61、多晶硅薄膜晶体管（Poly - Si TFTs）技术解析

多晶硅薄膜晶体管（Poly - Si TFTs）技术解析

1. ELA 工艺控制问题

为了获得高载流子迁移率的器件，薄膜需要在超横向生长（SLG）区域内结晶，理想情况下，要在能实现最大迁移率的能量密度下进行。然而，激光能量密度的精确设置精度有限，而且能量密度在脉冲间会有波动。这就导致样品偶尔会受到更高强度的辐射，当出现完全熔穿时，会使器件参数下降。

对比不同的辐照方式，静态辐照可看作零脉冲重叠过程，完全熔穿时会导致迁移率严重不均匀；而 100 次扫描光束过程可看作 99%脉冲重叠过程，即使完全熔穿，均匀性也能得到极大改善。

在实际的平板处理中，存在一个权衡问题，即减少脉冲重叠（可提高平板处理通量）和在合理的工艺窗口内保证可接受的均匀性之间的平衡。典型的平板处理采用 20 次脉冲工艺，在约 30 - 40 mJ/cm² 的能量窗口内，可获得约 120 cm²/Vs 的电子迁移率。通过拓宽光束后沿来优化 SLG 恢复过程，10 次脉冲工艺的能量工艺窗口大小可增加约 2 倍。

脉冲间的不稳定性是导致不均匀性的主要原因。将脉冲稳定性提高到 3%（超过 ±3 西格玛）有助于改善结晶过程的均匀性。结合使光束长度上强度变化随机化的技术，有可能满足有源矩阵有机发光二极管（AMOLED）显示器更严格的均匀性要求，但仍有部分人对多晶硅在该应用中的均匀性表示怀疑。

2. 大晶粒多晶硅技术

传统的准分子激光退火（ELA）技术制备的器件存在电子迁移率有限（<200 cm²/Vs）、处理通量低和激光处理能量窗口小等问题。为了解决这些问题，人们探索了多种技术，目标是获得大晶粒多晶硅以提高载流子迁移率。