CN106252214A - 一种制备柔性显示器件的离子活化方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种制备柔性显示器件的离子活化方法，其包括以下步骤：S1，在柔性基板上沉积缓冲保护层；S2，沉积功能层，沉积介电层，脱氢；S3，使用准分子激光退火结晶出有源层，图案化处理，离子注入；S4，离子活化。本发明的离子活化在室温‑低温(＜450℃)下就可以进行，无需高温制程，即可做出CMOS结构的柔性显示器件；活化时间短，2～10min之内就可达到高温才能实现的活化效果，对产能的放大现实意义很大，产品极具竞争力；能通过镭射机台中的衰减器来调节不同的活化能量；发展了适合柔性生产的LTPS技术，降低柔性显示对基板的苛刻要求，基板的选择性更广，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及一种制备柔性显示器件的离子活化方法。
背景技术
柔性显示器件具有轻、薄、可挠曲、耐冲击、超高防水性能等优点，在可穿戴设备及一些特殊功能显示领域有非常广泛的应用；液晶显示的背板大部分采用的是非晶硅薄膜晶体管，非晶硅作为有源层，具有易于大面积制备，均一性好，成本低等优点；但是却存在电子迁移率低，阀值电压漂移等缺点，不能适应有机发光二极管(OLED)的驱动，及液晶显示器周边驱动电路的制备。
制备柔性器件的技术中，主要是将柔性基板装配在刚性的玻璃基板等载板上，然后在柔性基板上制备显示器元件，最后再将柔性基板与载板分离，进而得到柔性器件；在柔性器件制备过程中，一般制程温度都要求在400-450℃以下。
目前主流的柔性显示器件都采用LTPS技术(低温多晶硅技术)，制造的显示器面板具有分辨率高、反应速度快、高亮度、高开口率等优点。
已经实现量产的LTPS TFT技术有激光退火晶化法，采用的准分子激光有XeCl、ArF、KrF和XeF等，这类准分子激光器产生的紫外波段的激光束，通过紫外波段的短脉冲激光束照射非晶硅薄膜，非晶硅会快速吸收激光能量而融化和再结晶，而基本会使衬底的温度升高，因此可应用于玻璃基板上非晶硅的晶化。但是由于掺杂的离子并不一定与周围离子形成化学键，即存在一定的悬挂键，因此掺杂之后还需要升温至590℃，单独对非晶硅进行晶化和对有源漏掺杂区的离子进行高温活化，使悬挂键形成稳定的化学键，工艺流程复杂，成本高。
目前，技术中在衬底上形成包括非晶硅的有源层；对有源层进行离子注入，形成源漏掺杂区；对有源层采用准分子激光进行照射，使有源层中非晶硅晶化成多晶硅，源漏掺杂区的离子活化；此方法简化了制作流程，实现了晶化和活化通过一个激光照射步骤完成，活化效率高，工艺简单，成本低，生产率提高；但是此方法仅适合应用于硬屏生产中，不能用于柔性OLED生产中。PMOS结构因其硼离子的易活化性(在450℃左右就可以活化)，作为像素驱动开关得到广泛应用。
而更具优势的CMOS结构，因NMOS中磷的难活化性(一般530℃以上)，活化时间长，产能低，目前还没有合适的柔性基板能耐住NMOS的制程温度，不适合柔性生产。
发明内容
本发明目的在于提供一种安全高效的制备柔性显示器件的离子活化方法，以解决现有LTPS技术存在活化时间长，活化温度高，不适合柔性生产的问题。
一种制备柔性显示器件的离子活化方法，按以下步骤实现：
S1，将柔性基板装配在刚性基板上，在柔性基板上沉积缓冲保护层；
S2，在缓冲保护层上沉积功能层，然后依次沉积介电层，再进行脱氢；
S3，使用准分子激光退火结晶出有源层，然后对所述有源层进行图案化处理，再对图案化后的有源层进行离子注入；
S4，离子注入后使用准分子激光退火进行离子活化。
进一步地，所述柔性基板为PI基板(聚酰亚胺基板)、PEN基板(聚萘二甲酸乙二醇酯基板)或PET基板(聚对苯二甲酸乙二醇酯基板)；优选的是PI基板。
进一步地，所述刚性基板为玻璃基板、石英基板或陶瓷基板；优选的是玻璃基板。
进一步地，所述沉积采用PECVD法(等离子体增强化学气相沉积法)。
进一步地，所述缓冲保护层为氮化硅层和氧化硅层。
进一步地，所述缓冲保护层中氮化硅层的膜厚为500～6000埃。
进一步地，所述缓冲保护层中氧化硅层的膜厚为500～6000埃。
进一步地，所述离子注入包括NP(磷的重掺杂)、Nm(磷的轻掺杂)或PP(硼的重掺杂)离子注入。
进一步地，所述功能层为无机材料层或有机材料层。
进一步地，所述无机材料层或有机材料层均采用吸光率高的材料，吸光率高的材料是指对紫外光吸收系数高于103/cm。
进一步地，所述功能层优选非晶硅层，其厚度为150～500埃。
进一步地，所述介电层为三层结构，具体包括：第一介电层为氮化硅层，第二介电层为氧化硅层，第三介电层为非晶硅层。
进一步地，所述介电层中第一介电层沉积在功能层上。
进一步地，所述第一介电层的厚度为200～600埃，第二介电层的厚度为1000～4000埃，第三介电层的厚度为450～500埃。
进一步地，所述有源层为多晶硅层。
进一步地，所述图案化处理采用离子刻蚀。
进一步地，所述离子注入的方式包括等离子注入、固态扩散式注入、具有质量分析仪的离子注入和不具有质量分析仪的离子注入中的一种。
