LTPS工藝流程與技術(shù)課件

LTPS工藝流程與技術(shù)AMOLEDZhaoBenGangLTPS工藝流程與技術(shù)AMOLEDa-Si<PS,andprocessKeyprocessofLTPS

LTPSprocessflow目錄2a-Si<PS,andprocessKeypLTPS:LowTemperaturePoly-Silicona-Si<PS,andprocess3LTPS:LowTemperaturePoly-Sil44a-SiTFT<PSTFT5a-SiTFT<PSTFT56677LTPS&OLED8LTPS&OLED89910101111+doping12+doping12KeyprocessofLTPS13KeyprocessofLTPS13CVD技術(shù)14CVD技術(shù)141515去氫工藝去氫工藝:

高溫烘烤;快速熱退火;高溫腔體或低能量激光去氫FTIR檢測氫含量16去氫工藝去氫工藝:FTIR檢測氫含量16緩沖層作用:1.防止玻璃中的金屬離子(鋁,鋇,鈉等)在熱工藝中擴散到LTPS的有源區(qū),通過緩沖層厚度或沉積條件可以改善多晶硅背面的質(zhì)量;2.有利于降低熱傳導(dǎo),減緩被激光加熱的硅冷卻速率,利于硅的結(jié)晶17緩沖層作用:17SiO2,SiO2/SiNx18SiO2,SiO2/SiNx18四乙氧基硅烷19四乙氧基硅烷19

highcost20highcost20TEOSoxide具有低針孔密度，低氫氧含量，良好的臺階覆蓋性。21TEOSoxide具有低針孔密度，低氫氧含量，良好的臺階覆SiNx:

1.具有高的擊穿電壓特性

2.具備自氫化修補功能

3.與多晶硅的界面存在過多的缺陷和陷阱，易產(chǎn)生載流子捕獲缺陷和閾值電壓漂移，可通過SiO2/SiNx克服絕緣層選擇廣泛應(yīng)用于非晶硅柵絕緣層SiO2:

1.臺階覆蓋性

2.與多晶硅界面匹配,應(yīng)力匹配22SiNx:絕緣層選擇廣泛應(yīng)用于非晶硅柵絕緣層SiO2:22一般采用SiNx，SiO2,而SiO2/SiNx結(jié)構(gòu)可以得到良好的電學(xué)特性，和氫化效果23一般采用SiNx，SiO2,而SiO2/SiNx結(jié)構(gòu)可以得到2424結(jié)晶技術(shù)25結(jié)晶技術(shù)25ELA(ExcimerLaserAnnel)Sony公司提出，現(xiàn)在大部分多晶硅TFT公司采用linebeam工藝。LineBeamScanmode現(xiàn)在技術(shù)：XeF26ELA(ExcimerLaserAnnel)Sony公晶化效果a-SiP-Si27晶化效果a-SiP-Si27PartiallymeltingregimeNear-completemeltingregimeMechanismofELACompletemeltingregime28PartiallymeltingregimeNear-cMIC&MILC(MetalInducedLateralCrystallization)29MIC&MILC(MetalInducedLateraSPC（solidphasecrystallization）30SPC（solidphasecrystallizatioSPCSPCELA晶粒：200-300nm31SPCSPCELA晶粒：200-300nm31Comparisonofdifferentbackplane32Comparisonofdifferentbackpl離子注入技術(shù)V族元素(P,As,Sb)III族元素(B,Al,Ga)提供電子,形成N型半導(dǎo)體提供空穴,形成P型半導(dǎo)體半導(dǎo)體摻雜:PH3/H2,B2H6/H233離子注入技術(shù)V族元素(P,As,Sb)III族元素(B,離子注入機離子束呈細線狀或點狀,難以得到大的電流束,采取掃描方式注入,產(chǎn)能低;通過質(zhì)量分析裝置控制注入劑量,均勻度2%離子云注入機離子束線狀,電流束較長,產(chǎn)能較高,成本低;通過法拉第杯控制注入劑量,均勻度5%34離子注入機離子束呈細線狀或點狀,難以得到大的電流束,采取掃描LDD方塊電阻小于10K歐姆/□方塊電阻40K---100K歐姆/□35LDD方塊電阻小于10K歐姆/□方塊電阻40K---100KLDD作用：抑制“熱載流子效應(yīng)”

