[发明专利]一种用于薄膜晶体管的多晶硅激光退火方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于薄膜晶体管的制作方法，尤其涉及一种低温多晶硅薄膜晶体管制备工艺中准分子激光退火的方法。 

背景技术

在有机发光显示器中，都需配置开关来驱动，这些开关的配置可分为主动矩阵式与被动矩阵式两大类型，由于主动矩阵式的配置方式具有可连续发光以及低电压驱动等优点，所以近年来此种配置方式大幅地被应用于有机发光显示器中。在主动矩阵式的有机发光显示器中，其开关可以是薄膜晶体管(thin film transistor，简称TFT)或薄膜二极管等，以薄膜晶体管来说，又可依沟道区的材质分为非晶硅(amorphous silicon，简称a-Si)薄膜晶体管以及多晶硅(poly-silocon)薄膜晶体管，由于多晶硅薄膜晶体管相较于非晶硅薄膜晶体管其消耗功率小且电子迁移率大，因此逐渐受到市场的重视。 

早期的多晶硅薄膜晶体管的制程温度高达摄氏1000度，因此基板材质的选择受到大幅的限制，不过，近来由于激光技术的发展，制程温度可降至摄氏600度以下，而利用此种制程方式所得的多晶硅薄膜晶体管又被称为低温多晶硅(low temperature poly-silicon，简称为LTPS)薄膜晶体管。目前大多采用准分子激光退火(excimer laser annealing，简称ELA)的方法进行结晶化。 

图1为目前激光晶化的示意图。准分子激光器2激发出脉冲激光束3，激光束3经过调节到达非晶硅膜5上时，非晶硅膜5吸收激光能量，瞬间达到1700℃的高温熔化，然后在冷却过程中重新进行结晶。 激光束3宽度w大约为400μm。进行激光晶化时，激光光束3固定不动，基板1平移；或者调节激光光束3平移，基板1固定不动，每两个激光脉冲之间基板平移或激光光束平移的距离称为扫描间距(scan pitch)，图1中L1为扫描间距，每个扫描间距是相同的，一般扫描间距在10μm到20μm之间。如图2所示，下一个脉冲光束照射的区域和上一个脉冲照射的区域会有95％～97.5％的重叠(overlap)，这样就会使一个区域被连续照射20～40次。激光晶化时，不同的扫描间距会造成基板区域被照射的次数不同，不同的照射次数会导致晶粒大小不同，另外，晶粒大小还随激光脉冲能量的不同而变化。 

使用准分子激光退火(ELA)的方法进行结晶化时，有机发光显示器(OLED)面板可能会产生条状显示不均(shot mura)，这主要是由于每个激光脉冲的能量变化所导致。激光脉冲能量的变化在1％～2％之间，不同的激光脉冲能量会使结晶后的晶粒大小不同，而晶粒大小不同会导致TFT的电学特性差异，包括迁移率(mobility)和阈值电压(Vth)。 

如图3所示，当扫描方向垂直于信号线Vdd时，图3中VddB、VddG及VddR为信号线，如果同一Vdd线上薄膜晶体管(TFT)的迁移率和阈值电压与相邻Vdd线上TFT的迁移率和阈值电压，会由于激光脉冲能量的不同而不同，从而造成两条信号线Vdd线上的像素发光亮度不同，这种差别就会被认为是一条平行于信号线Vdd的线状显示不均(line mura或shot mura)。 

如图4所示，如果扫描方向平行于Vdd线，图4中VddB、VddG及VddR为信号线，那么垂直于Vdd线的一行驱动晶体管和相邻一行驱动晶体管之间会由于激光脉冲能量的不同而造成其迁移率和阈值电压不同，从而导致相邻两行像素的发光亮度不同，这种差别就会被认为是一 条垂直于信号线的线状显示不均(line mura或shot mura)。 

亮度的不同是否能被认为是一条线状显示不均(line mura或shot mura)是由灰度的差别决定的。如果是256个灰阶的情况下，两个灰阶的差别就会被认为是一条线状显示不均。基本上很多准分子激光退火(ELA)中产生的显示不均都是由于这种微小的亮度差别造成的。 

发明内容

为了解决目前低温多晶硅制备工艺中准分子激光退火方法中出现的有机发光显示器(OLED)面板条状显示不均的问题，有必要提供一种能抑制显示不匀，又不影响薄膜晶体管其他特性的低温多晶硅激光退火方法。