进一步地，所述离子活化采用镭射激光活化，所用的激光器为XeCl，波长为308nm。
进一步地，所述活化的时间为2～10min。
进一步地，所述离子注入后使用准分子激光退火进行离子活化：照射到图案化处理后的有源层表面的激光，使注入后的离子进行扩散活化；透过三层介电层部分的308nm镭射激光能量，则因为有了非晶硅层(即功能层)的存在，会被非晶硅层吸收结晶，而不会照射到柔性基板使其产生气泡或者脱落；通过调节扫描螺距可以控制活化的时间长短。
在实际操作中根据产品设计的规格和特点，本领域技术人员能够通过IMP机台和ELA机台参数进行合适的剂量与镭射激光能量的调试和筛选。
与现有技术相比，本发明的有益效果如下：
1、本发明采用镭射激光从正面照射进行活化，短时间活化就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板；是适合柔性生产的LTPS技术，降低了柔性显示对基板的苛刻要求，有效降低成本；
2、发展了适合柔性生产的LTPS技术，降低柔性显示对基板的苛刻要求，基板的选择性更广，有效降低成本；
3、减少活化时间，提高产能释放；
4、做出更加节能、高效的CMOS驱动，实现极窄边框的柔性显示；
5、本发明离子活化方法，工艺简单；离子活化在室温-低温(＜450℃)下就可以进行，无需高温制程，即可做出CMOS结构的柔性显示器件；活化时间短，2～10min之内就可达到高温才能实现的活化效果，对产能的放大现实意义很大，使产品极具竞争力；对于不同能量和剂量的半导体，通过镭射机台中的衰减器来调节不同的活化能量。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例共同用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。
在附图中：
图1为本发明实施例中膜层结构的示意图，其中1表示刚性基板，2表示柔性基板，3表示缓冲保护层，4表示功能层，5表示第一介电层，6表示第二介电层，7表示第三介电层。
图2为本发明实施例中离子注入后的有源层的示意图，其中1表示刚性基板，2表示柔性基板，3表示缓冲保护层，4表示功能层，5表示第一介电层，6表示第二介电层，8表示离子注入后的有源层。
图3为本发明实施例中离子活化的示意图，其中1表示刚性基板，2表示柔性基板，3表示缓冲保护层，4表示功能层，5表示第一介电层，6表示第二介电层，8表示离子注入后的有源层。
图4为本发明实施例中离子活化后效果的示意图，其中1表示刚性基板，2表示柔性基板，3表示缓冲保护层，5表示第一介电层，6表示第二介电层，8表示离子注入后的有源层，9表示活化后的功能层。
具体实施方式
以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。
为解决现有LTPS技术存在活化时间长，活化温度高，不适合柔性生产的问题，本发明实施方式提供了一种制备柔性显示器件的离子活化方法。
下面通过以下实施例验证本发明的有益效果。
实施例
实施例1
一种制备柔性显示器件的离子活化方法，按以下步骤实现：
S1，将柔性基板2装配在刚性基板1上，采用PECVD法在柔性基板2上沉积缓冲保护层3；
S2，在缓冲保护层3上沉积功能层4，然后依次沉积介电层，再进行脱氢；
S3，使用准分子激光退火结晶出有源层，然后采用离子刻蚀进行图案化处理，形成硅岛结构，再进行NP等离子注入，获得离子注入后的有源层8；
S4，等离子注入后使用准分子激光退火进行离子活化。
所述缓冲保护层3中氮化硅层的膜厚为500～6000埃。
所述缓冲保护层3中氧化硅层的膜厚为500～6000埃。
所述功能层4为非晶硅层，其厚度为150～500埃。
所述介电层为三层结构，具体包括：第一介电层5为氮化硅层，第二介电层为6氧化硅层，第三介电层7为非晶硅层。
所述第一介电层5的厚度为200～600埃，第二介电层6的厚度为1000～4000埃，第三介电层7的厚度为450～500埃。
所述有源层为多晶硅层。
所述介电层中第一介电层5是沉积在功能层4上面。
所述离子活化采用镭射激光活化，所用的激光器为XeCl，波长为308nm。
所述活化的时间为2min。
参阅图1，示意出了本实施例的膜层结构；本实施例中刚性基板1为玻璃基板，柔性基板2为PI基板；可见刚性基板1上装配柔性基板2，柔性基板2上沉积缓冲保护层3，然后在缓冲保护层3上沉积功能层4(即非晶硅层)，再在功能层4上依次沉积第一介电层5、第二介电层6和第三介电层7；第一介电层5为氮化硅层，第二介电层6为氧化硅层，第三介电层7为非晶硅层。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
参阅图2，示意出了本实施例中离子注入后的有源层8；获得具有三层结构的介电层后，脱氢，然后使用准分子激光退火结晶出有源层，通过离子刻蚀形成硅岛结构，再进行NP等离子注入，获得离子注入后的有源层8，即为所需要的半导体。
