TW587295B

TW587295B - Method of laser crystallization

Info

Publication number: TW587295B
Application number: TW091137219A
Authority: TW
Inventors: Mao-Yi Chang
Original assignee: Au Optronics Corp
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2004-05-11
Also published as: TW200411773A; US20040118335A1; US7083676B2

Description

587295 五、發明說明（1) 發明所屬之技術領域本發明係提供一種雷射再結晶（laser crystallization， LC)的方法，尤指一種可以增大製程範噚（process window)之兩階段（two steps)之雷射再結晶的方法。先前技術在現今平面顯示器的產品中，液晶顯示器（liquid crystal display, LCD)可謂其中最為熱門的一項技術，舉凡日常生活中常見的手機、數位相機、攝影機、筆記型電腦以至於監視器均是利用此項技術所製造的商品。隨著人們對於顯示器視覺感受要求的提高，加上新技術應用領域不斷的擴展’更高晝質、高解析度、高亮度且具低價位的平面顯示器便成為未來顯示技術發展的趨勢，也造就了新的顯示技術發展的原動力。而平面顯示器中的低溫複晶石夕薄膜電晶體（low temperature polysilicon thin film transistor, LTPS TFT)液晶顯示器（L C D )除了具有符合主動式驅動（actively d r i v e )潮流的特性外，其技術也正是一個可以達到上述目標的重要技術突破。尤其是其具有將金屬氧化物半導體以及低溫複晶石夕薄膜電晶體整合（i n t e g r a t e d )於同一製程技術的優點，使系統面板（s y s t e m ο n p a n e 1，S 0 P)的目標得

587295

所積極研究發展的對象〇五、發明說明（2) 以被實現因此成為各家腐程但是在低温複晶梦薄膜電晶體液晶顯示器的製中，由於一般玻璃基板的耐熱度只能到6 〇〇它左在高溫下直接製作多晶石夕薄膜將會造成玻璃基板的扭右變形，因此傳統的多晶矽薄膜電晶體液晶顯示器往須要使用彳貝格叩貝的石英作為基材，應用範圍因而也'只能侷限於小尺寸的液晶面板。目前另一種利用非晶石夕膜再結晶的低溫多晶石夕薄膜製作方法已應運而生並且尉為主流’其中又以準分子雷射退火（exc i mer 1 aser an n ea 1 i ng， EL A)製程格外受到重視。

請參考圖一，圖一為以準分子雷射退火製程製作多晶石夕薄膜的方法示意圖。如圖一所示，首先於一玻璃基板1 0上沉積一厚度約為5 0 0埃（A )的非晶矽薄膜1 2，接著將玻璃基板1 〇置入一密閉之反應室（未顯示）内，以進行準分子雷射退火製程。其中，沉積非晶矽薄膜1 2的方法有許多種，諸如低壓化學氣相沉積（L P C V D)、電漿輔助化學氣相沉積（PECVD)及濺鍍（sPuttering)等，而在進行該準分子雷射退火製程時，準分子雷射之雷射脈衝1 4可自反應室（未顯示）上方之透明窗口（未顯示）照射至玻璃基板1 0表面的非晶矽薄膜1 2，並根據一預先設定之製程範圍以一種類似掃描（scan)的方式逐步掃過該製程範圍内之所有區域，來對該製程範圍内之非晶矽薄膜1 2進行快

