專利名稱：一種用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于薄膜晶體管的制作方法，尤其涉及一種低溫多晶硅薄膜晶體管制備工藝中準分子激光退火的方法。
背景技術：
在有機發(fā)光顯示器中，都需配置開關來驅(qū)動，這些開關的配置可分為主動矩陣式與被動矩陣式兩大類型，由于主動矩陣式的配置方式具有可連續(xù)發(fā)光以及低電壓驅(qū)動等優(yōu)點，所以近年來此種配置方式大幅地被應用于有機發(fā)光顯示器中。在主動矩陣式的有機發(fā)光顯示器中，其開關可以是薄膜晶體管(thin film transistor，簡稱TFT)或薄膜二極管等，以薄膜晶體管來說，又可依溝道區(qū)的材質(zhì)分為非晶硅(amorphous silicon，簡稱a_Si) 薄膜晶體管以及多晶硅(poly-silocon)薄膜晶體管，由于多晶硅薄膜晶體管相較于非晶硅薄膜晶體管其消耗功率小且電子遷移率大，因此逐漸受到市場的重視。早期的多晶硅薄膜晶體管的制程溫度高達攝氏1000度，因此基板材質(zhì)的選擇受到大幅的限制，不過，近來由于激光技術的發(fā)展，制程溫度可降至攝氏600度以下，而利用此種制程方式所得的多晶硅薄膜晶體管又被稱為低溫多晶硅(low temperature poly-silicon，簡稱為LTPQ薄膜晶體管。目前大多采用準分子激光退火(excimer laser annealing,簡稱ELA)的方法進行結(jié)晶化。圖1為目前激光晶化的示意圖。準分子激光器2激發(fā)出脈沖激光束3，激光束3經(jīng)過調(diào)節(jié)到達非晶硅膜5上時，非晶硅膜5吸收激光能量，瞬間達到1700°C的高溫熔化，然后在冷卻過程中重新進行結(jié)晶。激光束3寬度w大約為400 μ m。進行激光晶化時，激光光束 3固定不動，基板1平移；或者調(diào)節(jié)激光光束3平移，基板1固定不動，每兩個激光脈沖之間基板平移或激光光束平移的距離稱為掃描間距(scan pitch)，圖1中Ll為掃描間距，每個掃描間距是相同的，一般掃描間距在10 μ m到20 μ m之間。如圖2所示，下一個脈沖光束照射的區(qū)域和上一個脈沖照射的區(qū)域會有95% 97. 5%的重疊(overlap)，這樣就會使一個區(qū)域被連續(xù)照射20 40次。激光晶化時，不同的掃描間距會造成基板區(qū)域被照射的次數(shù)不同，不同的照射次數(shù)會導致晶粒大小不同，另外，晶粒大小還隨激光脈沖能量的不同而變化。使用準分子激光退火(ELA)的方法進行結(jié)晶化時，有機發(fā)光顯示器(OLED)面板可能會產(chǎn)生條狀顯示不均(shot mura)，這主要是由于每個激光脈沖的能量變化所導致。激光脈沖能量的變化在 2%之間，不同的激光脈沖能量會使結(jié)晶后的晶粒大小不同，而晶粒大小不同會導致TFT的電學特性差異，包括遷移率(mobility)和閾值電壓(Vth)。如圖3所示，當掃描方向垂直于信號線Vdd時，圖3中VddB、VddG及VddR為信號線，如果同一 Vdd線上薄膜晶體管(TFT)的遷移率和閾值電壓與相鄰Vdd線上TFT的遷移率和閾值電壓，會由于激光脈沖能量的不同而不同，從而造成兩條信號線Vdd線上的像素發(fā)光亮度不同，這種差別就會被認為是一條平行于信號線Vdd的線狀顯示不均(line mura 或 shot mura)。