以較低的注入量在源極/漏極端與溝道之間摻雜,形成一濃度緩沖區(qū),等效串聯(lián)了一個大電阻,水平方向電場減少并降低了電場加速引起的碰撞電離產(chǎn)生的熱載流子幾率注入劑量過少則造成串聯(lián)電阻過高,使遷移率下降;注入劑量過多則會失去降低漏極端邊緣電場強度的功能.LDD36LDD作用：抑制“熱載流子效應(yīng)”LDD363737RepairbrokenbondsdamagediniondopingIncreaseconductanceofdopingarea38Repairbrokenbondsdamagedin氫化處理的目的多晶硅晶粒間存在粒界態(tài)，多晶硅與氧化層間存在界面態(tài)，影響晶體管電性。氫化處理以氫原子填補多晶硅原子的未結(jié)合鍵或未飽和鍵，粒界態(tài)，氧化層缺陷，以及界面態(tài)，來減少不穩(wěn)態(tài)數(shù)目，提升電特性：遷移率，閾值電壓均勻性等。氫化處理方法

1.等離子體氫化法：利用含氫的等離子體直接對多晶體和氧化層做處理

2.固態(tài)擴散法：SiNx薄膜作為氫化來源，特定溫度烘烤使氫原子擴散進入多晶體和氧化層

氫化工藝39氫化處理的目的氫化處理方法氫化工藝3940404141LTPS的主要設(shè)備TEOSCVD激光晶化設(shè)備離子注入機快速熱退火設(shè)備ICP-干刻設(shè)備HF清洗機PVD光刻機濕刻設(shè)備干刻設(shè)備CVD共用產(chǎn)線設(shè)備LTPS設(shè)備42LTPS的主要設(shè)備TEOSCVD激光晶化設(shè)備離子注入機快速OLED蒸鍍封裝離子注入機AOI快速熱退火設(shè)備激光晶化設(shè)備磨邊清洗機43OLED蒸鍍封裝離子注入機AOI快速熱退火設(shè)備激光晶化設(shè)備4444FFS(Fringe-FieldSwitching)&IPS(In-PlaneSwitching)45FFS(Fringe-FieldSwitching)<PS-TNLTPS-OLEDLTPS-IPS2022/12/2346LTPS-TNLTPS-OLEDLTPS-IPS2022/1GateActiveSDPassivationITOPixelPoly（多晶硅刻蝕）CHD（溝道摻雜）M1（gate層）ND（n+摻雜）PD（p+摻雜）M2（SD層）PV（passivation）Via1（過孔1）RE（反射電極）PDL（像素定義層）Spacera-Si工藝Via2（平坦化層）Poly（多晶硅刻蝕）CHD（溝道摻雜）M1（gate層）ND（n+摻雜）PD（p+摻雜）M2（SD層）PV2（passivation）Via1（過孔1）ITO1Via2（平坦化層）ITO2LTPS-IPSLTPS-OLED47GateActiveSDPassivationITOPix玻璃基板Glass玻璃投入清洗