第6頁 587295

五、發明說明（3) 速加熱’使其再結晶（recrystallize)成一多 (polysilicon thiri film，未顯示）。晶矽薄膜由於在準分子雷射退火過程中，非晶矽薄膜會經由對雷射深紫外光的吸收而達到快速的熔融與再結晶，而且採用這種短時間脈衝雷射所造成的快速吸收只會對非晶石夕薄膜表面造成影響，所以玻璃基板能保持在低溫狀態而不至受到任何影響。一般而言，常用之準分子雷射種類包含有XeCl雷射、ArF雷射、KrF雷射以及XeF雷射等，不同之分子會產生不同之波長，而所輸出之能量密度（energy density)則會根據非晶矽薄膜之厚度調整，以一個厚度5 0 0埃之非晶矽薄膜為例，準分子雷射輸出之能量密度約為20 0至400 mJ/cm2。在完成該準分子雷射退火製程之後，便可進一步進行後續液晶顯示面板之其餘製程，利用該多晶矽薄膜作為液晶顯示器内的通道 (3〇111^6)或是源極/汲極（30111»(^/(11^丨11)，以構成液晶顯示器面板中之驅動電路（driving circuit)或是邏輯電路 (logic circuit)。如前所述，由於非晶矽薄膜1 2的品質好壞對後續所形成的多晶矽薄膜特性影響很大，因此非晶矽薄膜沈積製程中的各參數（parameter)需要被嚴格控制，以期能形成低氫含量（hydrogen content)、高膜厚均勻性 (thickness un i f orm i t y )以及低表面粗糙度(surface

第7頁 587295 五、發明說明（4) roughness)之非晶矽薄膜。另外在非晶矽薄膜12再結晶成為一多晶矽薄膜的過程卞，也有許多的變數 (variables)會對再結晶完成後的晶粒大小（grain size) 以及分佈（d is tri but ion)有直接的影響，而當雷射結晶過程中產生不均勻的現象時，常會產生各式各樣的缺陷 (defect)。

請參考圖二，圖二為習知技術中進行雷射再結晶製程之能重：岔度示意圖。如圖二所示，利用習知技術進行雷射再結晶製程時，所選擇的雷射能量密度E係介於近乎完全熔融能量密度（nearly-completely-melted energy density，E )以及超級側向成長能量密度（S L G e n e r g y densi ty， ESLG)之間。由圖二中可以明顯地看到，當雷射能量密度係小於近乎完全熔融能量密度時，由於能量密度不足以供給晶種（s e e d )成長成為大晶粒（1 a r g e g r a i η)，故所形成的晶粒較小；當能量密度係大於非晶

矽化能量密度（amorphousization energy density， Εα) 時，雖然非晶矽薄膜1 2可以被完全熔融，但是結晶的方式是以淬冷的方式所達成，所以形成均勻孕核 (homogeneous nucleation)的現象，也因為均勻孕核的緣故而到處都會產生成核點，晶粒無法有效成長，所以形成的晶粒大小會突然驟減，甚至還會非晶矽化；而當能量密度介於超級側向成長能量密度以及非晶矽化能量密度之間時，雖然仍然可以形成大晶粒，但是小晶粒也

第8頁 587295 五、發明說明（5) 開始被產生，往往造成不同元件之間（device t〇 device)晶粒大小之均勻性· 、 ,^ ^ A J J & ^uniiormity)無法被良好控制的情形，進而造成不同元件之間電性的差異。 „ f = ^用來雷射再結晶的方法，卻存在極大的限制。明多考圖二Α與圖三Β，圖三Α與圖三Β為習知技術中對一非晶矽島20A、20B進行雷射再結晶後之剖面結果示意圖，。由於通常在實際的製作過程令，於形成非晶矽層 1 2之後’還包含有一黃光暨钱刻製程 (photo-etching-process，PEP，未顯示），以將非晶砍薄膜1 2餘刻成為一如圖三a或是圖三眯示之非晶矽島 (amorphous si 1 icon is land)20 A、20B。非晶矽島 20A、 20B依製程以及設計的需要，可能具有不同的形狀 (shape)，而在圖三A以及圖三b中係以一最常見的用來作為低溫複晶矽薄膜電晶體（未顯示）之主動區域（act丨ve area)的情形來說明。如圖三A以及圖三B所示，由於散熱方向多募之不同’其邊緣部份2 2 A、2 2 B之熱傳導速率（thermal conduction rate)大於其中央部份24A、24 B之熱傳導速率’進而形成一溫度梯度（temperature gradient)，因此非晶石夕島2 0 A、2 0 B邊緣部份2 2 A、2 2 B之非晶石夕薄膜於達到近乎完全熔融狀態之後先行固化（so 1 i d i f y )，再由位於邊緣部份2 2 A、2 2 B之非晶矽薄膜内之殘餘

