CN103094081A - 晶化装置、晶化方法、有机发光显示装置及有机发光显示装置的制造方法 - Google Patents

晶化装置、晶化方法、有机发光显示装置及有机发光显示装置的制造方法 Download PDF

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Abstract

用于对形成在衬底上的半导体层进行晶化的晶化装置，包括：激光发生器，生成激光束；以及台，所述衬底安装在所述台上，其中，所述半导体层被分成多个晶化区域和多个非晶化区域，所述激光束多次照射在所述晶化区域上，以使所述晶化区域晶化，其中，所述激光束多次照射在相同晶化区域的不同位置上。

Description

晶化装置、晶化方法、有机发光显示装置及有机发光显示装置的制造方法
相关申请的交叉引用 
本申请要求2011年11月7日在韩国知识产权局提交的第10-2011-0115374号韩国专利申请的权益，其全部内容通过引用并入本文中。 
技术领域
本发明涉及晶化装置、晶化方法和有机发光显示装置的制造方法。 
背景技术
有源矩阵（AM）型有机发光显示装置包括在每个像素中的像素驱动电路，像素驱动电路包括由硅形成的薄膜晶体管（TFT）。形成TFT的硅包括非晶硅或多晶硅。 
像素驱动电路中使用的非晶硅TFT（a-Si TFT）具有形成源极、漏极和沟道的半导体有源层由非晶硅形成的结构，因此该非晶硅TFT具有等于或小于1cm2/Vs的较低电子迁移率。相应地，最近，多晶硅TFT（poly-Si TFT）已经替代了非晶硅TFT。多晶硅TFT具有比非晶硅TFT更高的电子迁移率，并且相对于照射的光具有极佳的稳定性。因此，多晶硅TFT非常适于用作AM型有机发光显示装置的驱动和/或切换TFT的有源层。 
可以通过多种方法中的一种来制造多晶硅TFT，该多种方法可以大致分为直接沉积多晶硅的方法以及沉积并晶化多晶硅的方法。
直接沉积多晶硅的方法的示例包括化学气相淀积（CVD）、光化学气相沉积（photo CVD）、氢基（HR）化学气相沉积（hydrogen radical CVD）、电子回旋共振（ECR）化学气相沉积（electron cyclotron resonance CVD）、等离子体增强（PE）化学气相沉积（plasma enhanced CVD）、低压（LP）化学气相沉积（low pressure CVD）等。 
沉积并晶化多晶硅的方法的示例包括固相晶化法（SPC）、准分子激 光晶化法（ELC）、金属诱导晶化法（MIC）、金属诱导侧向晶化法（MILC）、连续侧向结晶法（SLS）等。 
发明内容
实施方式的一个或多个方面提供了一种晶化装置和晶化方法，用于选择性地晶化衬底上的部分区域，以通过去除可能在选择性晶化期间生成的瑕疵来改进可视性，而且提供了一种制造有机发光显示装置的方法。 
根据实施方式的一个方面，提供了一种用于对形成在衬底上的半导体层进行晶化的晶化装置，包括：激光发生器，生成激光束；以及台，所述衬底安装在所述台上，其中，所述半导体层被分成多个晶化区域和多个非晶化区域，所述激光束多次照射在所述晶化区域上，以使所述晶化区域晶化，其中，所述激光束多次照射在相同晶化区域的不同位置上。 
所述晶化区域和所述非晶化区域可被重复地划分。 
所述激光束可以是具有主轴和辅轴的线光束。 
当所述激光束在辅轴方向上移动时，所述激光束可顺序地照射在所述晶化区域上。
所述晶化区域可并排设置，所述激光发生器可适于将第一激光束顺序地照射到所述晶化区域上，然后将第二激光束顺序地照射到所述晶化区域上。 
与将被照射到所述晶化区域上的所述第一激光束相比，所述第二激光束可在所述第一激光束的主轴方向上移动的更多。 