LTPSprocessflow預(yù)處理48玻璃基板Glass玻璃投入清洗LTPSprocessfRTASystemOverview

Model：YHR-100HTCSTPort（3個）CSTRobot（1個）Chamber（2個）Coolingstage（4層）49RTASystemOverviewModel：YHR沉積緩沖層\有源層GlassPECVD緩沖層+有源層有源層緩沖層去氫防止氫爆清洗50沉積緩沖層\有源層GlassPECVD緩沖層+有源層有源層緩多晶硅晶化Glass晶化多晶硅測量XRD,RAMAN,SEM,AFM,MIC,UVSLOPESpinclean51多晶硅晶化Glass晶化多晶硅測量XRD,RAMAN,SEMP-Si刻蝕(mask1)Glass光刻DriverareaPixelareaP-channelN-channel干刻P-Si去膠52P-Si刻蝕(mask1)Glass光刻DriverarP-Si刻蝕(mask1)Taper4953P-Si刻蝕(mask1)Taper4953PR溝道摻雜(mask2)B+P-channelN-channelChanneldoping光刻補償vthGlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel去膠54PR溝道摻雜(mask2)B+P-channelN-chan溝道摻雜55溝道摻雜55PRN+摻雜(mask3)GlassP-channelN-channelPHX+N+doping第3次光刻灰化去膠DriverareaPixelarea56PRN+摻雜(mask3)GlassP-channelNN+摻雜(mask3)57N+摻雜(mask3)57GATEInsulatorPECVDGIDriverareaPixelareaP-channelN-channelSpin清洗Glass58GATEInsulatorPECVDGIDriveraPRPRPRPRGate層（mask4）GlassGate成膜DriverareaPixelareaP-channelN-channelSpin清洗光刻PR59PRPRPRPRGate層（mask4）GlassGateGate刻蝕(干刻)DriverareaPixelareaGlassP-channelN-channelECCP干刻去膠60Gate刻蝕(干刻)DriverareaPixelaGate刻蝕(干刻)Taper53GIloss~350ATaper46GIloss~0A61Gate刻蝕(干刻)Taper53GIloss~350LDD摻雜Gate掩膜PHX+LDDDopingLDDDopingP-channelN-channelLDDGlassDriverareaPixelarea62LDD摻雜Gate掩膜PHX+LDDDopingLDDPR

PRGlassB+DopingP-channelN-channelP+摻雜(mask5)P+doping第5次光刻灰化去膠DriverareaPixelarea63PRP+摻雜64P+摻雜64ILD成膜與活化（氫化）GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelBHF清洗ILD成膜活化(氫化）65ILD成膜與活化（氫化）GlassDriverareaPVia1(mask6)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel光刻ICP刻蝕去膠66Via1(mask6)GlassDriverareaPi通孔刻蝕67通孔刻蝕67通孔刻蝕68通孔刻蝕68SD層(mask7)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelBHF清洗SD成膜光刻ECCP干刻去膠Metalanneal69SD層(mask7)GlassDriverareaPixPower↓Ar↓成膜溫度↓SD成膜70Power↓SD成膜70SD干刻71SD干刻71Passivation層(mask8)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel清洗SiNx成膜光刻ICPorRIE去膠72Passivation層(mask8)GlassDrivePassivation層73Passivation層73平坦化層(mask9)清洗涂布有機膜光刻GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel74平坦化層(mask9)清洗涂布有機膜光刻GlassDriv平坦化層LTPS（TN）LTPS-OLEDLTPS-IPS75平坦化層LTPS（TN）LTPS-OLEDLTPS-IPS7像素電極清洗GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelITO鍍膜76像素電極清洗GlassDriverareaPixel電極刻蝕(mask10)光刻去膠退火濕刻GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelLTPS-TNarray完成77電極刻蝕(mask10)光刻去膠退火濕刻GlassDriv反射電極清洗Ag鍍膜GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelITO鍍膜ITO鍍膜78反射電極清洗Ag鍍膜GlassDriverareaPix電極刻蝕(mask10)光刻去膠退火濕刻GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel79電極刻蝕(mask10)光刻去膠退火濕刻GlassDriv電極刻蝕(mask10)80電極刻蝕(mask10)80PDL/Spacer層(mask11/12)forOLEDGlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel81PDL/Spacer層(mask11/12)forOLEDPDL/Spacer層(mask11/12)LTPS-OLEDarray完成82PDL/Spacer層(mask11/12)LTPS-OLEITO1電極清洗GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelITO1層83ITO1電極清洗GlassDriverareaPixelPV2電極清洗GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelSiNx84PV2電極清洗GlassDriverareaPixelITO2電極清洗GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelITO2layer85ITO2電極清洗GlassDriverareaPixelCell工程Module工程[信號基板］[驅(qū)動IC][ＬＣＤPanel][BLU］[LCDModule][連接電路][保護板]検査裝配綁定[LCDPanel]液晶滴下真空貼合切割［CF］［TFT基板］TFT工程成膜[膜][Glass基板][PR]塗布曝光[Mask]現(xiàn)像刻蝕剝離[TFT基板]重復(fù)[Glass基板]LCD工藝86Cell工程Module工程[信號基板］[驅(qū)動IC][ＬＣＤOLED-CELL-MODULEprocess730*920mm365*460mm切割87OLED-CELL-MODULEprocess730*92Q&A88Q&A88LTPS工藝流程與技術(shù)AMOLEDZhaoBenGangLTPS工藝流程與技術(shù)AMOLEDa-Si<PS,andprocessKeyprocessofLTPS