587295

(residual)非晶石夕晶種（seed，未顯示）向中央部份24八、 24B做侧向成長（lateral grow)成為大晶粒（iarge grain) 26A、26B。但無論如何，側向成長的速度有一定的極限’通常只能成長到1〜2微米（/i m)。如圖三A所示，當元件之通道寬度（channel width)較小時，大晶粒26 A 可以成長到線寬（channel width)的中央，因此可以改善元件的電性。所以此習知先形成非晶矽島再雷射結晶的方法’有時會選用高於E SL衲能量密度，以增加側向成長的驅動力。但是如圖三B所示，當元件之通道寬度較大時，會造成只有在邊緣部份2 2 B長成大晶粒2 6 B，卻在中央部份2 4 B長成小晶粒2 8的現象，最後造成元件電性之劣化（degrade) 〇同時習知技術中所使用的雷射能量密度範圍太小，當雷射能量密度的大小稍有誤差時，很容易就超出了上述的雷射能量密度範圍。甚至於當雷射能量空間上分佈的均勻性、雷射脈衝（pulse)的重疊（overlap)程度、進行雷射退火時基板的溫度以及周圍的氣氛（atmosphere) 等變數（var i ab 1 e )未被控制妥當時，也會相對造成所使用之雷射能量密度超出上述的雷射能量密度範圍。因此，如何能發展出一種新的雷射再結晶的方法，其不僅可以促進非晶碎島各個部位之有效側向成長’以形成均勻的大晶粒，並且又可以增大雷射再結晶製程之

第10頁 587295 五、發明說明（7) 製程範_ (process window)，便成為十分重要的課題。發明内容本發明之主要目的在於提供一種雷射再結晶（laser c r y s t a 1 1 i z a t i ο η， L C )製程的方法，尤指一種可以明顯增大製程範_ ( p r 〇 c e s s w i n d 〇 w )之兩階段雷射再結晶的方法。在本發明之最佳實施例中，係先提供一基底，再於該基底之上形成至少一非晶矽島，然後進行一第一階段之雷射再結晶製程，利用一具有一第一能量密度之雷射脈衝照射該非晶矽島，以使該非晶矽島之邊緣部份再結晶成為側向成長多晶矽結構，接著進行一第二階段之雷射再結晶製程，利用一具有一第二能量密度之雷射脈衝照射該非晶矽島，以使該非晶矽島之中央部份再結晶成為多晶矽結構。由於本發明之雷射再結晶的方法係利用一兩階段式的雷射再結晶製程，先將非晶矽島之邊緣部份再結晶成為大晶粒，然後再將非晶矽島之中央部份内之小晶粒修補成為大晶粒。即使當非晶矽島係應用於通道寬度較大的元件時，也不會產生當晶粒向非晶矽島之中央部分側向成長時，由於側向成長的速度有極限而產生的無法成

第11頁 587295 、發明說明長到線寬的中央的情形，因特性被劣化。同時，因為於時只需顧慮到非晶矽島之中晶方法之製程範疇可以明顯量密度的大小稱有誤差，或變數未被控制妥當，便很容密度範圍。利用本發明方法做出具有良好電性之大通道此可以充分避免元件之電氣第二階段之雷射再結晶製程央部份’本發明之雷射再結被增大’不至於因為雷射能是雷射再結晶製程中的其他易地超出了製程的雷射能量於實際生產線時，將可以製元件。實施方式

請參考圖四至圖六B，圖四至圖五為本發明中進行| 射再結晶之方法示意圖，圖六A與圖六b為本發明方法中對一非晶石夕島1 〇 2進行雷射再結晶後之剖面結果示意圖£ 如圖四所示’首先提供一絕緣基板1 〇〇，且絕緣基板丨〇 ( 包含有一玻璃（glass)基板、一石英（qUartz)基板或是-塑膠（pi as tic)基板。接著於絕緣基板1〇〇之上形成一非晶石夕薄膜（amorphous silicon thin film, a -Si thii f Π m，未顯示），然後進行一黃光暨蝕刻製程