如圖4所示，如果掃描方向平行于Vdd線，圖4中VddB、VddG及VddR為信號線，那么垂直于Vdd線的一行驅(qū)動晶體管和相鄰一行驅(qū)動晶體管之間會由于激光脈沖能量的不同而造成其遷移率和閾值電壓不同，從而導致相鄰兩行像素的發(fā)光亮度不同，這種差別就會被認為是一條垂直于信號線的線狀顯示不均(line mura或shot mura)。亮度的不同是否能被認為是一條線狀顯示不均(line mura或shot mura)是由灰度的差別決定的。如果是256個灰階的情況下，兩個灰階的差別就會被認為是一條線狀顯示不均?；旧虾芏鄿史肿蛹す馔嘶?ELA)中產(chǎn)生的顯示不均都是由于這種微小的亮度差別造成的。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決目前低溫多晶硅制備工藝中準分子激光退火方法中出現(xiàn)的有機發(fā)光顯示器(OLED)面板條狀顯示不均的問題，有必要提供一種能抑制顯示不勻，又不影響薄膜晶體管其他特性的低溫多晶硅激光退火方法。本發(fā)明提供一種用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法，其包括下列步驟1.提供一基板，在該基板上形成一非晶硅薄膜；2.提供一準分子激光發(fā)生器，其能發(fā)射出脈沖激光束，該脈沖激光束照射該非晶硅薄膜形成一照射區(qū)域，使得該照射區(qū)域處于熔融狀態(tài)； 3.基板平移一掃描間距，準分子激光器再次射出一脈沖激光束，該掃描間距在平均掃描間距的0. 8 1. 2倍范圍內(nèi)變化，且前后兩次的掃描間距差值為平均掃描間距的0. 1倍；4.重復步驟3，直到完成整個基板的激光照射。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明提供的激光退火方法，使得每次激光掃描的間距在平均掃描間距的0. 8 1. 2倍范圍內(nèi)隨機改變，并控制兩次掃描間距的變化值不超過平均掃描間距的0. 1倍，這就避免了某一區(qū)域被激光照射的次數(shù)相對過多，而引起晶粒大小不同，導致薄膜晶體管的特性差異變大，而這樣相鄰的像素亮度相差士 1個灰階且隨機分布，就無法被識別為一條線狀顯示不均。這是因為如果背景亮度非常均勻，人的眼睛將非常敏感， 容易識別出小的差別；而如果背景亮度隨機的有士 1個灰階差別，就可以抑制大部分可以分辨出的ELA shot mura ο


圖1為目前準分子激光晶化的示意圖。圖2為目前激光掃描時掃描重疊區(qū)域與掃描間距的示意圖。圖3為激光掃描方向平行與信號線的示意圖。圖4為激光掃描方向垂直與信號線的示意圖。圖5為本發(fā)明中準分子激光掃描的示意圖。圖6為本發(fā)明中激光脈沖照射時掃面間距的示意圖。
具體實施例方式為了更好地表達本發(fā)明的思想，下面結(jié)合圖5和圖6具體說明。實施例一該低溫多晶硅的激光退火方法，其包括以下四個步驟
4
1.提供一基板1，采用低壓化學氣相沉積(CVD)的方法在該基板1上先形成一緩沖層4，再沉積一非晶硅薄膜5。該基板1為玻璃基板，該緩沖層4是二氧化硅和氮化硅共同組成的結(jié)構(gòu)，以防止基板1內(nèi)的雜質(zhì)在后續(xù)工藝中擴散而影響多晶硅薄膜，緩沖層4和非晶硅薄膜5采用化學氣相沉積的方法制成。2.提供一準分子激光發(fā)生器2，其能發(fā)射出脈沖激光束3，該脈沖激光束3照射該非晶硅薄膜5形成一照射區(qū)域，使得該照射區(qū)域處于熔融狀態(tài)；當非晶硅薄膜5沉積到玻璃基板1上后，經(jīng)過去氫退火后，使用準分子激光束3在優(yōu)化的能量密度下進行照射，去氫處理是為了去除非晶硅里面含有氫分子雜質(zhì)，防止引起氫爆現(xiàn)象。該準分子激光器2里發(fā)出的脈沖激光束3波長為308nm，寬度為400um。該脈沖激光束3是通過氯化氙(XeCl)分子受激發(fā)所形成，也可以是氟化氬(ArF)，氟化氪(KrF) 或氟化氙OCeF)等分子受激發(fā)形成，這些混合物的波長都非常適合硅的晶化。脈沖激光束3 照射在非晶硅薄膜5上，由于硅極強的紫外光吸收能力，薄膜表面吸收大量能量，在極短的時間內(nèi)(約30 150ns)使非晶硅熔化結(jié)晶成多晶硅薄膜。