LTPSprocessflow目錄90a-Si<PS,andprocessKeypLTPS:LowTemperaturePoly-Silicona-Si<PS,andprocess91LTPS:LowTemperaturePoly-Sil924a-SiTFT<PSTFT93a-SiTFT<PSTFT5946957LTPS&OLED96LTPS&OLED897998109911+doping100+doping12KeyprocessofLTPS101KeyprocessofLTPS13CVD技術(shù)102CVD技術(shù)1410315去氫工藝去氫工藝:

高溫烘烤;快速熱退火;高溫腔體或低能量激光去氫FTIR檢測氫含量104去氫工藝去氫工藝:FTIR檢測氫含量16緩沖層作用:1.防止玻璃中的金屬離子(鋁,鋇,鈉等)在熱工藝中擴散到LTPS的有源區(qū),通過緩沖層厚度或沉積條件可以改善多晶硅背面的質(zhì)量;2.有利于降低熱傳導(dǎo),減緩被激光加熱的硅冷卻速率,利于硅的結(jié)晶105緩沖層作用:17SiO2,SiO2/SiNx106SiO2,SiO2/SiNx18四乙氧基硅烷107四乙氧基硅烷19

highcost108highcost20TEOSoxide具有低針孔密度，低氫氧含量，良好的臺階覆蓋性。109TEOSoxide具有低針孔密度，低氫氧含量，良好的臺階覆SiNx:

1.具有高的擊穿電壓特性

2.具備自氫化修補功能

3.與多晶硅的界面存在過多的缺陷和陷阱，易產(chǎn)生載流子捕獲缺陷和閾值電壓漂移，可通過SiO2/SiNx克服絕緣層選擇廣泛應(yīng)用于非晶硅柵絕緣層SiO2:

