Oled用tft基板的金屬誘導結晶化方法

2023-05-12 17:15:26 1

專利名稱：Oled用tft基板的金屬誘導結晶化方法
技術領域：
本發明屬於液晶顯示器製造技術領域，具體涉及一種OLED用TFT基板的間接金屬 誘導結晶化方法。
背景技術：
AMOLED (Active Matrix Organic Light Emitting Diode)以 TFT 背板為基板，並 在其上形成陽極層/有機材料層/陰極層等，最後經過封裝工藝來完成製作。AMOLED與TFT-LCD的驅動方式不同，AMOLED為電流驅動方式，而TFT-LCD為電壓 驅動方式。在電流驅動方式中載流子的遷移率是個重要因子，如果對載流子遷移率進行比 較，多晶矽TFT的載流子遷移率要比a-Si TFT優秀很多。因此，與TFT-IXD使用a_Si TFT 基板不同，AMOLED需要使用多晶矽TFT。目前有很多種關於將a-Si向多晶矽進行結晶化的方法。代表性的方法 有使用雷射的方法 ELC(Eximer Laser Crystallization), CGS(Continuous Grain Silicon)，SLS(Sequential Lateral Solidification)，SELAX(Selectively Enlarging LaserXtallization)等，以及不使用雷射的方法 SPC(Solid Phase Crystallization)， MICC (Metal Induced Crystal1ization using Capping layer)，MILC (Metal InducedLateral Crystallization), SGS(Super Grain Silicon)等。目前而言，使用雷射的結晶化方法和不使用雷射的結晶化方法各有優缺點。使用 雷射的結晶化方法的很大的不足點是TFT質量均一性不好、難以大型化、初期設備投資費 用及設備維持費用高等，由於這些理由，非雷射結晶化方法總體上處於領先地位。在多晶矽的誘導結晶方法中，不使用雷射而使用金屬觸媒的方法有很多種。其中 主要的結晶化方法有MILC (Metal Induced Lateral Crytallization，金屬側向誘導結晶 化)法禾口 MICC(Metal Induced Crystallization using Capping layer，使用蓋層的金屬 誘導結晶化)法。圖1為對MILC結晶化方法機理進行說明的模式圖。首先，在非鹼玻璃上面，使用 PECVD設備蒸鍍作為緩衝層的矽的氧化物(如SiO2)或矽的氮化物(Si3N4)等，這是為了阻 止AMOLED驅動時發生的鹼離子向TFT膜方向流入。同時，使用PEV⑶設備蒸鍍a_Si。另 夕卜，在之後工藝中儘量只使活性層的兩端暴露在I3R掩膜之外，隨後，通過濺射蒸鍍金屬觸 媒.再在600°C以下的溫度條件下，進行退火來完成多晶矽的製作。MICC結晶化方法是先在非鹼玻璃的上面通過PECVD蒸鍍緩衝層；之後使用PECVD 或LPCVD方式蒸鍍a-Si層，然後蒸鍍蓋層(Capping Layer)。這是為了將a_Si薄膜表面盡 量不直接與金屬觸媒接觸。再通過濺射蒸鍍金屬觸媒。最後，進行熱處理，然後去除蓋層。 這樣即為將金屬汙染最小化的結晶化方法。因為MICC採用蓋層進行金屬誘導，金屬會向多 晶矽層浸入，也會造成相對多的金屬汙染，從而漏電流相比本發明也要大些。但是，上面兩種使用金屬觸媒的結晶化方法，由於金屬汙染，在進行器件製作後， 漏電流特性不可避免地要比不使用金屬觸媒的結晶化方法多少要低，如將採用MILC方法製造的TFT與採用ELC方法製造的TFT的漏電流特性進行比較，一般有2個數量級的差異。目前本領域急需解決用金屬觸媒進行Si結晶化時的金屬汙染問題，以改善 AMOLED的漏電流特性，使AMOLED的驅動特性穩定
