LTPS工艺流程与技术

1、LTPS工艺流程与技术第一页，共88页。a-Si & LTPS, and processKey process of LTPS LTPS process flow目录2第二页，共88页。LTPS :Low Temperature Poly-Silicona-Si & LTPS, and process3第三页，共88页。4第四页，共88页。a-Si TFT& LTPS TFT5第五页，共88页。6第六页，共88页。7第七页，共88页。LTPS&OLED8第八页，共88页。9第九页，共88页。10第十页，共88页。11第十一页，共88页。+ doping12第十二页，共88页。Key proce

2、ss of LTPS13第十三页，共88页。CVD技术14第十四页，共88页。15第十五页，共88页。去氢工艺去氢工艺: 高温烘烤;快速热退火;高温腔体或低能量激光去氢FTIR检测氢含量16第十六页，共88页。缓冲层作用:1.防止玻璃中的金属离子(铝,钡,钠等)在热工艺中扩散到LTPS的有源区,通过缓冲层厚度或沉积条件可以改善多晶硅背面的质量;2.有利于降低热传导,减缓被激光加热的硅冷却速率,利于硅的结晶17第十七页，共88页。SiO2, SiO2/SiNx18第十八页，共88页。四乙氧基硅烷 19第十九页，共88页。 high cost20第二十页，共88页。TEOS oxide具有低针孔密

3、度，低氢氧含量，良好的台阶覆盖性。21第二十一页，共88页。SiNx: 1.具有高的击穿电压特性 2.具备自氢化修补功能 3.与多晶硅的界面存在过多的缺陷和陷阱，易产生载流子捕获缺陷和 阈值电压漂移，可通过SiO2/SiNx克服绝缘层选择广泛应用于非晶硅栅绝缘层SiO2: 1.台阶覆盖性 2.与多晶硅界面匹配, 应力匹配22第二十二页，共88页。一般采用SiNx，SiO2,而SiO2/SiNx结构可以得到良好的电学特性，和氢化效果23第二十三页，共88页。24第二十四页，共88页。结晶技术25第二十五页，共88页。ELA (Excimer Laser Annel)Sony公司提出，现在大部分多

4、晶硅TFT公司采用line beam工艺。Line Beam Scan mode现在技术：XeF 26第二十六页，共88页。晶化效果a-SiP-Si27第二十七页，共88页。Partially melting regimeNear-complete melting regimeMechanism of ELAComplete melting regime28第二十八页，共88页。MIC&MILC (Metal Induced Lateral Crystallization)29第二十九页，共88页。SPC（solid phase crystallization）30第三十页，共88页。SPCS

5、PCELA晶粒：200-300nm31第三十一页，共88页。Comparison of different backplane32第三十二页，共88页。离子注入技术V族元素(P ,As, Sb)III族元素(B, Al, Ga)提供电子,形成N型半导体提供空穴,形成P型半导体半导体掺杂:PH3/H2,B2H6/H233第三十三页，共88页。离子注入机离子束呈细线状或点状,难以得到大的电流束,采取扫描方式注入,产能低;通过质量分析装置控制注入剂量,均匀度2%离子云注入机离子束线状, 电流束较长, 产能较高,成本低;通过法拉第杯控制注入剂量,均匀度5%34第三十四页，共88页。LDD方块电阻小于1

6、0K欧姆/方块电阻40K-100K欧姆/35第三十五页，共88页。LDD作用：抑制“热载流子效应” 以较低的注入量在源极/漏极端与沟道之间掺杂,形成一浓度缓冲区,等效串联了一个大电阻,水平方向电场减少并降低了电场加速引起的碰撞电离产生的热载流子几率 注入剂量过少则造成串联电阻过高,使迁移率下降;注入剂量过多则会失去降低漏极端边缘电场强度的功能.LDD36第三十六页，共88页。37第三十七页，共88页。Repair broken bonds damaged in ion doping Increase conductance of doping area38第三十八页，共88页。氢化处理的目的

7、多晶硅晶粒间存在粒界态，多晶硅与氧化层间存在界面态，影响晶体管电性。氢化处理以氢原子填补多晶硅原子的未結合鍵或未飽和鍵，粒界态，氧化层缺陷，以及界面态，来减少不稳态数目，提升电特性：迁移率，阈值电压均匀性等。氢化处理方法 1.等离子体氢化法：利用含氢的等离子体直接对多晶体和氧化层做 处理 2.固态扩散法：SiNx薄膜作为氢化来源，特定温度烘烤使氢原子扩散进入多晶体和氧化层 氢化工艺39第三十九页，共88页。40第四十页，共88页。41第四十一页，共88页。LTPS的主要设备TEOS CVD激光晶化设备离子注入机快速热退火设备ICP-干刻设备HF清洗机PVD光刻机湿刻设备干刻设备CVD共用产线设