由所述激光发生器生成的所述激光束可以是脉冲激光。 
根据实施方式的另一方面，提供了一种用于对形成在衬底上的半导体层进行晶化的晶化装置，包括：激光发生器，生成激光束；以及台，所述衬底安装在所述台上，其中，所述半导体层被分成多个晶化区域和多个非晶化区域，所述激光束多次照射在所述晶化区域上，以使所述晶化区域晶化，其中，多次照射在相同晶化区域上的激光束具有不同的轮廓。 
所述晶化区域可并排设置，所述激光发生器可适于将第一激光束顺序地照射到所述晶化区域上，然后将第二激光束顺序地照射到所述晶化 区域上。 
所述第一激光束和所述第二激光束可具有不同的轮廓。 
根据实施方式的另一方面，提供了一种晶化方法，包括：将衬底安装在台上，其中分为多个晶化区域和多个非晶化区域的半导体层形成在所述衬底的表面上；以及将激光束多次照射到所述晶化区域上；其中，照射所述激光束的步骤包括：顺序地将所述激光束照射到所述晶化区域上，然后通过改变所述激光束的位置，顺序地将所述激光束照射到所述晶化区域上。 
所述晶化区域和所述非晶化区域可被重复地划分。 
所述激光束可以是具有主轴和辅轴的线光束。 
当所述激光束在所述辅轴方向上移动时，所述激光束可顺序地照射在所述晶化区域上。 
所述晶化区域可并排设置，照射所述激光束的步骤可包括：顺序地将第一激光束照射到所述晶化区域上，然后顺序地将第二激光束照射到所述晶化区域上。 
与将被照射到所述晶化区域的所述第一激光束相比，所述第二激光束可在所述第一激光束的主轴方向上移动的更多。 
所述激光束可以是脉冲激光。 
根据实施方式的另一方面，提供了一种晶化方法，包括：将衬底安装在台上，其中半导体层被分成多个晶化区域和多个非晶化区域；以及将激光束多次照射到所述晶化区域上；其中，照射所述激光束的步骤包括：顺序地将所述激光束照射到所述晶化区域上，然后通过改变所述激光束的轮廓，顺序地将所述激光束照射到所述晶化区域上。 
所述晶化区域可并排设置，照射所述激光束的步骤可包括：将第一激光束顺序地照射到所述晶化区域上，然后将第二激光束顺序地照射到所述晶化区域上。 
所述第一激光束和所述第二激光束可具有不同的轮廓。 
根据实施方式的另一方面，提供了一种制造有机发光显示装置的方法，包括所述晶化方法；其中，所述有机发光显示装置包括分别具有沟道区、存储区和发光区的多个像素，并且进行晶化包括仅使所述沟道区 和所述存储区晶化。 
附图说明
通过参照附图详细地描述某些实施方式，本实施方式的上述及其他特征和优点将变得更加明显，在附图中： 
图1是示意地示出晶化装置的实施方式的视图； 
图2是示意地示出使用图1的晶化装置制造的有机发光显示装置的平面图； 
图3是示出构成图2的有机发光显示装置1的一个像素的平面图； 
图4是沿图3的A-A线得到的剖视图； 
图5是示出根据一个实施方式相对于具有不同能量幅值的激光束的主轴方向的能量示出能量的曲线图； 
图6是示意地示出由图5的激光束选择性地晶化的半导体层的平面图。 
图7A-7C示出了根据一个实施方式的激光束的能量的曲线图； 
图8是示意地示出由图7的激光束选择性地晶化的半导体层的平面图；以及 
图9A-9C是示出根据另一个实施方式的激光束的能量的曲线图。 
具体实施方式
以下将参照附图更全面地描述本发明的实施方式，其中，示出了本发明的某些实施方式。但是，本发明可以包括多种不同形式，且不应视为限定到本文中提出的实施方式中；相反地，提供这些实施方式，以充分且完整地公开，并且将向本领域的普通技术人员充分地表达本发明的原理。如本文所使用的，术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意或全部结合。 