(photo-etching-process, PEP)以將非晶石夕薄膜（未顯示）餘刻成為一非晶石夕島（amorphous island)102。其中形成非晶矽薄膜（未顯示）之方法包含有一低壓化學氣相沉積（LPCVD)製程、一電漿輔助化學氣相沉積（PECVD)製程或是一濺錢（s p u 11 e r i n g )製程。同時非晶矽島1 0 2依製

587295

程以及設計的需要，可能具有不同的形狀，而在圖四係以一最常見的用來作為低溫複晶矽薄膜電晶體（未顯示）之主動區域（act ive are a)的情形來說明。

再將絕緣基板1 〇〇置入一密閉之反應室（未顯示以進行準分子雷射退火製程。在進行準分子雷射退火’ 程時，準分子雷射之雷射脈衝1 03可自反應室（未顯示方之透明窗口（未顯示）照射至玻璃基板1 〇〇表面的非曰島1 02，並根據一預先設定之製程範圍以一種類似掃^石 (scan)的方式逐步掃過該製程範圍内之所有區域，來該製程範圍内之非晶矽島1 〇2進行快速加熱。同時準分子雷射包含有一 XeCl雷射、一 ArF雷射、一 KrF雷射或是7_ XeF雷射。本發明之雷射再結晶方法係利用一兩階段（^ w 〇 s t e p s )之雷射再結晶製程來對非晶石夕島1 q 2做處理。如圖五所示，本發明方法於進行第一階段（first step)之雷射再結晶製程時，所選擇的雷射能量密度E彳系大於 (higher than)非晶矽島102之超級側向成長能量密度 (super lateral growth energy density, ESLG)，而事實上，第一能量密度較佳地係大於非晶矽島i 〇 2之非晶矽化能量密度（amorphousization energy density， Εα)。如圖六Α所示，由於非晶石夕島1 0 2邊緣部份1 〇 4之熱傳導速率係大於中央部份1 0 6之熱傳導速率，當進行第一階段之

第13頁 587295

Β曰 (complete lyielted)狀態之後先行固化（s〇Hdify)，再 ί 2 r冗!710 2之邊緣部份10 4内之至少一晶種（未顯示）向非a曰矽島102之中央部份106做側向成長（lateral grow)成為至少一大晶粒1〇8。由於側向成長的速度有一定的極限，最後大晶粒1 〇 8 的尺寸（s i z e )大約為1〜2微米（"m )。於此同時，非晶矽島1 0 2之中央部份i 〇 6於達到完全熔融狀態之後，係以淬冷的方式來結晶，因為均勻孕核（h〇m〇gene〇us nucleat ion)的緣故非晶矽島ι〇2之中央部份1〇6内到處都會產生成核點（nucleat i〇n si te)，晶粒無法有效成長，所形成的晶粒大小會突然驟減，成為許多小晶粒π丨，甚至還會非晶矽化無法有效再結晶（recrystal ize)並維持 (r e m a i n )於非晶石夕結構（amorphous silicon structure ’ 未顯示）。接著進行一第二階段之雷射再結晶製程，本發明方法於進行第二階段（s e c 〇 n d s t e p)之雷射再結晶製程時，所選擇的雷射能量密度E择不大於（not greater than) 非晶石夕島1 0 2之超級側向成長能量密度，而事實上，第二能量Φ度較佳地係介於（i n b e t w e e η)非晶石夕島1 0 2之近乎完全溶融能量密度（nearly-completely- melted energy