参阅图3和图4，示意出了本实施例中离子活化和活化后的效果；可见采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，获得活化后的功能层9，活化时间短，2min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；是适合柔性生产的LTPS技术，降低了柔性显示对基板的苛刻要求，有效降低成本。缓冲保护层3上沉积非晶硅层，此非晶硅层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
在实际操作中根据产品设计的规格和特点，本领域技术人员能够通过IMP机台和ELA机台参数进行合适的剂量与镭射激光能量的调试和筛选。
实施例2
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
所述柔性基板2为PEN基板；
采用固态扩散式注入，进行NP离子注入；
所述活化的时间为3min。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，3min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；是适合柔性生产的LTPS技术，降低了柔性显示对基板的苛刻要求，有效降低成本。缓冲保护层3上沉积非晶硅层，此非晶硅层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
实施例3
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
所述柔性基板2为PET基板；
所述活化的时间为3min。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，4min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；是适合柔性生产的LTPS技术，降低了柔性显示对基板的苛刻要求，有效降低成本。缓冲保护层3上沉积非晶硅层，此非晶硅层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
实施例4
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
所述刚性基板1为石英基板；
采用固态扩散式注入，进行Nm离子注入；
所述活化的时间为3min。
所述缓冲保护层能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，3min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；缓冲保护层3上沉积非晶硅层，此非晶硅层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
实施例5
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
所述刚性基板1为石英基板；
所述柔性基板2为PEN基板；
在缓冲保护层3上沉积吸光率高的无机材料；
采用固态扩散式注入，进行NP离子注入；
所述活化的时间为5min。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，5min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；
缓冲保护层3上沉积无机材料层，此无机材料层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
实施例6
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
所述刚性基板1为石英基板；
所述柔性基板2为PET基板；
在缓冲保护层3上沉积吸光率高的无机材料；
采用具有质量分析仪的离子注入，进行NP离子注入；
所述活化的时间为2min。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，2min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；缓冲保护层上沉积无机材料层，此无机材料层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
实施例7
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
所述刚性基板1为陶瓷基板上；
在缓冲保护层3上沉积吸光率高的有机材料；
采用不具有质量分析仪的离子注入，进行PP离子注入；
所述活化的时间为3min。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为248nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，3min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；缓冲保护层3上沉积有机材料层，此有机材料层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