图1是示意地示出晶化装置100的实施方式的视图。 
参照图1，晶化装置100的实施方式可以包括用于生成激光束L的激光生成设备101、用于处理由激光生成设备101生成的激光束L的光学***102以及其上安装衬底10的台104。 
光学***102可以包括用于调整未处理的激光束L的能量幅值的衰减器（未示出）、用于聚焦激光束L的聚焦透镜（未示出）、用于以预定比率缩小已经通过聚焦透镜的激光束L的缩小透镜（未示出）等。 
台104可以被设置为对应于激光生成设备101。沉积有半导体层11（非晶硅层）的衬底10可以被固定在台104上。台104可以在激光束L的主轴方向上移动，例如在X轴方向上，这将在下面描述。 
将在下面描述使用上述晶化装置制造的有机发光显示装置的配置。 
图2是示意地示出使用图1的晶化装置制造的有机发光显示装置1的实施方式的平面图。图3是示出构成图2的有机发光显示装置1的一个像素的平面图。图4是沿图3的A-A线得到的剖视图。 
参照图2，有机发光显示装置1的实施方式包括第一衬底10和第二衬底（未示出），第一衬底10包括薄膜晶体管（TFT）、有机发光设备等，第二衬底通过密封接合至第一衬底10。 
多个像素的每个都包括TFT、有机电致发光（EL）设备、存储电容器Cst及其他元件，多个像素的每个都可以形成在第一衬底10上。第一衬底10可以是低温多晶硅（LTPS）衬底、玻璃衬底、塑料衬底、不锈钢（SUS）衬底等。 
第二衬底可以是设置在第一衬底10上的封装衬底，以防止第一衬底10上的TFT、有机EL设备及其他元件受到外部水分、空气及其他污染物的影响。第二衬底设置为面对第一衬底10，第一衬底10和第二衬底通过沿它们边缘设置的密封构件12彼此相结合。第二衬底可以是玻璃衬底或塑料衬底，其是透明的。 
第一衬底10包括光从其中发出的像素区域PA和围绕像素区域PA形成的电路区域（未示出）。根据多个实施方式，密封构件12设置在围绕像素区域PA形成的电路区域中，以将第一衬底10和第二衬底彼此结合。 
在有机发光显示装置1的某些实施方式中，可以在像素区域PA的半导体层上进行选择性晶化，这将在下面描述。 
参照图3和4，图2所示的有机发光显示装置1的一个像素包括沟道区域2、存储区域3和发光区域4。图3示出沟道区域2、存储区域3和发光区域4在一个方向上并排地形成。在其他实施方式中，存储区域3 和发光区域4可以在纵向上形成得很长，以彼此相邻，沟道区域2可以形成在它们的一侧，从而与存储区域3和发光区域4中的每个相邻。与沟道区域2和存储区域3对应的半导体层11被晶化，与发光区域4对应的半导体层11不被晶化。在某些实施方式中，半导体层11被选择性地晶化，在选择性晶化之后，与发光区域4对应的半导体层11可以被去除，这将在以下描述。 
参照图4，作为驱动装置的TFT包含在沟道区域2中。TFT包括有源层211、栅电极214以及源电极和漏电极216a和216b。第一绝缘层13插在栅电极214和有源层211之间，以使它们彼此绝缘。此外，注入高密度杂质的源极区和漏极区形成在有源层211的两端中，源极区和漏极区分别连接到源电极和漏电极216a和216b。 
存储电容器Cst包含在存储区域3中。存储电容器Cst包括电容器第一电极311和电容器第二电极316，第一绝缘层13插在电容器第一电极311和电容器第二电极316之间。电容器第一电极311和TFT的有源层211可以以同样的材料形成且形成在相同的层上。电容器第二电极316和TFT的源电极和漏电极216a和216b可以以同样的材料形成且形成在相同的层上。 