第14頁 587295 五、發明說明（11) 〜 density’ E NCM)以及超級側向成長能量密度（s u p e Γ lateral growth energy density， ESLG)之間。如圖六B所示，此時非晶矽島i 〇 2之中央部份1 〇 6係達到近乎完全溶融狀態，因而使非晶石夕島1 〇 2之中央部份 10 6成長成為正常81^晶粒112(約0.2〜0.511111結晶大小）。而在邊緣部份已經被形成之大晶粒，則幾乎不受任何影響。因此，經過此二階段之雷射再結晶製程之後的非晶石夕島1 0 2，其顯微結構（m i c r 〇 s t r u c t u r e )係為大晶粒1 〇 8 及正常SLG晶粒11 2所構成，同時其電氣特性也獲得了明顯的改善。請參考圖七至圖八，圖七為利用本發明之雷射再結晶方法所製作的N型薄膜電晶體之遷移率 (m 〇 b i 1 i t y )之示意圖，圖八為利用本發明之雷射再結晶方法所製作的N型薄膜電晶體之起始電壓（threshold v ο 11 a g e )之示意圖。由圖七與圖八中可以看到，經過此二階段之雷射再結晶製程之後，不論是電子在通道中的遷移率或疋N型/專膜電晶體之起始電壓均獲得相當程度的改善，尤其是當第一次的雷射再結晶製程係實施於高能量密度範園時’改善的幅度更是明顯。由於本發明之雷射再結晶製程的方法，係利用一兩階段式的雷射再結晶製程，以分別將非晶矽島之邊緣部份以及中央部份再結晶成為大晶粒。如此一來，習知技術中因為#晶矽島之邊緣部份以及中央部份之熱傳導速

第15頁 587295 五、發明說明（12) 率不同以及側向成長之速度有極限而衍生的晶粒無法成長到線寬的中央的情形，將可以被有效避免。並且於第二階段之雷射再結晶製程時只需顧慮到非晶矽島之中央部份，本發明之雷射再結晶方法之製程範疇將可以明顯被增大，進而改善習知技術中當雷射能量密度的大小稍有誤差時，或當雷射再結晶製程中的其他變數未被控制妥當時，便很容易地超出製程的雷射能量密度範圍的情形。利用本發明方法於實際生產線時，將可以生產出具有良好電性之大通道元件。相較於習知雷射再結晶的方法，本發明之雷射再結晶的方法係利用一兩階段式的雷射再結晶製程，先將非晶石夕島之邊緣部份再結晶成為大晶粒’然後再將非晶碎島之中央部份内之小晶粒修補成為正常晶粒。因此即使非晶矽島係應用於通道寬度較大的元件時，也不會產生當晶粒向非晶矽島之中央部分側向成長時，由於側向成長的速度有極限而產生的無法成長到線寬的中央的情形，進而避免元件之電氣特性劣化的情形。同時，於進行第二階段之雷射再結晶製程時只需顧慮到非晶矽島之中央部份，本發明之雷射再結晶方法之製程範疇可以明顯被增大，不至於因為雷射能量密度的大小稍有誤差，便很容易地超出了製程的雷射能量密度範圍。此外，當雷射再結晶製程中的其他變數未被控制妥當時，也相對較不容易造成所使用的雷射能量密度超出製程的雷射能

第16頁 587295 五、發明說明（13) 量密度範圍。以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明專利之涵盍範圍。

第17頁 587295 圖式簡單說明圖示之簡單說明：圖一為以準分子雷射退火製程製作多晶矽薄膜的方法示意圖。圖二為習知技術t進行雷射再結晶製程之能量密度示意圖。圖三A與圖三B為習知技術中對一非晶矽島進行雷射再結晶後之剖面結果示意圖。圖四至圖五為本發明中進行雷射再結晶之方法示意圖。圖六A與圖六B為本發明方法中對一非晶石夕島進行雷射再結晶後之剖面結果示意圖。圖七為利用本發明之雷射再結晶方法所製作的N型薄膜電晶體之遷移率之示意圖。圖八為利用本發明之雷射再結晶方法所製作的N型薄膜電晶體之起始電壓之示意圖。圖示之符號說明：非晶矽薄膜非晶碎島中央部分小晶粒非晶矽島 12 20A、 20B 24A、 24B 28 102 10 玻璃基板 14 雷射脈衝 2 2 A、2 2 B 邊緣部份 2 6 A、2 6 B 大晶粒 100 絕緣基板

