非晶? 多晶? 還是王晶?? 漫談LTPS(下)

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上一篇文章簡單地把非晶矽與多晶矽解釋了一下, 接下來就聊一下LTPS的好處和LTPS怎麼製作的~


Picture from http://www.polymer.cn/industry/industry146.html

一般來說p-Si TFT電子遷移率約為a-Si TFT的一百倍, 就如同上篇文章所介紹的, 當阻礙小的時候, 可以經過的速度就加快, 阻礙大的時候相對的就會花比較多的時間. 講了這麼多, 差不多也把大家搞的糊里糊塗, 那還是回到原本的問題, 到底TFT-LCD有高的電子遷移率為什麼會造成這麼多的好處呢?
其實簡單的說, 擁有高的電子遷移率(µn) , 如下面公式所示:


I:電流, µn:電子遷移率, C:電容, W/L: 通道長寬比, V:電壓

表示不需要太大的TFT即可供應足夠的電力, 因為單位時間內能經過的電子電洞相對增多, TFT因此得以變小, 開口率相對的就增加, 而亮度也跟著提升, 使得電力的消耗減少, 而可以發展高解析度的產品. 仗著電子遷移率這個優點, 多晶矽也適用於目前大家關注的OLED, 因為需要較大的驅動電流, 所以多晶矽的技術相對適合主動型的OLED顯示器.

大家一定跟小弟一樣很好奇, 如果多晶矽真的比現有的非晶矽好的多, 為什麼不一開始就使用這種技術, 其實多晶矽並不是沒有發展過, 只是考量到製程溫度的限制, 之前高溫多晶矽的製程溫度都在1000度以上, 因此才有今日所謂的低溫多晶矽. 大家不要以為這低溫是可以把手放進去, 順道試試水溫, 這低溫的意義只是為了區別高溫多晶矽的製程溫度, 如果各位真的想試試溫度那可能連骨頭都酥了.

而早期在發展低溫多晶矽時, 一開始所使用的是固相結晶化(SPC, Solid Phase Crystallization), 目的都是為了使Si產生更緊緻的結晶, 而有更好的電子遷移率, 可是固相結晶法這種技術必須連同基板進到高溫爐中進行退火, 攝氏約為600度的製程方式, 但一般TFT-LCD的玻璃基板, 只能承受攝氏500度附近的製程環境, 而使得量產受到一定的限制, 因此才發展了所謂的準分子雷射回火(ELA , Excimer Laser Annealing). 簡單的講法, 就如下圖所示:

Picture from http://www.urt.com.tw/us/rd_ltps.htm

雷射光束提供能量供Si原子回火, 使得結晶更為緊緻, 而達到高電子遷移率, 因為雷射光束只掃過表面, 雖然退火的溫度跟固相結晶法一致, 可是玻璃基板不需承受此溫度, 因此準分子雷射回火這項技術的發展, 降低了基板的限制, 也使得低溫多晶矽的技術又往前邁進了一大步.

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