实施例8
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
所述刚性基板1为陶瓷基板；
所述柔性基板2为PEN基板；
进行PP等离子注入；
所述活化的时间为5min。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，5min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；缓冲保护层3上沉积非晶硅层，此非晶硅层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
实施例9
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
所述刚性基板1为陶瓷基板；
所述柔性基板2为PET基板；
在缓冲保护层3上沉积吸光率高的有机材料；
采用固态扩散式注入，进行Nm离子注入；
所述活化的时间为4min。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，4min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；缓冲保护层3上沉积有机材料层，此有机材料层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
实施例10
制备柔性显示器件的离子活化方法同实施例1，不同之处在于：
采用固态扩散式注入，进行Nm离子注入；
所述活化的时间为5min。
所述缓冲保护层3能够防止水气/金属离子扩散到器件中，增强柔性基板2的平整度。
采用波长为308nm的镭射激光，从正面照射进行活化，活化时间短，5min就可达到高温才能实现的活化效果，不损伤柔性基板2；缓冲保护层3上沉积非晶硅层，此非晶硅层作为功能层4，起到吸光层的作用，可以将激光镭射的引入柔性LTPS活化，避免破坏基板上的柔性材料，或者造成柔性基板2脱落。
应当注意的是，以上所述的实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明的任何限制。通过参照典型实施例对本发明进行了描述，但应当理解为其中所用的词语为描述性和解释性词汇，而不是限定性词汇。可以按规定在本发明权利要求的范围内对本发明作出修改，以及在不背离本发明的范围和精神内对本发明进行修订。尽管其中描述的本发明涉及特定的方法、材料和实施例，但是并不意味着本发明限于其中公开的特定例，相反，本发明可扩展至其他所有具有相同功能的方法和应用。
Claims (10)
1.一种制备柔性显示器件的离子活化方法，其包括以下步骤：
S1，将柔性基板装配在刚性基板上，在柔性基板上沉积缓冲保护层；
S2，在缓冲保护层上沉积功能层，然后依次沉积介电层，再进行脱氢；
S3，使用准分子激光退火结晶出有源层，然后对所述有源层进行图案化处理，再对图案化后的有源层进行离子注入；
S4，离子注入后使用准分子激光退火进行离子活化。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缓冲保护层为氮化硅层和氧化硅层。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述缓冲保护层中氮化硅层的膜厚为500～6000埃。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述步骤S3中的离子注入包括NP、Nm或PP离子注入。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述功能层为无机材料层或有机材料层。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介电层为三层结构，具体包括：第一介电层为氮化硅层，第二介电层为氧化硅层，第三介电层为非晶硅层；所述第一介电层的厚度为200～600埃，第二介电层的厚度为1000～4000埃，第三介电层的厚度为450～500埃；所述第一介电层沉积在功能层上。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述有源层为多晶硅层。
8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入的方式包括等离子注入、固态扩散式注入、具有质量分析仪的离子注入和不具有质量分析仪的离子注入中的一种。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子活化采用镭射激光活化，所用的激光器为XeCl，波长为308nm。
10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活化的时间为2～10min。
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