有机EL设备包含在发光区域4中。有机EL设备包括连接至TFT的源电极和漏电极216a和216b中的任何一个的像素电极418、形成为面向像素电极418的相对电极421、以及插在像素电极418和相对电极421之间的中间层420。像素电极418由透明传导材料形成。 
根据某些已知的方法，像素区域的整个区域（例如所有的沟道区域、存储区域和发光区域）都被晶化。但是，当有机发光显示装置变得更大时，将被晶化的区域也变得更大，因此包括通过激光生成设备生成激光的维护成本也增加，并且产率降低。 
在一个像素中需要高电子迁移率的区域仅是沟道区域2和存储区域3，占据了超过像素的整个区域的一半的区域的发光区域4不需要高电子迁移率。相应地，就激光的维护成本而言，高度推荐仅对沟道区域2和存储区域3进行晶化。 
此外，根据某些已知的晶化方法，具有均匀宽度的激光束以这样的 方式照射，激光束彼此部分交叠，以使整个衬底晶化。在由彼此部分交叠的激光束照射的区域中，晶体的尺寸是不均匀的，并且电特性也不恒定。此外，由交叠的激光束产生的边界线对于使用者来说可以认为是瑕疵。 
因此，有机发光显示装置1的实施方式的特征在于，通过仅对将在沟道区域2和存储区域3中形成的半导体层11进行选择性晶化，而不在将在发光区4中形成的半导体层11上实施晶化，从而形成多晶硅有源层。当衬底和激光生成设备相对于彼此进行相对移动时，如果衬底或激光生成设备经过要被晶化的部分（例如沟道区域2和存储区域3），则进行晶化。以这种方式，通过进行选择性晶化，激光生成设备的效率可以最大化，维护成本可以降低，并且产率可以提高。 
使用具有主轴和辅轴的激光束进行选择性晶化，并且以线光束的形式形成选择性晶化。例如，当激光束在辅轴方向上移动时，激光束照射在沟道区域2和存储区域3上。由于光学***的不均匀性，激光束具有在激光束的主轴方向上不恒定的能量，并且在激光束移动的方向上形成线瑕疵。 
图5是根据一个实施方式示出根据激光束的主轴方向的激光束能量幅值的曲线图。图6是示意地示出由图5的激光束选择性地晶化的半导体层11’的平面图。 
参照图5，在主轴方向上的激光束的能量幅值不恒定。激光束在主轴方向上的位置x1和位置x2之间具有能量幅值E1，在位置x3处具有小于E1的能量幅值E2，在位置x6处具有大于E1的能量幅值E3。当具有不均匀的能量分布的激光束在辅轴方向上（例如在Y轴方向上）移动时，激光束照射到如图6所示的半导体层11'的晶化区域11'a1至11'an上，以使晶化区域11'a1至11'an晶化。 
因为激光束在主轴方向上具有不恒定的能量幅值，所以在晶化区域11'a1至11'an中进行的晶化的程度彼此不同。例如，对于位置x2和位置x4之间的激光束的能量，因为在位置x3处的激光束的能量E2小于位置x1和位置x2之间的激光束的能量E1，所以位置x2和位置x4之间的激光束照射的半导体层11'的区域11'd的晶化程度小于位置x1和位置x2之 间的激光束照射的半导体层11’的区域11’c的晶化程度。此外，对于位置x5和位置x7之间的激光束的能量，因为在位置x6处的激光束的能量E3大于位置x1和位置x2之间的激光束的能量E1，所以位置x5和位置x7之间的激光束照射的半导体层11'的区域11'e的晶化程度大于位置x1和位置x2之间的激光束照射的半导体层11'的区域11'c的晶化程度。 
如此一样，具有不恒定的能量幅值的激光束在辅轴方向（例如Y轴方向）上移动，激光束选择性地照射到晶化区域11'a1至11'an上，因此，由于晶化程度的差别，在激光束的扫描方向（即Y轴方向）上生成线瑕疵12'，因此降低了有机发光显示装置的可视性。 
为了解决上述问题，根据某些实施方式，激光束照射在相同晶化区域的不同位置中，这将参照图7和8进行描述。 
