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　　TFT工藝分類& LTPS原理

　　FPD中常見的幾(ji)種 TFT如(ru) Table I1所示。

　　a-Si一般用(yong)于低端中小尺(chi)寸(cun)或大(da)型的 TFT-LCD面(mian)板的制作, 而 LTPS則主(zhu)要用(yong)于中小尺(chi)寸(cun)高分辨率的 TFT-LCD和 AMOLED面(mian)板的制作 , 最后 Oxide TFT則主(zhu)要 用(yong)于大(da)尺(chi)寸(cun) AMOLED面(mian)板的制作 (3)。

Table I1 Type of TFT in FDP(3)

　　LTPS 全稱(cheng)為(wei)低(di)溫多晶(jing)硅 (Low Temperature Polycrystalline Silicon)為(wei)中小尺(chi)寸(cun)高分辨率的 TFT-LCD和 AMOLED顯示屏(ping)的關鍵工藝。

　　與傳(chuan)統A-Si技術相比 , LTPS雖然工藝復(fu)雜 , 但是因為 LTPS上(shang)載流子傳(chuan)輸速度有大幅(fu)的(de)提高 , 則驅動電(dian)路和模組體(ti)積可以更(geng)小并最終達到減少器件的(de)作用。

　　LTPS最終(zhong)的(de)目標是實現 System On Glass(SOG)效果 , 即通過 LTPS工藝直(zhi)接在(zai)玻璃基板上(shang)制(zhi)作(zuo)所(suo)有的(de)系統電路。 SONY在(zai) SOG方向(xiang)做了很多研究工作(zuo)。

　　根據LTPS的制作方式可以分為CMOS和 PMOS技術：

　　• CMOS：驅動部分(fen)電路為n–MOS和p–MOS構成(cheng), 無外部IC但一般需要(yao)9次Mask。

　　• PMOS：驅動部(bu)(bu)分電路(lu)為(wei)p–MOS構成(cheng)需(xu)(xu)部(bu)(bu)分IC, 一(yi)般需(xu)(xu)要5次Mask。

　　與 CMOS技(ji)術相比 , PMOS結構更為簡(jian)單 , 只集成部分周邊電路(lu) , 工程(cheng)理論(lun)上可以簡(jian)化到 a-Si的水平。 雖然(ran)LTPS的 Mask數量理論(lun)上為 5-9次(ci)。

　　LTPS 工藝流程可以簡化為 Fig I3。

Fig I3 簡易流(liu)程(cheng)(3)

　　脫氫時(shi)為(wei)了減少(shao)在(zai)晶化過程時(shi)因(yin)為(wei)H 含(han)量過多, 而多晶硅表(biao)面粗糙度、顆粒大小(xiao)及質量下降。一般(ban)要求制作LTPS 層前的a-Si 層含(han)H 量要小(xiao)于2%。一般(ban)PECVD 含(han)有10-15%的H。主要的脫H方式(shi)為(wei)(3)：

　　• 批處理(Batch)：在430℃下(xia), N2 環境中(zhong)進行1Hour 熱(re)處理方式將H 含量(liang)降(jiang)到2%以(yi)下(xia)。

　　• 準(zhun)分子激光(guang)(guang)(guang)發：先照(zhao)射100W 以(yi)下的準(zhun)分子激光(guang)(guang)(guang), 去除薄膜內氫氣, 期后(hou)再增加(jia)激光(guang)(guang)(guang)能量, 使薄膜結(jie)晶。該方式不需(xu)要加(jia)熱(re), 但(dan)是(shi)會降低準(zhun)分子激光(guang)(guang)(guang)設(she)備的利用(yong)率。

　　LTPS 晶化有4 種形式(Table I2) (3) ：

　　• 固相晶化法(SPC：Solid Phase Crystallization), 如LG Display E2。

　　• 金屬誘導(dao)橫向晶化法(fa)(MIC/MILC：Metal Induced(Lateral) Crystallization)。

　　• 準分(fen)子激光退火法(ELA：Excimer Laser Annealing), 如BOE B2、AUO L3D 和L4B、LG DisplayE3 和Samsung Display A1-A4。

　　• 循序性橫(heng)向晶化(SLS：Sequential Lateral Solidification)。

　　現有的LTPS 工藝為LDD(Light Doped Drains)方式, 即在硅結晶后對(dui)溝道進行輕(qing)參雜(za)。即需要對(dui)溝道進行參雜(za)和離子(zi)注入。

　　在離子注入到薄膜內部后會對薄膜的晶格結構(gou)產生(sheng)破壞, 使得薄膜內部呈現非導(dao)電性(xing)質。

　　則為了恢復完(wan)整的晶格(ge)與降低面電組, 需要進(jin)行激(ji)活處理以(yi)修復基板的應力(li)和缺陷(xian)。

Table I2 LTPS 晶(jing)化(hua)方式(3)