第18頁 587295 圖式簡單說明 103 雷射脈衝 104 邊緣部份 106 中央部份 108 大晶粒 111 小晶粒 112 SLG晶粒

Claims

587295 六、申請專利範圍 1· 一種雷射再結晶（laser crystallization, LC)的方法’該方法包含有下列步驟：提供一基底（substrate); 於该基底之上形成至少一非晶石夕島（amorphous silicon island, a -Si island)；進行一第一階段（f i r s t s t e p )之雷射再結晶製程，利用一具有一第一能量密度（first energy density )之雷射脈衝（laser pulse)照射該非晶矽島，以使該非晶石夕島之邊緣部份（edge port ion)再結晶成為側向成長多晶石夕結構（lateral growth polysilicon structure);以及進行一第二階段（second step)之雷射再結晶製程，利用一具有一第二能量密度（second energy density)之雷射脈衝照射該非晶矽島，以使該非晶矽島之中央部份 (center port ion)再結晶成為多晶矽結構。 2 ·如申請專利範圍第1項的方法，其令該基底係包含有一玻璃（glass)基板、一石英（qUartz)基板或是一塑膠 (p 1 as t i c )基板。 3 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中形成該等非晶石夕島之方法另包含有下列步驟：於忒基底之上形成一非晶石夕薄膜（am〇rph〇us siiic〇n thin film, a —Si thin 以及

587295

六、申請專利範圍進行一黃光暨蝕刻製程（Dh ^ ^ 匕。 Λ ViJri〇t〇-etching-process， ppp、以將該非晶石夕薄膜姓刻成為該等非晶珍島。 PEP) 薄電 4·如申請專利範圍帛3項的方法，《中形成該非晶石夕膜之方法包含有一低壓化學氣相沉積（LpcVD)製程、— t輔助化學氣相沉積（PECVD)製程以及一濺鍍 (sputtering)製程。其中該雷射係為—_ 5 ·如申請專利範圍第1項的方法分子雷射（excimer laser, EL)。 6·如申請專利範圍第5項的方法，其中該準分子含有一 XeCl雷射、一 ArF雷射、一 KrF雷射或是一带匕射。田 7·如申請專利範圍第1項的方法，其中於進行該第一段之雷射再結晶製程以及進行該第二階段之雷射再結晶製程時，該非晶矽島之邊緣部份之熱傳導速率 conduction rate)係大於該非晶矽島之中央部份之熱傳導速率’進而升）成一溫度梯度（temperatUre gradient)0 8 ·如申請專利範圍第7項的方法，其中該第一階段之雷射再結晶製程係用以使該非晶矽島之邊緣部份達到完全 587295 六、申請專利範圍炼融（c 〇 m p 1 e t e 1 y ~ — m e 11 e d )狀態之後先行固化 (sol idi fy ) ’進而由該非晶矽島之邊緣部份内之至少一晶種（seed)向該非晶矽島之中央部份做側向成長 (lateral grow)成為至少一大晶粒（large grain)。 9 ·如申請專利範圍第7項的方法，其中該第一階段之雷射再結晶製程係用以使該非晶矽島之中央部份達到完全熔融（completely- -meited)狀態之後再均勻孕核 (homogeneous nucleation)，進而無法有效再結晶 (r e c r y s t a 1 1 i z e )並維持（r e m a i η )於非晶石夕結構 (amorphous silicon structure)。 1 0 ·如申請專利範圍第9項的方法，其中該第二階段之雷射再結晶製程係用以使該非晶石夕島之中央部份達到近乎完全熔融狀態，進而使該非晶矽島之中央部份成長 (grow)成為正常晶粒。 1 1 ·如申請專利範圍第1項的方法，其中該第二階段之雷射再結晶製程係用以增大該第一階段之雷射再結晶製程之製程範_ (process window)。 1 2 ·如申請專利範圍第i項的方法，其中該第一能量密度係大於（higher than)該非晶矽島之超級側向成長能量密度（super lateral growth energy density，ESLG)，該

