ｈｚ〜４ｋＨｚである。第２パルス周波数は、例えば、約２ｋＨｚ〜４ｋＨｚであることが望ましく、第２パルス周波数が約４ｋＨｚより多少高くてもかまわない。第２出力エネルギーは約１００［ｍＪ］〜１［Ｊ］の範囲を有する。
【００５８】
続いて、第２パルス周波数を有するレーザービーム３００は少なくとも２つに分割される（ステップＳ５０）。レーザービーム３００はアモルファスシリコン薄膜２００、２００’が形成された基板１１０、１２０の個数と同一の個数に分割される。本実施形態として、第２パルス周波数を有するレーザービーム３００は光分割装置を用いて２つのレーザービーム部分３１０、３２０に分割される。光分割装置を通過するレーザービーム３００の透過率はレーザービーム３００が光分割装置に入射される入射角に依存する。
【００５９】
分割されたレーザービーム部分３１０、３２０は共通的に第２パルス周波数を有し第２出力エネルギーを有する。この際、分割されたレーザービーム部分３１０、３２０の第２出力エネルギーのレベルは第１出力エネルギーのレベルより低い。従って、分割されていないレーザービーム３００のエネルギーレベルは第１エネルギーレベルより高くすることができる。
【００６０】
レーザービーム部分３１０、３２０は所定方向に延長された矩形形状を有する。レーザービーム部分３１０、３２０はアモルファスシリコン薄膜２００、２００’を溶融させるために、各基板１１０、１２０に形成されたアモルファスシリコン薄膜２００、２００’上に第２時間の間照射される。第１時間及び第２時間は異なるか或いは同一であることができる。
【００６１】
このように、第１パルス周波数より大きい第２パルス周波数を有し第１出力エネルギーより低い第２出力エネルギーを有するレーザービーム部分３１０、３２０で各アモルファスシリコン薄膜２００、２００’を溶融させることで、装置の負荷を減少させ部品交替周期をより増加させることができる。
【００６２】
第２パルス周波数及び第２出力エネルギーを有するレーザービーム部分３１０、３２０がそれぞれ照射されたアモルファスシリコン薄膜２００、２００’は溶融されながらアモルファスシリコン薄膜２００、２００’に局部的に初期ポリシリコン結晶が形成される（ステップＳ６０）。
【００６３】
続いて、第２パルス周波数及び第２出力エネルギーを有するレーザービーム部分３１０、３２０はそれぞれアモルファスシリコン薄膜２００、２００’に沿って移動され、それにより基板１１０、１２０に形成された初期ポリシリコン結晶はレーザービーム部分３１０、３２０の移動方向に沿って成長してポリシリコン薄膜４００、４００’を形成する（ステップＳ７０）。
【００６４】
この際、初期ポリシリコン結晶を形成及び成長させるレーザービーム部分３１０、３２０は連続的に移動するか、断続的に移動することができる。この際、レーザービーム部分３１０、３２０を連続的に移動させる場合、レーザービーム部分３１０、３２０の移動速度はアモルファスシリコン薄膜２００、２００’が溶融される程度になるようにすることが望ましい。
【００６５】
また、本実施形態において、レーザービーム部分３１０、３２０は断続的に移動される場合、レーザービーム部分３１０、３２０が一度に移動する距離は１〜１０μｍであることが望ましい。
【００６６】
図６は本発明の一実施形態によるシリコン結晶化装置を示す概略図である。
【００６７】
図６を参照すると、シリコン結晶化装置５００は光源５１０、減衰器５２０、集束器５３０、光形状変形器５４０及び移送ユニット５６０を含む。
【００６８】
光源５１０は加工されていない一次（ｐｒｉｍａｒｙ）レーザービーム３００ａを発生する。一次レーザービーム３００ａは３００Ｈｚ以上のパルス周波数を有することが望ましい。
【００６９】
一次レーザービーム３００ａのパルス周波数が３００Ｈｚより小さい場合、アモルファスシリコンを溶かすために一次レーザービーム３００ａの出力エネルギーを十分に増加させなければならない。一次レーザービーム３００ａの出力エネルギーはレーザービームを発生させるための装置の負荷に比例して増加する。従って、パルス周波数が約３００Ｈｚ未満の場合、レーザービーム発生装置の不良が発生する可能性がある。
【００７０】
レーザービーム発生装置の不良発生を防止するために、光源５１０から発生した一次レーザービーム３００ａのパルス周波は約３００Ｈｚ以上である。一次レーザービーム３００ａの出力エネルギーがパルス周波数に反比例して減少するので、光源５１０の寿命は増加される。
【００７１】