發明內容

本發明要解決的技術問題是降低金屬誘導方法製造的多晶矽基板的漏電流特性。 本發明解決技術問題的技術方案是提供一種OLED用TFT基板的金屬誘導結晶化方法。該 方法包括以下步驟a、準備基板，在基板上鍍緩衝層；b、在緩衝層上鍍a-Si層；C、然後在a-Si層上通過I3R掩模光刻形成所需I3R圖形；d、在已形成所需ra圖形的a-Si層表面鍍金屬觸媒層；e、進行熱處理，使a_矽層轉變為多晶矽層；f、去除金屬觸媒層，再次通過ra掩模光刻形成所需ra圖形，蝕刻掉ra圖形未遮 蓋的多晶矽層，然後去除ra圖形。其中，上述方法的步驟d中所述的金屬觸媒為Ni。其中，上述方法的步驟d中金屬觸媒層的厚度為10 ？ 100 ？。經本發明方法處理後，即完成了結晶化工序，然後將TFT基板送入下一道工藝處 理。其中，基板主要是用透明材質，如玻璃、石英。本領域常用非鹼玻璃。在處理中一 般會在基板上蒸鍍至少一層緩衝層，上述緩衝層使用矽的氧化物和/或矽的氮化物。上述蒸鍍各種材料層的方式可使用本領域常用的PECVD或LPCVD方式，使用常規 PECVD或LPCVD設備即可完成。本發明方法中的熱處理條件也是本領域常用的結晶化條件。 本發明方法中的光刻工藝及PR掩模技術等均可使用本領域現有技術完成。本發明的有益效果在於使用通過本發明方法所製造LTPS(低溫多晶矽)TFT的 AMOLED的漏電流特性為10_12A程度，與現有的採用金屬觸媒的MILC、MICC結晶化方法的器 件相比漏電流特性優秀1 2個數量級，與沒有使用金屬觸媒的多晶矽TFT-AM0LED器件等 同。這是由於其能控制作為MILC、MICC方法缺陷的金屬汙染問題，提高了 OLED用TFT基 板的製造效率。使用本發明方法進行OLED用TFT基板生產能將更好地發揮0LED，尤其是 AMOLED的易大型化、均一性好、工藝單價低等優勢，使AMOLED有好的應用前景。


圖1表示在玻璃基板表面蒸鍍一層緩衝層；圖2表示在基板上蒸鍍a-Si活性層；圖3表示用ra掩模光刻後得所需I3R圖形；圖4表示在基板的表面濺射蒸鍍得金屬觸媒層；圖5表示通過ra的剝離液進行ra剝離，再準備進行熱處理；圖6表示熱處理使a-Si轉變為多晶矽；圖7表示去除金屬觸媒層，再在所需圖案上用I3R形成所需ra圖形；
圖8表示蝕刻掉ra圖形未遮蓋的多晶矽層，然後去除ra圖形，完成結晶化工序。各圖中的標註1為基板，2為緩衝層(buffer layer)、3為a_矽(a-Si)活性層， 4為I3R圖形(patterned PR)，5為金屬觸媒層，6為多晶矽(poly-Si)層。
具體實施方式
以下結合附圖對本發明具體實施方式
做詳細說明。使用本發明方法進行結晶化方法的步驟為a、準備基板，在基板上鍍緩衝層(如圖1所示)；b、在緩衝層上鍍a-Si層(如圖2所示)；C、然後在a-Si層上通過I3R掩模光刻形成所需I3R圖形(如圖3所示)；d、在已形成所需I3R圖形的a-Si層表面鍍金屬觸媒層(如圖4所示)，使金屬觸媒 層覆蓋I3R圖形和沒有I3R圖形遮掩的a-Si層，然後去除ra圖形(如圖5所示)；e、行熱處理，使a_矽層轉變為多晶矽層；f、去除金屬觸媒層(如圖6所示)，再次通過ra掩模光刻形成所需ra圖形(如圖 7所示)，蝕刻掉與金屬觸媒直接接觸過的那部分多晶矽層(如圖8所示)，然後去除ra圖 形。本領域基板一般為透明基板，如玻璃、石英，常用為非鹼玻璃。上述OLED用TFT基板的間接金屬誘導結晶化方法中使用的金屬觸媒一般為Ni。 金屬觸媒層的厚度可根據實際需要進行選擇，常用為10 100 。