3.基板1平移一微小距離，準分子激光器2再次射出一脈沖激光束3，對基板1進行照射，該微小距離為掃描間距，如圖5中Ll L8所示，該掃描間距是隨機變化的，非固定值，在平均掃描間距的0. 8 1. 2倍范圍內(nèi)改變，并控制下一次的掃描間距與上一次的掃描間距差值不超過平均掃描間距的0. 1倍。如果第一次掃描間距為平均掃描間距，設定值為 20um,圖5中Ll所示，則以后每次掃描間距在16um Mum范圍內(nèi)變化，后一次掃描間距比前一次掃描間距增加或減少不超過2um，則圖6中掃描間距L2 L8的值可以如下表所示
權利要求
1.一種用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法，其包括下列步驟提供一基板，在該基板上形成一非晶硅薄膜；2.提供一準分子激光發(fā)生器，其能發(fā)射出脈沖激光束，該脈沖激光束照射該非晶硅薄膜形成一照射區(qū)域，使得該照射區(qū)域處于熔融狀態(tài)；3.基板平移一掃描間距，準分子激光器再次射出一脈沖激光束，該掃描間距在平均掃描間距的0. 8 1. 2 倍范圍內(nèi)變化，且前后兩次的掃描間距差值在平均掃描間距的0. 1倍范圍內(nèi)；4.重復步驟 3，直到完成整個基板的激光照射。
2.如權利要求1所述的用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法，其特征在于步驟3 中基板平移一掃描間距，所述準分子激光器發(fā)出的激光脈沖方向固定不動。
3.如權利要求1所述的用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法，其特征在于步驟3 中基板固定不動，所述準分子激光器調(diào)整激光脈沖方向平移一掃描間距。
4.如權利要求1所述的用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法，其特征在于步驟3 中所述掃描間距在平均掃描間距的0. 9 1. 1倍范圍內(nèi)變化。
5.如權利要求1所述的用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法，其特征在于步驟2 中所述激光束寬度大約為400 μ m。
6.如權利要求1所述的用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法，其特征在于步驟3 中所述掃描間距介于IOym 20μπι之間。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于薄膜晶體管的多晶硅激光退火方法，其包括下列步驟1.提供一基板，在該基板上形成一非晶硅薄膜；2.提供一準分子激光發(fā)生器，其能發(fā)射出脈沖激光束，該脈沖激光束照射該非晶硅薄膜形成一照射區(qū)域，使得該照射區(qū)域處于熔融狀態(tài)；3.基板平移一掃描間距，準分子激光器再次射出一脈沖激光束，該掃描間距在平均掃描間距的0.8～1.2倍范圍內(nèi)變化，且前后兩次的掃描間距差值在平均掃描間距的0.1倍范圍內(nèi)；4.重復步驟3，直到完成整個基板的激光照射。掃描間距在平均掃描間距的0.8～1.2倍范圍內(nèi)變化，且前后差值在平均值的0.1倍范圍內(nèi)，這樣既抑制了容易在準分子激光退火工藝中的產(chǎn)生的顯示不勻，又不會導致薄膜晶體管特性的差異過大，從而提升了顯示質(zhì)量。
文檔編號H01L21/268GK102403207SQ20111032874
公開日2012年4月4日 申請日期2011年10月26日 優(yōu)先權日2011年10月26日
發(fā)明者森本佳宏, 邱勇, 陳紅, 魏朝剛, 黃秀頎 申請人:昆山工研院新型平板顯示技術中心有限公司