图7A-7C示出了根据实施方式的激光束的能量的曲线图。图8是示意地示出由图7A-7C的激光束选择性地晶化的半导体层11的平面图。 
首先，图7A中所示的激光束顺序地照射在图8的半导体层11的晶化区域11a1至11an上。接着，如图7B所示，激光束在主轴方向L上移动，然后顺序地照射在图8的半导体层11的晶化区域11a1至11an上。然后，如图7C所示，激光束在主轴方向L上移动得比图7B的激光束更远，并顺序地照射在图8的半导体层11的晶化区域11a1至11an上。这样，激光束在主轴方向L上移动，并且照射在半导体层11上，因此防止了具有不同能量幅值的激光束的部分L1和L2被重复地照射在半导体层11的相同区域上，因此防止形成如上所述的线瑕疵。 
图7A-7C示出了在主轴方向L中位置不同的3个激光束。在其他实施方式中，4个或更多个激光束可以顺序地照射到半导体层11的晶化区域11a1至11an上。 
图7A-7C示出了仅在正向的主轴方向+L上移动的激光束，但是激光束可以在主轴方向L上随机地移动，并且可以照射在半导体层11上。例如，在进行激光束的首次照射之后，可以在激光束在反向的主轴方向-L上移动时，照射激光束。可选地，在进行激光束的首次照射后，可以在正向的主轴方向+L上进行激光束的第二次照射，并且在反向的主轴方向-L上进行激光束的第三次照射。 
如上所述，激光束可以在主轴方向L中移动。可选地，台104可以在激光束的主轴方向上移动，例如在图1的X轴方向上，而不需要在主轴方向上移动激光束。 
可选地，可以通过改变用于每次照射的激光束的轮廓（能量分布），而非通过在主轴方向上移动激光束，使得激光束照射到图8的半导体层11的晶化区域11a1至11an上。具体地，参照图9A，首次照射的激光束在部分M1处具有相对较小的能量幅值E2，并且在部分M2处具有相对较大的能量幅值E3。图9A的激光束顺序地照射到图8的半导体层11的晶化区域11a1至11an上。接着，如图9B所示，激光束具有与图9A中的激光束不同的轮廓，激光束顺序地照射到图8的半导体层11的晶化区域11a1至11an上。也就是说，如图9B所示，第二次照射的激光束在部分M'1处具有相对较大的能量幅值E3，并且在部分M'2处具有相对较小的能量幅值E2。虽然没有示出，但是第三次照射的激光束可以具有与图9A和9B所示的激光束不同的曲线。 
如此，可以通过变化激光束的轮廓，使激光束照射到半导体层11上，因此防止具有不同能量幅值的激光束的部分M1和M2重复地照射在半导体层11的相同区域上，因此防止形成如上所述的线瑕疵。 
通过晶化装置100的激光生成设备101生成的激光束可以不是传统的连续波激光，而是脉冲激光。例如，在激光生成设备101生成具有6000Hz的频率的脉冲激光的情况下，高频激光在每一秒中照射至衬底10上6000次。 
根据本发明的实施方式，在选择性晶化期间防止形成线瑕疵，因此可以改进有机发光显示装置的可视性。 
虽然参照某些实施方式详细地示出和描述了本发明，但是本领域普通技术人员应当理解，在不脱离如权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本发明的形式和细节进行多种改变。 

Claims (22)

1.用于对形成在衬底上的半导体层进行晶化的晶化装置，包括：
激光发生器，生成激光束；以及
台，所述衬底安装在所述台上，
其中，所述半导体层被分成多个晶化区域和多个非晶化区域，所述激光束多次照射在所述晶化区域上，以使所述晶化区域晶化，其中，所述激光束多次照射在相同晶化区域的不同位置上。
2.如权利要求1所述的晶化装置，其中所述晶化区域和所述非晶化区域被重复地划分。