緩衝層使用矽的氧化 物和/或矽的氮化物。上述蒸鍍各層材料的方式為本領域常用的PECVD或LPCVD方式，使用常規PECVD 或LPCVD設備即可完成。本發明方法中的熱處理條件也是本領域常用的結晶化條件。ra掩 模、ra剝離、光刻、蝕刻等也均使用本領域日常使用的常規技術。本發明方法的a-Si矽結晶過程中，金屬觸媒直接覆蓋部分a-Si薄膜主要以直接 方式長晶，所需圖案部分a-Si薄膜以側向方式長晶，金屬觸媒直接覆蓋部分生成多晶矽層 金屬汙染更大，造成漏電流過大。但本發明的活性層圖案蝕刻掉了金屬觸媒直接覆蓋部分 a-Si薄膜，只保留了金屬觸媒直接覆蓋部分，所以金屬汙染更少，從而漏電流更小。實施例一用本發明方法製備LTPS(低溫多晶矽)TFT a、在非鹼玻璃基板1表面用PECVD設備蒸鍍一層SiO2緩衝層2 ；b、在基板上用PECVD設備蒸鍍a-Si層3，然後用光刻設備掩模光刻成所需I3R圖形 4；C、在已形成所需ra圖形的a-Si層3表面用PECVD設備濺射蒸鍍金屬觸媒層5，使 金屬觸媒層5覆蓋ra圖形4和沒有ra圖形遮掩的a-Si層3，金屬觸媒為Ni，厚度100 ？；e、用冊剝離液進行冊剝離，再600°C下行熱處理使a_Si層3轉變為多晶矽層6 ；f、去除金屬觸媒層5，再在所需圖案上用掩模光刻形成所需ra圖形4，蝕刻掉ra 圖形4未遮蓋的多晶矽層6部分，然後去除ra圖形4，結晶化工序完成。隨後將結晶化完成的基本進行現有的後繼工序製備成AMOLED面板。經檢測，用本 方法製成的OLED用TFT基板的漏電流水平為10_12A程度，與現有的採用金屬觸媒的MILC、MICC結晶化方法的器件相比漏電流特性優秀1 2個數量級。 主要由於本發明方法製備的0LED用TFT基板的活性a_Si薄膜層中金屬觸媒直接 覆蓋部分均被蝕刻掉了，只保留了金屬觸媒未直接覆蓋部分，所以金屬汙染更少，從而漏電 流更小，具有很好的應用價值。
權利要求
OLED用TFT基板的間接金屬誘導結晶化方法，其特徵在於包括以下步驟a、準備基板(1)，在基板上鍍緩衝層(2)；b、在緩衝層(2)上鍍a-Si層(3)；c、然後在a-Si層(3)上通過掩模光刻形成所需PR圖形(4)；d、在已形成所需PR圖形(4)的a-Si層(3)表面鍍金屬觸媒層(5)；e、進行熱處理，使a-矽層(3)轉變為多晶矽層(6)；f、去除金屬觸媒層(5)，再次通過掩模光刻形成所需PR圖形(4)，蝕刻掉PR圖形(4)未遮蓋的多晶矽層(6)，然後去除PR圖形(4)。
2.根據權利要求1所述的0LED用TFT基板的間接金屬誘導結晶化方法，其特徵在於 形成所述的金屬觸媒層(5)的金屬觸媒為Ni。
3.根據權利要求1所述的0LED用TFT基板的間接金屬誘導結晶化方法，其特徵在於 所述的金屬觸媒層(5)的厚度為10 ？ 100 ？。
全文摘要
本發明屬於OLED顯示器製造領域，涉及一種OLED用TFT基板的金屬誘導結晶化方法。要解決的技術問題是降低金屬誘導多晶矽基板的漏電流特性。技術方案是提供一種TFT基板的間接金屬誘導結晶化方法，步驟為a、準備基板，在基板上鍍緩衝層；b、在緩衝層上鍍a-Si層；c、然後在a-Si層上通過掩模光刻形成所需PR圖形；d、在已形成所需PR圖形的a-Si層表面鍍金屬觸媒層；e、進行熱處理，使a-矽層轉變為多晶矽層；f、去除金屬觸媒層，再次通過掩模光刻形成所需PR圖形，蝕刻掉PR圖形未遮蓋的多晶矽層，然後去除PR圖形。本發明方法用於製備AMOLED用TFT基板。
文檔編號H01L21/205GK101877310SQ20091031084
公開日2010年11月3日 申請日期2009年12月3日 優先權日2009年12月3日
發明者柳濟宣, 趙大庸 申請人:四川虹視顯示技術有限公司