1.臺階覆蓋性

2.與多晶硅界面匹配,應(yīng)力匹配110SiNx:絕緣層選擇廣泛應(yīng)用于非晶硅柵絕緣層SiO2:22一般采用SiNx，SiO2,而SiO2/SiNx結(jié)構(gòu)可以得到良好的電學(xué)特性，和氫化效果111一般采用SiNx，SiO2,而SiO2/SiNx結(jié)構(gòu)可以得到11224結(jié)晶技術(shù)113結(jié)晶技術(shù)25ELA(ExcimerLaserAnnel)Sony公司提出，現(xiàn)在大部分多晶硅TFT公司采用linebeam工藝。LineBeamScanmode現(xiàn)在技術(shù)：XeF114ELA(ExcimerLaserAnnel)Sony公晶化效果a-SiP-Si115晶化效果a-SiP-Si27PartiallymeltingregimeNear-completemeltingregimeMechanismofELACompletemeltingregime116PartiallymeltingregimeNear-cMIC&MILC(MetalInducedLateralCrystallization)117MIC&MILC(MetalInducedLateraSPC（solidphasecrystallization）118SPC（solidphasecrystallizatioSPCSPCELA晶粒：200-300nm119SPCSPCELA晶粒：200-300nm31Comparisonofdifferentbackplane120Comparisonofdifferentbackpl離子注入技術(shù)V族元素(P,As,Sb)III族元素(B,Al,Ga)提供電子,形成N型半導(dǎo)體提供空穴,形成P型半導(dǎo)體半導(dǎo)體摻雜:PH3/H2,B2H6/H2121離子注入技術(shù)V族元素(P,As,Sb)III族元素(B,離子注入機離子束呈細線狀或點狀,難以得到大的電流束,采取掃描方式注入,產(chǎn)能低;通過質(zhì)量分析裝置控制注入劑量,均勻度2%離子云注入機離子束線狀,電流束較長,產(chǎn)能較高,成本低;通過法拉第杯控制注入劑量,均勻度5%122離子注入機離子束呈細線狀或點狀,難以得到大的電流束,采取掃描LDD方塊電阻小于10K歐姆/□方塊電阻40K---100K歐姆/□123LDD方塊電阻小于10K歐姆/□方塊電阻40K---100KLDD作用：抑制“熱載流子效應(yīng)”

以較低的注入量在源極/漏極端與溝道之間摻雜,形成一濃度緩沖區(qū),等效串聯(lián)了一個大電阻,水平方向電場減少并降低了電場加速引起的碰撞電離產(chǎn)生的熱載流子幾率注入劑量過少則造成串聯(lián)電阻過高,使遷移率下降;注入劑量過多則會失去降低漏極端邊緣電場強度的功能.LDD124LDD作用：抑制“熱載流子效應(yīng)”LDD3612537RepairbrokenbondsdamagediniondopingIncreaseconductanceofdopingarea126Repairbrokenbondsdamagedin氫化處理的目的多晶硅晶粒間存在粒界態(tài)，多晶硅與氧化層間存在界面態(tài)，影響晶體管電性。氫化處理以氫原子填補多晶硅原子的未結(jié)合鍵或未飽和鍵，粒界態(tài)，氧化層缺陷，以及界面態(tài)，來減少不穩(wěn)態(tài)數(shù)目，提升電特性：遷移率，閾值電壓均勻性等。氫化處理方法

1.等離子體氫化法：利用含氫的等離子體直接對多晶體和氧化層做處理

2.固態(tài)擴散法：SiNx薄膜作為氫化來源，特定溫度烘烤使氫原子擴散進入多晶體和氧化層

氫化工藝127氫化處理的目的氫化處理方法氫化工藝391284012941LTPS的主要設(shè)備TEOSCVD激光晶化設(shè)備離子注入機快速熱退火設(shè)備ICP-干刻設(shè)備HF清洗機PVD光刻機濕刻設(shè)備干刻設(shè)備CVD共用產(chǎn)線設(shè)備LTPS設(shè)備130LTPS的主要設(shè)備TEOSCVD激光晶化設(shè)備離子注入機快速OLED蒸鍍封裝離子注入機AOI快速熱退火設(shè)備激光晶化設(shè)備磨邊清洗機131OLED蒸鍍封裝離子注入機AOI快速熱退火設(shè)備激光晶化設(shè)備13244FFS(Fringe-FieldSwitching)&IPS(In-PlaneSwitching)133FFS(Fringe-FieldSwitching)<PS-TNLTPS-OLEDLTPS-IPS2022/12/23134LTPS-TNLTPS-OLEDLTPS-IPS2022/1GateActiveSDPassivationITOPixelPoly（多晶硅刻蝕）CHD（溝道摻雜）M1（gate層）ND（n+摻雜）PD（p+摻雜）M2（SD層）PV（passivation）Via1（過孔1）RE（反射電極）PDL（像素定義層）Spacera-Si工藝Via2（平坦化層）Poly（多晶硅刻蝕）CHD（溝道摻雜）M1（gate層）ND（n+摻雜）PD（p+摻雜）M2（SD層）PV2（passivation）Via1（過孔1）ITO1Via2（平坦化層）ITO2LTPS-IPSLTPS-OLED135GateActiveSDPassivationITOPix玻璃基板Glass玻璃投入清洗