本実施形態において、光源５１０で発生した一次レーザービーム３００ａは望ましく３００Ｈｚ〜４ｋＨｚのパルス周波数を有する。あるいは、光源５１０で発生した一次レーザービーム３００ａのパルス周波数は４Ｈｚ以上になってもかまわない。
【００７２】
減衰器５２０は光源５１０と隣接したところに配置され、減衰器５２０としては光源５１０で３００Ｈｚ〜４ｋＨｚのパルス周波数で発生した一次レーザービーム３００ａが入力される。減衰器５２０は一次レーザービーム３００ａの出力エネルギーのレベルを精密に調節する。出力エネルギーレベルが調節されたレーザービーム３００ｂはミラー５５０を反射し進行方向が変更される。
【００７３】
集束器５３０は減衰器５２０と隣接したところに配置され、減衰器５２０を通過しながら出力エネルギーレベルが調節されたレーザービーム３００ｂを集束する。集束器５３０は一つまたは複数個のフォーカスレンズを含む。
集束されたレーザービーム３００ｃはミラー５５０を反射し進行方向が変更される。
【００７４】
光形状変形器５４０は集束器５３０と隣接したところに配置され、集束器５３０を通過したレーザービーム３００ｃの形状を変形させる。通常、光源５１０から発生した一次レーザービーム３００ａ、減衰器５２０を通過したレーザービーム３００ｂ、及び集束器５３０を通過したレーザービーム３００ｃは全部横断面が円形形状を有する。
【００７５】
光形状変形器５４０は集束器５３０を通過したレーザービーム３００ｃを凹レンズまたは凸レンズを用いて楕円形状または矩形形状に変形させる。本実施形態において、光形状変形器５４０は縦断面が円形形状である集束器５３０を通過したレーザービーム３００ｃを矩形形状に変形させ、光形状変形器５４０を通過したレーザービーム３００はアモルファスシリコン薄膜２００に投影される。この際、光形状変形器５４０を通過したレーザービーム３００の断面の長さが、例えば、約７００ｍｍ以上であり、幅は５μｍ以下であることが望ましい。
【００７６】
これとは異なり、光形状変形器５４０は集束器５３０を通過したレーザービーム３００ｃの形状を変形するためのマスク５４０ａを使用することも可能である。
【００７７】
光形状変形器５４０を通過したレーザービーム３００はアモルファスシリコン薄膜２００上に到達され、アモルファスシリコン薄膜２００をポリシリコン薄膜４００に変質させる。
【００７８】
移送ユニット５６０は、光形状変形器５４０から出力されたレーザービーム３００がアモルファスシリコン薄膜２００に沿って移送（ｔｒａｎｓｐｏｒｔ）されるように、アモルファスシリコン薄膜２００または光形状変形器５４０を移送して、ポリシリコン結晶を横方向成長させることでポリシリコン薄膜４００を形成する。
【００７９】
移送は連続的であるか又は断続的でありうる。レーザービーム３００が連続的に移送される場合、移送速度はアモルファスシリコン薄膜２００を確実に溶融させることができるように調節することができる。レーザービーム３００が断続的に移送される場合、レーザービーム３００が一度に移送される距離は１〜１０μｍである。
【００８０】
図７は本発明の他の実施形態によるシリコン結晶化装置を示した概略図である。
【００８１】
図７を参照すると、シリコン結晶化装置６００は光源６１０、減衰器６２０、集束器６３０、光分割装置６４０、光形状変形器６５０、６５０’及び移送ユニット６６０、６６０’を含む。シリコン結晶化装置６００は２つ以上の光形状変形器及び移送ユニットを含むことができる。本実施形態において、シリコン結晶化装置６００は２つの光形状変形器６５０、６５０’及び移送ユニット６６０、６６０’を含む。
【００８２】
本実施形態において、光源６１０は加工されていない一次レーザービーム３００ａを発生する。一次レーザービーム３００ａは３００Ｈｚ以上のパルス周波数を有することが望ましい。
【００８３】
一次レーザービーム３００ａのパルス周波数が３００Ｈｚより小さい場合、アモルファスシリコンを溶かすために一次レーザービーム３００ａの出力エネルギーを十分に増加させなければならない。一次レーザービーム３００ａの出力エネルギーはレーザービームを発生させるための装置の負荷に比例して増加する。従って、パルス周波数が約３００Ｈｚ未満の場合、レーザービーム発生装置の不良が発生する可能性がある。
【００８４】
光源６１０で発生した一次レーザービーム３００ａのパルス周期は約３００Ｈｚ以上である。一次レーザービーム３００ａの出力エネルギーがパルス周波数に反比例して減少するので、光源６１０の寿命は増加される。
【００８５】
本実施形態において、光源６１０で発生した一次レーザービーム３００ａは望ましくは３００Ｈｚ〜４ｋＨｚのパルス周波数を有する。あるいは、光源６１０で発生した一次レーザービーム３００ａのパルス周波数が４ｋＨｚ以上になってもかまわない。
【００８６】
減衰器６２０は光源６１０と隣接したところに配置され、光源６１０で３００Ｈｚ〜４ｋＨｚのパルス周波数で発生した一次レーザービーム３００ａの出力エネルギーのレベルを精密に調節した、出力エネルギーレベルが調節されたレーザービーム３００ｂを出力する。
【００８７】
集束器６３０は減衰器６２０と隣接したところに配置され、減衰器６２０を通過しながら出力エネルギーレベルが調節されたレーザービーム３００ｂを集束する。集束器６３０は一つまたは複数個のフォーカスレンズを含む。
【００８８】
光分割装置６４０は集束器６３０と隣接したところに配置され、集束器６３０で集束されたレーザービーム３００ｃを少なくとも２つ以上に分割する。本実施形態において、光分割装置６４０は集束器６３０で集束されたレーザービーム３００ｃを２つのレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅに分割する。集束器６３０で集束されたレーザービーム３００ｃを２つに分割するために、光分割装置６４０は少なくとも２つの光分割レンズ６４２、６４４を含む。
【００８９】
図８は図７に示した光分割レンズの光透過率と回転角度との関係を示したグラフである。
【００９０】
図８を参照すると、グラフのＸ軸はレーザービームに対して光分割レンズ６４２、６４４が回転された回転角度であり、グラフのＹ軸は光分割レンズ６４２、６４４を通過するレーザービームの光透過率である。
【００９１】
グラフを参照すると、光分割レンズ６４２、６４４と集束されたレーザービーム３００ｃの方向が直角を成すとき、回転角度は０°であり、この際、光分割レンズ６４２、６４４の光透過率は１００％に近い。即ち、光分割レンズ６４２、６４４と集束されたレーザービーム３００ｃとが直角を成し回転角度が０°の場合集束されたレーザービーム３００ｃは光分割レンズ６４２、６４４を大部分透過する。
【００９２】
一方、光分割レンズ６４２、６４４と集束されたレーザービーム３００ｃの方向とが約４５°の角度を成すとき、回転角度はＡ°であり、この際、光分割レンズ６４２、６４４の光透過率は５０％に過ぎない。即ち、集束されたレーザービーム３００ｃの５０％は光分割レンズ６４２、６４４から反射され、残りの５０％は光分割レンズ６４２、６４４を透過する。
【００９３】
また、光分割レンズ６４２、６４４と集束されたレーザービーム３００ｃの方向とが約８０°程度の角度を成すとき、回転角度はＢ°であり、光分割レンズ６４２、６４４の光透過率は０％に近い。即ち、集束されたレーザービーム３００ｃの大部分が光分割レンズ６４２、６４４から反射される。
【００９４】
このように、光分割レンズ６４２、６４４の特性によって集束器６３０を通過し集束されたレーザービーム３００ｃは光分割装置６４０によって２つに分割される。この際、光分割装置６４０の光分割レンズ６４２及び６４４の配置及び個数は多様に変形または変更可能である。本実施形態において、光分割レンズ６４２、６４４によって分割されたレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅの個数はアモルファスシリコン薄膜２００の個数と同一である。
【００９５】
この際、光分割レンズ６４２、６４４によって複数個に分割されたレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅの出力エネルギーは光分割レンズ６４２、６４４によって分割されていない集束されたレーザービーム３００ｃの出力エネルギーより小さいようになされる。
【００９６】
光形状変形器６５０、６５０’は光分割装置６４０と移送ユニット６６０、６６０’の間に配置され、レーザービーム部分３００ｄ、３００ｅの形状を変形させる。通常、光源６１０から発生した一次レーザービーム３００ａ、減衰器６２０を通過したレーザービーム３００ｂ、集束器６３０を通過したレーザービーム３００ｃ及び光分割装置６４０によって分割されたレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅは全部横断面が円形形状を有する。
【００９７】