8、备LTPS设备42第四十二页，共88页。OLED 蒸镀封装离子注入机AOI快速热退火设备激光晶化设备磨边清洗机43第四十三页，共88页。44第四十四页，共88页。FFS( Fringe-Field Switching )&IPS(In-Plane Switching) 45第四十五页，共88页。LTPS-TNLTPS-OLEDLTPS-IPS2022/10/846第四十六页，共88页。GateActiveSDPassivationITO PixelPoly（多晶硅刻蚀）CHD（沟道掺杂）M1 （gate层）ND（n+掺杂）PD（ p+掺杂）M2 （SD层）PV （passivation）Via

9、 1（过孔1）RE（反射电极）PDL（像素定义层）Spacera-Si 工艺Via 2 （平坦化层）Poly（多晶硅刻蚀）CHD（沟道掺杂）M1 （gate层）ND（n+掺杂）PD（ p+掺杂）M2 （SD层）PV 2（passivation）Via 1（过孔1）ITO1Via 2 （平坦化层）ITO2LTPS-IPSLTPS-OLED47第四十七页，共88页。玻璃基板Glass玻璃投入清洗 LTPS process flow预处理48第四十八页，共88页。RTA System Overview Model：YHR-100HTCST Port（3个）CST Robot（1个）Chamber （

10、2个）Cooling stage（4层）49第四十九页，共88页。沉积缓冲层有源层GlassPECVD缓冲层+有源层有源层缓冲层去氢防止氢爆清洗50第五十页，共88页。多晶硅晶化Glass晶化多晶硅测量XRD,RAMAN,SEM,AFM,MIC,UV SLOPESpin clean51第五十一页，共88页。P-Si刻蚀(mask1)Glass 光刻Driver areaPixel areaP-channelN-channel干刻P-Si去胶52第五十二页，共88页。P-Si刻蚀(mask1)Taper 4953第五十三页，共88页。PR沟道掺杂(mask2)B+P-channelN-chann

11、elChannel doping光刻补偿vthGlass Driver areaPixel areaP-channelN-channel去胶54第五十四页，共88页。沟道掺杂55第五十五页，共88页。PRN+ 掺杂(mask3)Glass P-channelN-channelPHX+N+ doping第3次光刻灰化去胶Driver areaPixel area56第五十六页，共88页。N+ 掺杂(mask3)57第五十七页，共88页。GATE InsulatorPECVD GIDriver areaPixel areaP-channelN-channelSpin 清洗Glass 58第五十八页

12、，共88页。PRPRPRPRGate层（mask4）Glass Gate 成膜Driver areaPixel areaP-channelN-channelSpin 清洗光刻PR59第五十九页，共88页。Gate 刻蚀(干刻)Driver areaPixel areaGlass P-channelN-channelECCP干刻去胶60第六十页，共88页。Gate 刻蚀(干刻)Taper 53GI loss350ATaper 46GI loss0A61第六十一页，共88页。LDD掺杂 Gate掩膜PHX+LDD DopingLDD DopingP-channelN-channelLDDGlass

13、 Driver areaPixel area62第六十二页，共88页。PR PRGlass B+ DopingP-channelN-channelP+ 掺杂(mask5)P+ doping第5次光刻灰化去胶Driver areaPixel area63第六十三页，共88页。P+ 掺杂64第六十四页，共88页。ILD成膜与活化（氢化）Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channelBHF清洗ILD成膜活化(氢化）65第六十五页，共88页。Via1(mask6)Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channel光刻I

14、CP刻蚀去胶66第六十六页，共88页。通孔刻蚀67第六十七页，共88页。通孔刻蚀68第六十八页，共88页。SD层(mask7)Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channelBHF清洗SD成膜光刻ECCP干刻去胶Metal anneal69第六十九页，共88页。PowerAr 成膜温度SD成膜70第七十页，共88页。SD 干刻71第七十一页，共88页。Passivation层(mask8)Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channel清洗SiNx成膜光刻ICP or RIE去胶72第七十二页，共88页。Pas

15、sivation层73第七十三页，共88页。平坦化层(mask9)清洗涂布有机膜光刻Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channel74第七十四页，共88页。平坦化层LTPS（TN）LTPS-OLEDLTPS-IPS75第七十五页，共88页。像素电极清洗Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channelITO镀膜76第七十六页，共88页。电极刻蚀(mask10)光刻去胶退火湿刻Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channelLTPS-TN array 完成77第七十七页，

16、共88页。反射电极清洗Ag镀膜Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channelITO镀膜ITO镀膜78第七十八页，共88页。电极刻蚀(mask10)光刻去胶退火湿刻Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channel79第七十九页，共88页。电极刻蚀(mask10)80第八十页，共88页。PDL/Spacer层(mask11/12)for OLEDGlass Driver areaPixel areaP-channelN-channel81第八十一页，共88页。PDL/Spacer层(mask11/12)LTPS-OLED array 完成82第八十二页，共88页。ITO1电极清洗Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channelITO1层83第八十三页，共88页。PV2电极清洗Glass Driver areaPixel areaP-channelN-channelSiNx84第八十四页，共88页。ITO2电极清洗Glass Driver areaPixe