Table I3 離子(zi)注入(3)

Table I4 離子激(ji)活(3)

　　Basics of LTPS-ELA Equipment

　　ELA 為現(xian)有主流LTPS 制作工(gong)藝, 并(bing)逐漸被各(ge)大生產廠商(shang)所(suo)采用。采用ELA 方式制作LTPS 的TFT時, 必須(xu)使用ELA 激(ji)光(guang)結晶爐(lu)(MILC 則需要(yao)MILC 金屬(shu)誘導結晶爐(lu))。ELA 激(ji)光(guang)結晶爐(lu)產業鏈(lian)如Fig I4所(suo)示(shi)。

Fig I4 ELA 激光結晶路產業(ye)鏈

　　AP System 主(zhu)要供(gong)應Samsung Display、PRI 和JSW 供(gong)貨給LG Display 而(er)中國BOE 主(zhu)要采(cai)購(gou)APSystem 的(de)設備。Coherent (亦(yi)稱為相(xiang)干公司)作為核心器(qi)件的(de)供(gong)應商(shang)(shang)(激光光源和光學鏡片(pian)供(gong)應商(shang)(shang))則處于價(jia)值鏈的(de)頂端。

　　目前截至到2017 年(nian)年(nian)中為(wei)止(zhi), Coherent 在全(quan)球ELA 準分(fen)子(zi)激光(guang)退火設備(bei)所(suo)需的(de)準分(fen)子(zi)激光(guang)源供應商處(chu)于100%壟斷地位。而(er)且因為(wei)ELA 中光(guang)學設備(bei)為(wei)消耗品, 所(suo)以需要持續性更換。

　　由此可見在ELA 設(she)備生產價值(zhi)鏈(lian)中, Coherent 公司作為耗(hao)材供應商, 其在不(bu)僅有(you)較強的溢價能力的同時, 亦(yi)有(you)較強的持(chi)續盈利能力。

　　LTPS: ELA 工藝(yi)的(de)(de)時(shi)長(Tack Time)除去(qu)技術挑戰外(wai)還取決于ELA 工藝(yi)的(de)(de)時(shi)間。ELA 工藝(yi)的(de)(de)時(shi)間與激光(guang)光(guang)源的(de)(de)長度(du)有(you)一定(ding)的(de)(de)關系(xi)。截(jie)至到2017 年年中, Coherent 公司主要提供5 種長度(du)的(de)(de)激光(guang)光(guang)源設備(LineBeam)。

　　據傳(chuan)處(chu)于(yu)行(xing)業競(jing)爭的考慮(lv), Samsung Display 與Coherent 公司簽(qian)有壟斷(duan)排他性協議(2), 即Coherent 公司僅(jin)能向Samsung Display 提(ti)供LineBeam 1500 系列激光(guang)光(guang)源(有效激光(guang)長度1500 mm, 約2000 萬美金), 而其他公司僅(jin)能拿到LineBeam 1300 及(ji)其以下的型號。

　　可見在6 代(1500 mm × 1800 mm)和(he)6.5 代(1500 mm × 1850 mm)上生產LTPS 面板時(shi), 由于壟(long)斷(duan)的(de)優勢, Samsung Display 通過(guo)采用(yong)LineBeam 1500 一次結晶(jing)的(de)方式簡(jian)化生產工藝且提(ti)高(gao)良率的(de)同時(shi), 降低了(le)生產成(cheng)本。

　　而(er)其(qi)他的(de)廠商由于激光光源供應限制(zhi), 不(bu)(bu)得不(bu)(bu)采取多(duo)(duo)次ELA 工藝結晶方法制(zhi)作LTPS 面板, 多(duo)(duo)次結晶不(bu)(bu)僅(jin)(jin)僅(jin)(jin)帶來的(de)生產效(xiao)率(lv)下降, 玻璃移動和重新對位亦(yi)有可能造成良率(lv)的(de)下降。

Fig I5 Coherent LineBeam 產(chan)線(xian)用 ELA 激(ji)光(guang)設備(1)

Table I5 Coherent LineBeam 產線用 ELA 激光(guang)設備參數(1)

　　1. LineBeam, Coherent, //www.coherent.com/lasers/laser/linebeam (2017)

　　2. Coherent Reports Massive ELA System orders for OLED makers in Korea, Japan and China, OLED-infor,Jan 30th, //mram-info.oled-info.com/coherent-reports-massive-ela-system-orders-oled-makers-koreajapan-and-china (2016)

　　3. 申(shen)智淵(yuan), TFT-LCD 技術(shu):結構、原理及制造技術(shu)1st Edition, ISBN 978-7-121-15335-8 (2012)#p#分頁(ye)標題#e#