光形状変形器６５０、６５０’は分割されたレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅを凹レンズまたは凸レンズを用いて楕円形状または矩形形状に変形させる。本実施形態において、光形状変形器６５０、６５０’は縦断面が円形形状であるレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅを幅より長さが長い形状に変更させる。従って、光形状変形器６５０、６５０’を通過したレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅはアモルファスシリコン薄膜２００に矩形形状に投影される。この際、光形状変形器６５０、６５０’を通過したレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅの断面の長さが、例えば、約７００ｍｍ以上であり、幅は５μｍ以下であることが望ましい。
【００９８】
これとは異なり、光形状変形器６５０、６５０’はレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅの形状を変形するためのマスクを使用してもよい。
【００９９】
光形状変形器６５０、６５０‘を通過したレーザービーム部分３００ｄ、３００ｅはアモルファスシリコン薄膜２００上に到達され、アモルファスシリコン薄膜２００をポリシリコン４００に変更させる。
【０１００】
移送ユニット６６０、６６０’は、光形状変形器５５０、５５０’から出力されたレーザービーム３００、３００’がアモルファスシリコン薄膜２００、２００’に沿って移送されるように、アモルファスシリコン薄膜２００、２００’または光形状変形器５５０、５５０’を移送してポリシリコン結晶を横方向成長させることでポリシリコン薄膜４００、４００’を形成する。
【０１０１】
移送は連続的か又は断続的であることができる。レーザービーム３００、３００’が連続的に移送される場合、移送速度はアモルファスシリコン薄膜トランジスタ２００、２００’を確実に溶融させることができるように調節されることができる。レーザービーム３００、３００’が断続的に移送される場合、レーザービーム３００、３００’が一度に移送される距離は１〜１０μｍである。
【０１０２】
図９は本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの断面図である。図１０は図９のポリシリコンチャンネル層の平面図である。
【０１０３】
図９及び図１０を参照すると、薄膜トランジスタ７００はゲート電極７１０、第１絶縁層７２０、ポリシリコンチャンネル層７３０、第２絶縁層７４０、ソース電極７５０及びドレイン電極７６０を含む。
【０１０４】
ゲート電極７１０は外部からゲート電圧の印加を受け、ゲート電極７１０は基板７０１上に形成される。
【０１０５】
第１絶縁層７２０はゲート電極７１０を含んで基板７０１を覆い、ゲート電極７１０を電気的に絶縁させる。
【０１０６】
ポリシリコンチャンネル層７３０は第１絶縁層７２０の上面に形成される。ポリシリコンチャンネル層７３０は第１絶縁層７２０上のゲート電極７１０に対応する位置に配置される。ポリシリコンチャンネル層７３０は特定の方向に沿って相互に平行して並んで配置された複数個のポリシリコン結晶を含む。
【０１０７】
ポリシリコンチャンネル層７３０は約３００Ｈｚ〜４ｋＨｚのパルス周波数を有するレーザービームによって形成される。ポリシリコンチャンネル層７３０に含まれたポリシリコンの結晶成長方向はレーザービームの移動方向と同一である。ポリシリコンチャンネル層７３０に含まれたポリシリコン結晶はレーザービームの移動方向に沿って規則的に形成されるのでアモルファスシリコンまたは相互異なる複数の方向に成長したポリシリコン結晶に比べてより優れた電気的特性を有する。
【０１０８】
第２絶縁層７４０はポリシリコンチャンネル層７３０を含んで第１絶縁層７２０を覆うように形成され、第２絶縁層７４０はポリシリコンチャンネル層７３０を露出させる第１コンタクトホール７４１及び第２コンタクトホール７４２を有する。
【０１０９】
ソース電極７５０は第１コンタクトホール７４１を介してポリシリコンチャンネル層７３０に電気的に連結され、ドレイン電極７６０は第２コンタクトホール７４２を介してポリシリコンチャンネル層７３０に電気的に連結される。
【０１１０】
図１１乃至図１５は本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【０１１１】
図１１を参照すると、基板７０１上には全面積にかけてゲート金属が蒸着されゲート薄膜が形成される。ゲート薄膜はフォトリソグラフィ工程によってパターニングされ基板７０１上にはゲート電極７１０が形成される。
【０１１２】
図１２を参照すると、ゲート電極７１０が形成された後、基板７０１上にはゲート電極７１０がカバーされるように絶縁物質が蒸着され基板７０１には第１絶縁層７２０が形成される。
【０１１３】
第１絶縁層７２０が形成された後、第１絶縁層７２０が覆われるように基板７０１にはアモルファスシリコンが蒸着されアモルファスシリコン薄膜７３５が形成される。
【０１１４】
図１３を参照すると、アモルファスシリコン薄膜７３５には約３００Ｈｚ〜４ｋＨｚのパルス周波数を有するレーザービーム３００が照射され、レーザービーム３００が照射されたアモルファスシリコン薄膜７３５は溶融され横方向結晶化が行われポリシリコン薄膜７３２が形成される。
【０１１５】
この際、ポリシリコン薄膜７３２中のポリシリコン結晶は所定の方向、つまりレーザービーム３００の移動方向に沿って一列に横方向成長するようになる。
【０１１６】
図１４を参照すると、第１絶縁層７２０上に形成されたポリシリコン薄膜７３２はフォトリソグラフィ工程によってパターニングされ第１絶縁層７２０上にはポリシリコンチャンネル層７３０が形成される。この際、ポリシリコンチャンネル層７３０はゲート電極７１０に対応する位置に形成される。
【０１１７】
第１絶縁層７２０上にポリシリコンチャンネル層７３０が形成された状態で、絶縁物質が蒸着され第２絶縁層７４０が形成される。第２絶縁層７４０はフォトリソグラフィ工程によってパターニングされ、第２絶縁層７４０にはポリシリコンチャンネル層７３０を露出させる第１コンタクトホール７４１及び第２コンタクトホール７４２が形成される。
【０１１８】
図１５を参照すると、基板７０１に第２絶縁層７４０が形成された後、第２絶縁層７４０上には金属が蒸着される。蒸着された金属薄膜はパターニングされソース電極７５０及びドレイン電極７６０が形成される。
【０１１９】
ソース電極７５０は第１コンタクトホール７４１を介してポリシリコンチャンネル層７３０に電気的に連結され、ドレイン電極７６０は第２コンタクトホール７４２を介してポリシリコンチャンネル層７３０に電気的に連結される。
【０１２０】
図１６は本発明の一実施形態による表示装置の断面図である。
【０１２１】
図１６を参照すると、表示装置８００は第１基板７０３、第２基板７０５及び液晶層７０７を含む。
【０１２２】
第１基板７０３は複数個がマトリックス形態に配置された薄膜トランジスタ７００及び画素電極７７０を含む。
【０１２３】
本実施形態による薄膜トランジスタ７００はゲート電極７１０、第１絶縁層７２０、ポリシリコンチャンネル層７３０、第２絶縁層７４０、ソース電極７５０及びドレイン電極７６０を含む。
【０１２４】
ゲート電極７１０は外部からゲート電圧の印加を受け、ゲート電極７１０は基板７０１上に形成される。
【０１２５】
第１絶縁層７２０はゲート電極７１０を含んで基板７０１を覆い、ゲート電極７１０を電気的に絶縁させる。
【０１２６】
ポリシリコンチャンネル層７３０は第１絶縁層７２０の上面に形成される。ポリシリコンチャンネル層７３０は第１絶縁層７２０上のゲート電極７１０に対応する位置に配置される。ポリシリコンチャンネル層７３０は特定方向に沿って相互に平行して並んで配置された複数個のポリシリコン結晶からなる。
【０１２７】
ポリシリコン結晶は約３００Ｈｚ〜４ｋＨｚのパルス周波数を有するレーザービームによって形成される。ポリシリコン結晶の結晶成長方向はレーザービームの移動方向と同一である。ポリシリコンチャンネル層７３０に含まれたポリシリコン結晶はレーザービームの移動方向に沿って規則的に形成されるのでアモルファスシリコンまたは相互異なる複数の方向に成長したポリシリコン結晶に比べて優れた電気的特性を有する。
【０１２８】
第２絶縁層７４０はポリシリコンチャンネル層７３０を含んで第１絶縁層７２０を覆うように形成され、第２絶縁層７４０はポリシリコンチャンネル層７３０を露出させる第１コンタクトホール７４１及び第２コンタクトホール７４２を有する。
【０１２９】
ソース電極７５０は第１コンタクトホール７４１を介してポリシリコンチャンネル層７３０に電気的に連結され、ドレイン電極７６０は第２コンタクトホール７４２を介してポリシリコンチャンネル層７３０に電気的に連結される。
【０１３０】
画素電極７７０は透明で導電性である酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛系（ＺＯ）等を含み、画素電極７７０は各薄膜トランジスタ７００のドレイン電極７６０にそれぞれ電気的に連結される。
