低温多晶硅

低温多晶硅 (LTPS) 是一种多晶硅，与传统方法（高于 900 °C）相比，它是在相对较低的温度（约 650 °C 或更低）下合成的。 LTPS 对于显示器行业很重要，因为使用大玻璃面板可以防止暴露在变形的高温下。 更具体地说，在薄膜晶体管 (LTPS-TFT) 中使用多晶硅具有大规模生产电子设备（如平板 LCD 显示器或图像传感器）的巨大潜力。

多晶硅 (p-Si) 是一种纯导电形式的元素，由许多微晶或高度有序晶格的晶粒组成。 1984年，研究表明非晶硅（a-Si）是形成结构稳定、表面粗糙度低的p-Si薄膜的优良前驱体。 硅薄膜是通过低压化学气相沉积 (LPCVD) 合成的，以xxx限度地减少表面粗糙度。 首先，在 560–640 °C 下沉积非晶硅。 然后在 950–1000 °C 下进行热退火（再结晶）。 从无定形薄膜开始，而不是直接沉积晶体，可以生产出具有优异结构和所需光滑度的产品。 1988 年，研究人员发现在退火过程中进一步降低温度，再加上先进的等离子体增强化学气相沉积 (PECVD)，可以促进更高程度的导电性。 这些技术对微电子、光伏和显示增强行业产生了深远的影响。

非晶硅 TFT 已广泛用于液晶显示器 (LCD) 平板，因为它们可以组装成复杂的大电流驱动电路。 非晶 Si-TFT 电极驱动 LCD 中的晶体排列。 向 LTPS-TFT 的发展可以带来许多好处，例如更高的器件分辨率、更低的合成温度和降低基本基板的价格。 然而，LTPS-TFT 也有几个缺点。 例如，传统的 a-Si 器件中的 TFT 面积很大，导致孔径比（未被不透明 TFT 阻挡并因此允许光线进入的面积量）较小。 不同孔径比的不相容性阻碍了基于 LTPS 的复杂电路和驱动器被集成到 a-Si 材料中。 此外，由于打开晶体管时温度升高，LTPS 的质量会随着时间的推移而降低，这会破坏材料中的 Si-H 键，从而使薄膜退化。 这将导致设备遭受漏极击穿和电流泄漏，尤其是在散热不良的小而薄的晶体管中。

XeCl 准分子激光退火 (ELA) 是xxx个通过激光照射熔化 a-Si 材料来生产 p-Si 的关键方法。 a-Si 的对应物，多晶硅，可以通过一定的程序从非晶硅合成，与广泛使用的 a-Si TFT 相比有几个优点：

• 高电子迁移率；
• 高分辨率和孔径比；
• 可用于电路的高度集成。

XeCl-ELA 在不加热基板的情况下成功地将 a-Si（厚度范围为 500-10000A）结晶为 p-Si。 多晶形式具有较大的晶粒，由于减少了晶界的散射，因此可以为 TFT 提供更好的迁移率。 这种技术导致复杂电路在 LCD 显示器中的成功集成。

除了TFT本身的改进，LTPS在图形显示上的成功应用也离不开电路的创新。 最近的一项技术涉及一种像素电路，其中晶体管的输出电流与阈值电压无关，从而产生均匀的亮度。 LTPS-TFT 通常用于驱动有机发光二极管 (OLED) 显示器，因为它具有高分辨率并适合大型面板。 然而，LTPS结构的变化会导致使用传统电路的信号阈值电压不均匀和亮度不均匀。 新的像素电路包括四个n型TFT、一个p型TFT、一个电容和一个控制图像分辨率的控制元件。 提高 TFT 的性能和微光刻对于推进 LTPS 有源矩阵 OLED 很重要。这些许多重要技术使结晶薄膜的迁移率达到 13 cm2/Vs，并帮助量产超过 500 种 LED 和 LCD ppi 分辨率。