3.如权利要求1所述的晶化装置，其中，所述激光束是具有主轴和辅轴的线光束。
4.如权利要求3所述的晶化装置，其中，当所述激光束在辅轴方向上移动时，所述激光束顺序地照射在所述晶化区域上。
5.如权利要求3所述的晶化装置，其中，所述晶化区域并排设置，所述激光发生器适于将第一激光束顺序地照射到所述晶化区域上，然后将第二激光束顺序地照射到所述晶化区域上。
6.如权利要求5所述的晶化装置，其中，与将被照射到所述晶化区域上的所述第一激光束相比，所述第二激光束在所述第一激光束的主轴方向上移动的更多。
7.如权利要求1所述的晶化装置，其中，由所述激光发生器生成的所述激光束是脉冲激光。
8.用于对形成在衬底上的半导体层进行晶化的晶化装置，包括：
激光发生器，生成激光束；以及
台，所述衬底安装在所述台上，
其中，所述半导体层被分成多个晶化区域和多个非晶化区域，所述激光束多次照射在所述晶化区域上，以使所述晶化区域晶化，其中，多次照射在相同晶化区域上的激光束具有不同的轮廓。
9.如权利要求8所述的晶化装置，其中，所述晶化区域并排设置，所述激光发生器适于将第一激光束顺序地照射到所述晶化区域上，然后将第二激光束顺序地照射到所述晶化区域上。
10.如权利要求9所述的晶化装置，其中，所述第一激光束和所述第二激光束具有不同的轮廓。
11.晶化方法，包括：
将衬底安装在台上，其中分为多个晶化区域和多个非晶化区域的半导体层形成在所述衬底的表面上；以及
将激光束多次照射到所述晶化区域上；
其中，照射所述激光束的步骤包括：顺序地将所述激光束照射到所述晶化区域上，然后通过改变所述激光束的位置，顺序地将所述激光束照射到所述晶化区域上。
12.如权利要求11所述的晶化方法，其中，所述晶化区域和所述非晶化区域被重复地划分。
13.如权利要求11所述的晶化方法，其中，所述激光束是具有主轴和辅轴的线光束。
14.如权利要求13所述的晶化方法，其中，当所述激光束在所述辅轴方向上移动时，所述激光束顺序地照射在所述晶化区域上。
15.如权利要求13所述的晶化方法，其中，所述晶化区域并排设置，照射所述激光束的步骤包括：顺序地将第一激光束照射到所述晶化区域上，然后顺序地将第二激光束照射到所述晶化区域上。
16.如权利要求15所述的晶化方法，其中，与将被照射到所述晶化区域的所述第一激光束相比，所述第二激光束在所述第一激光束的主轴方向上移动的更多。
17.如权利要求11所述的晶化方法，其中，所述激光束是脉冲激光。
18.晶化方法，包括：
将衬底安装在台上，其中半导体层被分成多个晶化区域和多个非晶化区域；以及
将激光束多次照射到所述晶化区域上；
其中，照射所述激光束的步骤包括：顺序地将所述激光束照射到所述晶化区域上，然后通过改变所述激光束的轮廓，顺序地将所述激光束照射到所述晶化区域上。
19.如权利要求18所述的晶化方法，其中，所述晶化区域并排设置，照射所述激光束的步骤包括：将第一激光束顺序地照射到所述晶化区域上，然后将第二激光束顺序地照射到所述晶化区域上。
20.如权利要求19所述的晶化方法，其中，所述第一激光束和所述第二激光束具有不同的轮廓。
21.制造有机发光显示装置的方法，包括如权利要求11所述的晶化方法；
其中，所述有机发光显示装置包括分别具有沟道区、存储区和发光区的多个像素，并且
进行晶化包括仅使所述沟道区和所述存储区晶化。
22.制造有机发光显示装置的方法，包括如权利要求18所述的晶化方法；
其中，所述有机发光显示装置包括分别具有沟道区、存储区和发光区的多个像素，并且
进行晶化包括仅使所述沟道区和所述存储区晶化。
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