一、LTPS 簡介

　　低溫多晶硅（Low Temperature Poly-silicon；LTPS，以下以LTPS 代稱）是平板顯示器領域中的又一新技術。繼非晶硅（Amorphous-Silicon，以下以a-Si 代稱）之后的下一代技術。

　　Polysilicon (多晶硅) 是一種約為0.1 至數個um 大小、以硅為基底的材料，由許多硅粒子組合而成。在半導體制造產業中，多晶硅通常經由LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 處理后， 再以高于900C 的退火程序， 此方法即為SPC (Solid Phase Crystallization) 。然而此種方法卻不適合用于平面顯示器制造產業，因為玻璃的最高承受溫度只有650℃。因此，LTPS 技術即是特別應用在平面顯示器的制造上。

　　傳統的非晶硅材料（a-Si）的電子遷移率只有0.5 cm2/V.S，而低溫多晶硅材料（LTPS）的電子遷移率可達50～200 cm2/V.S，因此與傳統的非晶硅薄膜電晶體液晶顯示器（a-Si TFT-LCD）相比，低溫多晶硅TFT-LCD具有更高解析度、反應速度快、亮度高(開口率apertureratio高)等優點，同時可以將周邊驅動電路同時制作在玻璃基板上，達到在玻璃上集成系統（SOG）的目標，所以能夠節省空間和成本此外，LTPS技術又是發展主動式有機電致發光（AM-OLED）的技術平臺，因此LTPS技術的發展受到了廣泛的重視。

　　二、非晶硅（a-Si）與低溫多晶硅（LTPS）的區別

　　一般情況下低溫多晶硅的制程溫度應低于攝氏 600℃，尤其對LTPS區別于a-Si制造的制造程序“激光退火”（laser anneal）要求更是如此。與a-Si相比，LTPS的電子移動速度要比a-Si快100 倍，這個特點可以解釋兩個問題：首先，每個LTPS PANEL 都比a-Si PANEL反應速度快；其次，LTPS PANEL 外觀尺寸都比a-Si PANEL小。下面是LTPS與a-Si 相比所持有的顯著優點：

　　1、把驅動IC的外圍電路集成到面板基板上的可行性更強；

　　2、反應速度更快，外觀尺寸更小，聯結和組件更少；

　　3、面板系統設計更簡單；

　　4、面板的穩定性更強；

　　5、解析度更高，

　　激光退火：

　　p-Si 與 a-Si的顯著區別是LTPS TFT在制造過程中應用了激光照射。LTPS制造過程中在a-Si層上進行了激光照射以使a-Si結晶。由于封裝過程中要在基板上完成多晶硅的轉化，LTPS必須利用激光的能量把非結晶硅轉化成多晶硅，這個過程叫做激光照射。

　　電子移動性：

　　a-Si TFT的電子移動速率低于1cm2/V.SS，同時驅動IC需要較高的運算速率來驅動電路。這就是為什么a-Si TFT不易將驅動IC集成到基板上。相比之下，p-Si電子的移動速率可以達到100 cm2/V.S，同時也更容易將驅動IC集成到基板上。結果是，首先由于將驅動IC、PCB和聯結器集成到基板上而降低了生產成本，其次使產品重量更輕、厚度更薄。

　　解析度：

　　由于p-Si TFT 比傳統的a-Si小，所以解析度可以更高。

　　p-Si TFT的驅動IC合成在玻璃基板上有兩點好處：首先，與玻璃基板相連接的連接器數量減少，模塊的制造成本降低；其次，模塊的穩定性將得以戲劇性的升高。

　　三、LTPS薄膜制備方法

　　1、Metal Induced Crystallization (MIC)：屬于SPC方法之一。然相較于傳統的SPC，此方法能在較低溫下（約500~600℃）制造出多晶硅。這是因為薄層金屬在結晶形成前即先被包覆，而金屬成分即扮演了降低結晶化的活性功能。

　　2、Cat-CVD： 一種無須經由蒸汽萃取、而可直接沉積多晶薄膜(poly-film)的方法。沉積溫度可低于300℃。成長機制包含SiH4-H2混合體的catalytic cracking reaction。

　　3、Laser anneal： 此為目前最廣為運用的方法。Excimer激光為主要動力，用于加熱及融化a-Si，含有低量氫成分然后再結晶為poly-film。

　　低溫多晶硅技術LTPS(Low Temperature Poly-silicon)最初是日本北美的技術企業為了降低Note-PC顯示屏的能耗，令Note-PC顯得更薄更輕而研發的技術，大約在九十年代中期這項技術開始走向試用階段。由LTPS衍生的新一代有機發光液晶面板OLED也于1998年正式走上實用階段，它的最大優勢在于超薄、重量輕、低耗電，同時其自身發光的特點，因而可以提供更艷麗的色彩和更清晰的影像，而更為重要的是：生產成本只有普通液晶面板的1/3。

　　目前LTPS-OLED面板并沒有獲得大多數上有液晶面板企業的支持，除了技術上的專利問題，原有的大規模液晶廠投資也不大可能放棄，這些面板企業通過研究更大型基板生產線，強化生產效益來與LTPS競爭。所以市場上大多數的液晶顯示器還是采用傳統的液晶，即主流非晶矽(Amorphous-Silicon，a-Si)，傳統液晶(a-Si)技術經過10多年的發展已經非常成熟，業界無論在量產技術和面板設計技術的掌握度上都具有相當經驗，短時間內LTPS技術仍無法達到。因此盡管理論上LTPS-OLED面板的制造成本低得多，但是目前它的價格依舊沒有優勢。

　　但是作為最初研發的初衷，低溫多晶矽(LTPS)的薄膜電晶體可在玻璃基板上嵌入驅動元件，大幅減少并保留驅動IC的空間，因而可以使薄膜電晶體的尺寸更小，并同時增加顯示器的亮度并減少功率消耗，從而大大提升液晶性能及可靠度，也使面板的制造成本降低，具有更高的解析度：LTPS所提供的TFT主動矩陣驅動以及驅動電路和TFT可同時整合制造，可在保持輕薄化優勢情形下，解決解析度不足的問題(因為電子在多晶矽的傳輸速度較快品質也較優良)，可以使2.5寸的面板具備200ppi的高解析度。

　　提高壽命和降低能耗：作為研發LTPS技術一項重要指標，降低液晶溫度對于液晶來說意味著很多事情，穩定性和壽命都獲得了提升，目前為止這還是只是一個技術上定性的結論，相信大家也很容易理解，相對較低的溫度下顯示器的工作壽命將延長；早期的Note-PC對能耗的要求非常看重，也是研發LTPS的理由之一，再降低工作溫度的同時，LTPS面板的能耗也大幅減小，當然，液晶顯示器的能耗本來就很小，這一點對于Note-PC的意義要超過PC monitor。

　　縮小尺寸：盡管平面顯示器對于尺寸的要求并不高，但是對于更輕更薄液晶顯示器的追求卻一直是一個熱點，由于低溫多晶矽(LTPS)的薄膜電晶體可以直接在玻璃基板上嵌入驅動元件，所以LTPS液晶顯示器的外殼幾乎可以只保留液晶面板本身的厚度，而不需預留驅動IC的空間，最大限度的降低厚度。