【０１３１】
第２基板７０５は第１基板７０３と向き合い、第２基板７０５のうち第１基板７０３と向き合う面には共通電極７８０が形成される。共通電極７８０は第２基板７０５の全面積にかけて形成され、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）、酸化インジウム亜鉛（ＩＺＯ）、酸化亜鉛系（ＺＯ）等を含む。
【０１３２】
第２基板７０５と共通電極７８０との間にはカラーフィルタ７９０が配置されることができる。カラーフィルタ７９０は第１基板７０３に形成された画素電極７７０と向き合うように配置される。
【０１３３】
ブラックマトリックス７９５は第２基板７０５上に配置され、カラーフィルタ７９０の間の空間に光が漏洩されることを防止する。
【０１３４】
以上、本発明の実施形態に従えば、アモルファスシリコンを含むアモルファスシリコン薄膜をポリシリコンを含むポリシリコン薄膜に変質させるためにアモルファスシリコン薄膜に照射されるレーザービームの出力エネルギーレベルをより減少させレーザービームを発生する装置にかかる負荷の減少及び装置の部品破損をより減少させ、ポリシリコン薄膜の品質を向上させ画像を表示するに必要な薄膜トランジスタの品質向上及び画像を表示する表示装置の表示品質をより向上させることができる。
【０１３５】
以上、本発明の実施形態によって詳細に説明したが、本発明はこれに限定されず、本発明が属する技術分野において通常の知識を有するものであれば本発明の思想と精神を離脱することなく、本発明を修正または変更できる。
【図面の簡単な説明】
【０１３６】
【図１】本発明の一実施形態によるシリコン結晶化方法を示すフローチャートである。
【図２】本発明の一実施形態によるアモルファスシリコンが結晶化する過程を示した概念断面図である。
【図３】本発明の一実施形態によるシリコン結晶化過程を示した平面図である。
【図４】本発明の他の実施形態によるシリコン結晶化方法を示すフローチャートである。
【図５】本発明の他の実施形態によるアモルファスシリコンが結晶化する過程を示した断面図である。
【図６】本発明の一実施形態によるシリコン結晶化装置を示した概略図である。
【図７】本発明の他の実施形態によるシリコン結晶化装置を示した概略図である。
【図８】図７に示した光分割レンズの光透過率と回転角度との関係を示したグラフである。
【図９】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの断面図である。
【図１０】図９のポリシリコンチャンネル層の平面図である。
【図１１】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図１２】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図１３】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の一実施形態による薄膜トランジスタの製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の一実施形態による表示装置の断面図である。
【符号の説明】
【０１３７】
１００、１１０、１２０        基板
２００、２００’    アモルファスシリコン薄膜
３００      レーザービーム
３００ａ        一次レーザービーム
３１０、３２０、３００ｄ、３００ｅ    レーザービーム部分
４００、４００’    ポリシリコン薄膜
５００、６００    シリコン結晶化装置
５１０、６１０    光源
５２０、６２０    減衰器
５３０、６３０    集束器
５４０、６５０、６５０’    光形状変形器
５５０、５５０’      ミラー
５６０、６６０、６６０’    移送ユニット
６４２、６４４      光分割レンズ
７０１      基板
７２０      第１絶縁層
７１０      ゲート電極
７３０      ポリシリコンチャンネル層
７３２      ポリシリコン薄膜
７３５      アモルファスシリコン薄膜
７４０      第２絶縁層
７４１      第１コンタクトホール
７４２      第２コンタクトホール
７５０      ソース電極
７６０      ドレイン電極
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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