第22頁 587295 六、申請專利範圍第二能量密度係不大於（not greater than)該非晶矽島之超級側向成長能量密度。 1 3 ·如申請專利範圍第1 2項的方法，其中該第一能量密度係大於該非晶矽島之非晶矽化能量密度 (amorphousization energy density， Εα)〇 1 4 ·如申請專利範圍第1 2項的方法，其中該第二能量密度係大於（higher than)該非晶矽島之近乎完全熔融能量密度(near ly-corapletely-melted energy density，E NCM) 〇 15· — 種雷射再結晶製程（laser crystallization process, LC process)，該製程包含有下列步驟: 提供一基底（substrate); 於該基底之上形成一非晶石夕薄膜（amorphous silicon thin film, a -Si thin film)；進行一黃光暨钱刻製程（photo-etching-process, PEP )以將該非晶矽薄膜蝕刻成為至少一非晶矽島 (amorphous silicon island, a -Si island);

進行一第一階段（f i r s t s t e p )之雷射再結晶製程，利用一具有一第一能量密度（first energy density )之雷射脈衝（1 a s e r p u 1 s e )照射該非晶矽島，且該第一能量密度係大於（higher than)該非晶矽島之非晶矽化能量密

第23頁 587295 六、申請專利範圍度(amorphousization energy density，Εα)；以及進行一第二階段（second step)之雷射再結晶製程，利用一具有一第二能量密度（second energy density)之雷射脈衝照射該非晶矽島，且該第二能量密度係介於（i η be tween)該非晶矽1/之近乎完全熔融能量密度 (nearly-completely-melted energy density，E NCM)以及超級側向成長能量密度（super lateral growth energy density， ESLG)之間。 1 6 _如申請專利範圍第1 5項的製程，其中該基底係包含有一玻璃（glass)基板、一石英（quartz)基板或是一塑膠 (p 1 ast i c)基板。 1 7 ·如申請專利範圍第1 5項的製程，其中形成該非晶石夕薄膜之方法包含有一低壓化學氣相沉積（LPCVD)製程、— 電漿輔助化學氣相沉積（PECVD)製程以及一濺鍍 (sputtering)製程。 1 8 ·如申請專利範圍第1 5項的製程，其中該雷射係$ _ 準分子雷射（excimer laser， EL)。 1 9.如申請專利範圍第1 8項的製程，其中該準分子f _ 包含有一 XeCl雷射、一 ArF雷射、一 KfF雷射或是~ χ 射。

第24頁 587295

2 〇 ·如申請專利範圍第1 5項的製程，其中於進行該第一階段之雷射再結晶製程以及進行該第二階段之雷射再結晶製程時，該非晶矽島之邊緣部份（edge porti〇n)之& 傳導速率（thermal conduction rate)係大於非該非晶石夕島之邊緣部份之區域的熱傳導速率，進而形成一溫度梯度(temperature gradient)。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項的製程，其中該第一階段之雷射再結晶製程係用以使該非晶矽島之邊緣部份於達到完全熔融（complete ly-m el ted)狀態之後先行固化 (s ο 1 i d i f y )，進而使該非晶矽島之邊緣部份内之至少一晶種（s e e d)向非該非晶矽島之邊緣部分之區域做側向成長（1 a t e r a 1 g r 〇 w )，再結晶成為至少一大多晶矽晶粒 (large polysilicon grain) °

2 2 ·如申請專利範圍第2 0項的製程，其中該第一階段之雷射再結晶製程係用以使非該非晶矽島之邊緣部分之區域於達到完全熔融（completely-melted)狀態之後再均勻孕核(homogeneous nucleation)，進而無法有效再結晶 (r e c r y s t a 1 i z e )並維持（r e m a i n )於非晶矽結構 (amorphous silicon structure) 〇 2 3 .如申請專利範圍第2 2項的製程，其中該第二階段之

第25頁 587295 六、申請專利範圍雷射再結晶製程係用以使非該非晶矽島之邊緣部分之區域達到近乎完全熔融狀態，進而使非該非晶矽島之邊緣部分之區域成長（grow)成為正常晶粒。 2 4 .如申請專利範圍第1 5項的製程，其中該第二階段之雷射再結晶製程係用以增大該第一階段之雷射再結晶製程之製程範轉（process window)。

第26頁