LTPSprocessflow預(yù)處理136玻璃基板Glass玻璃投入清洗LTPSprocessfRTASystemOverview

Model：YHR-100HTCSTPort（3個）CSTRobot（1個）Chamber（2個）Coolingstage（4層）137RTASystemOverviewModel：YHR沉積緩沖層\有源層GlassPECVD緩沖層+有源層有源層緩沖層去氫防止氫爆清洗138沉積緩沖層\有源層GlassPECVD緩沖層+有源層有源層緩多晶硅晶化Glass晶化多晶硅測量XRD,RAMAN,SEM,AFM,MIC,UVSLOPESpinclean139多晶硅晶化Glass晶化多晶硅測量XRD,RAMAN,SEMP-Si刻蝕(mask1)Glass光刻DriverareaPixelareaP-channelN-channel干刻P-Si去膠140P-Si刻蝕(mask1)Glass光刻DriverarP-Si刻蝕(mask1)Taper49141P-Si刻蝕(mask1)Taper4953PR溝道摻雜(mask2)B+P-channelN-channelChanneldoping光刻補償vthGlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel去膠142PR溝道摻雜(mask2)B+P-channelN-chan溝道摻雜143溝道摻雜55PRN+摻雜(mask3)GlassP-channelN-channelPHX+N+doping第3次光刻灰化去膠DriverareaPixelarea144PRN+摻雜(mask3)GlassP-channelNN+摻雜(mask3)145N+摻雜(mask3)57GATEInsulatorPECVDGIDriverareaPixelareaP-channelN-channelSpin清洗Glass146GATEInsulatorPECVDGIDriveraPRPRPRPRGate層（mask4）GlassGate成膜DriverareaPixelareaP-channelN-channelSpin清洗光刻PR147PRPRPRPRGate層（mask4）GlassGateGate刻蝕(干刻)DriverareaPixelareaGlassP-channelN-channelECCP干刻去膠148Gate刻蝕(干刻)DriverareaPixelaGate刻蝕(干刻)Taper53GIloss~350ATaper46GIloss~0A149Gate刻蝕(干刻)Taper53GIloss~350LDD摻雜Gate掩膜PHX+LDDDopingLDDDopingP-channelN-channelLDDGlassDriverareaPixelarea150LDD摻雜Gate掩膜PHX+LDDDopingLDDPR

PRGlassB+DopingP-channelN-channelP+摻雜(mask5)P+doping第5次光刻灰化去膠DriverareaPixelarea151PRP+摻雜152P+摻雜64ILD成膜與活化（氫化）GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelBHF清洗ILD成膜活化(氫化）153ILD成膜與活化（氫化）GlassDriverareaPVia1(mask6)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel光刻ICP刻蝕去膠154Via1(mask6)GlassDriverareaPi通孔刻蝕155通孔刻蝕67通孔刻蝕156通孔刻蝕68SD層(mask7)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelBHF清洗SD成膜光刻ECCP干刻去膠Metalanneal157SD層(mask7)GlassDriverareaPixPower↓Ar↓成膜溫度↓SD成膜158Power↓SD成膜70SD干刻159SD干刻71Passivation層(mask8)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel清洗SiNx成膜光刻ICPorRIE去膠160Passivation層(mask8)GlassDrivePassivation層161Passivation層73平坦化層(mask9)清洗涂布有機膜光刻GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel