液晶顯示器的陣列工藝技術(shù)

1、長春工業(yè)大學(xué)王麗娟2013年02月10日平板顯示技術(shù)基礎(chǔ)，2013年，北京大學(xué)出版社1本章主要內(nèi)容8.1陣列工藝概述8.2 清洗工藝8.3 濺射工藝8.4 CVD工藝8.5 光刻工藝8.6 干刻工藝8.7 濕刻工藝8.8 陣列工藝中常見缺陷28.1 陣列工藝概述GlassfilmPRGlassGlassGlassfilm成膜涂膠曝光顯影刻蝕Glass去膠鍍下一層膜3PEP 源漏電極4PEP 鈍化及過孔玻璃1PEP 柵極2PEP 有源島5PEP 像素電極制屏清洗38.1 陣列工藝概述(2) 成膜(3) 涂光刻膠(1) 清洗(4) 曝光(6) 刻蝕(7) 去膠(5) 顯影光4 清洗 濺射 CVD

2、涂膠 曝光 顯影 濕刻 干刻 去膠 檢查 終檢a-Si:H TFT的陣列工序的陣列工序5清洗：就是用毛刷、氣蝕等的物理方法及用化學(xué)腐蝕的化學(xué)方法或二者相結(jié)合的方法，除去基板表面的灰塵、污染物及自然氧化物的工程。在陣列中洗劑采用的是NCW-601A0.3%的表面活性劑。表 面 活性劑毛刷基板8.2 清洗工藝清洗工藝6l濺射：就是在真空室中，利用核能粒子轟擊靶材表面，靶材粒子在基板上沉積的工程。在陣列中惰性氣體有Kr、Ar氣，靶材有MoW靶、ITO靶、Mo靶、AL靶。l直流磁控濺射的特點(diǎn)：放電空間的電場和磁場垂直。放電空間的電子回旋運(yùn)動(dòng)，放電氣體的電離度大，射程長，產(chǎn)生高密度的等離子。lMoW濺射

3、、ITO濺射、MoAlMo濺射濺射與真空渡膜的比較：濺射真空蒸渡原理原理從靶材上濺射熱蒸發(fā)形狀面點(diǎn)濺射與蒸發(fā)的原子的能量約10eV約0.2eV沖擊基板的高能量粒子離子高能量的氣體分子沒有真空度約0.11Pa的Ar10-4Pa的殘留氣體8.3 濺射工藝濺射工藝78.3 濺射工藝濺射工藝靶材Ar+Ar基板排氣功率磁場ArAr+88.3 濺射工藝濺射工藝9CVD：化學(xué)氣相沉積。就是在高頻電場的作用下，使反應(yīng)氣體電離形成等離子體，反應(yīng)離子及活性基團(tuán)依靠從高頻電場獲得的能量從而能夠在較低的溫度襯底上成膜。在陣列中，有AP CVD（常壓CVD）和PCVD（等離子體CVD）兩種。lAP CVD SiOlPE

4、CVD 4層膜 、 n+a-Si、 鈍化SiNxlAP CVD在低溫下形成致密薄膜；lPCVD可防止熱產(chǎn)生的損傷及相互材料的擴(kuò)散；lPCVD可生長不能加熱生長及反應(yīng)速度慢的膜；lPCVD利用平行電極可實(shí)現(xiàn)大面積化。8.4 CVD工藝工藝108.4 CVD工藝工藝118.4 CVD工藝工藝萬級間百級間裝載/卸載P/C：反應(yīng)室傳送室機(jī)械手運(yùn) 載室反應(yīng)室電極板12通入反應(yīng)氣體擴(kuò)散板基板基座升降機(jī)泵8.4 PECVD三個(gè)基本的過程：等離子相反應(yīng)輸運(yùn)粒子到襯底表面表面反應(yīng)等離子體包括：自由基原子分子離子電子中性粒子非中性粒子131. 涂膠涂膠 - 前清洗 - 烘干/冷卻 - 噴HMDS / 冷卻 - 涂

5、膠 - 前烘 / 冷卻 2. 曝光曝光 - 用一次、分布曝光機(jī)曝光 - 曝光后烘烤3. 顯影顯影 - 顯影 - 后烘 - 顯影后檢查8.5 光刻工藝光刻工藝柵線薄膜玻璃基板光刻膠涂膠曝光顯影柵極紫外光掩膜版14涂膠：就是在基板上涂上一層光刻膠（樹脂、感光劑、添加劑、溶劑）。涂膠的方式是旋轉(zhuǎn)基板，用滴管從中間滴下光刻膠，并同時(shí)吹入N2，滴下的光刻膠從中間向四周散布涂敷整個(gè)基板的過程。光刻膠有正性和負(fù)性之分。8.5.1 涂膠涂膠158.5.1 涂膠涂膠168.5.1 涂膠涂膠178.5.1 涂膠涂膠旋涂刮涂加旋涂 刮涂涂膠的方法主要有旋涂、刮涂加旋涂、和刮涂三種 。18曝光：就是用掩膜版掩膜，紫外

6、線（UV）照射，經(jīng)紫外光照射的光刻膠被改性，掩膜版上有圖形的部分沒被紫外光照射即沒背改性，使得涂在基板上的光刻膠部分的改性的過程。陣列中，曝光分一次曝光、分步曝光、背面曝光。8.5.2 曝光曝光19顯影：用顯影液除去被改性的光刻膠的過程。8.5.3 顯影顯影20各向同性和各向異性刻蝕8.6 干法刻蝕干法刻蝕刻蝕前縱向刻蝕方向橫向刻蝕方向各向同性刻蝕刻蝕后各向異性刻蝕刻蝕后光刻膠刻蝕薄膜相鄰薄膜玻璃基板21例：Si 干法刻蝕+Mo濺射后各向同性：膜連通很好各向異性：SiNSi2500Mo 2000SiMoMo藥液滲入跨斷跨斷刻蝕方向性控制的必要性8.6 干法刻蝕干法刻蝕22干法刻蝕機(jī)制8.6 干

7、法刻蝕干法刻蝕（a）+ ：正離子（b）：活性基團(tuán)RR（c）R：活性基團(tuán)+ ：正離子+R23PE是等離子體刻蝕,使用惰性氣體轟擊的物理作用與使用游離基等活性離子反應(yīng)的化學(xué)作用相結(jié)合的刻蝕過程。既有各向同性也有各向異性的作用。PERIE接耦合器陽極陰極輝光區(qū)靠近基板靠近陽極各向同性大小各向異性小大側(cè)向鉆蝕大小離子注射的能量小大基板的損傷小大刻蝕速率小大選擇比大小圖形精度大小對光刻膠的損傷小大工程比重大小PE8.6 干法刻蝕干法刻蝕24輝 光 區(qū) 域離 子上電極下電極接地接地RF電容PE輝 光 區(qū) 域離 子接地接地RF電容上電極下電極RIEPE與RIE的區(qū)別8.6 干法刻蝕干法刻蝕25CDE是化學(xué)干

8、法刻蝕。在石英管進(jìn)行輝光放電的，產(chǎn)生的游離基等活性粒子通入到反應(yīng)室進(jìn)行刻蝕的過程。只有各向異性的化學(xué)刻蝕。CDE8.6 干法刻蝕干法刻蝕26中性氣體活性氣體反應(yīng)產(chǎn)物微波等離子體反應(yīng)氣體反應(yīng)室基板載臺排氣Al管系CDE8.6 干法刻蝕干法刻蝕27濕刻：就是選用適當(dāng)?shù)幕瘜W(xué)藥液與被刻蝕的膜發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，改變被刻蝕物的結(jié)構(gòu)，使其脫離基板表面的過程。8.7 濕法刻蝕濕法刻蝕刻蝕：濕刻 干刻：CDE、PE、RIE；28使用設(shè)備：DNS濕蝕刻機(jī)目的：基板置于液態(tài)的化學(xué)藥液中，利用化學(xué)反應(yīng)去除多余的膜層，形成圖形。8.7 濕法刻蝕濕法刻蝕Wet Etcher化學(xué)刻蝕，各向同性PR膜基板PR膜基板刻蝕液浸入造成

9、邊緣刻蝕29M1：Mo/AlNdM2：Mo/Al/Mo ITOHNO3 （1.72.1%)CH3COOH（9.710.3%）H3PO4 （70.572.5%）COOH (3.23.6%) COOH對于M1及M2兩道制程，為降低成本均選擇同一濃度的三酸混合系統(tǒng)蝕刻液，通過設(shè)定的條件配方，達(dá)到不同PEP的要求。濕法刻蝕藥液濕法刻蝕藥液8.7 濕法刻蝕濕法刻蝕30分為三個(gè)階段：反應(yīng)物質(zhì)擴(kuò)散到欲被刻蝕薄膜的表面；反應(yīng)物與被刻蝕薄膜反應(yīng)；反應(yīng)產(chǎn)物從刻蝕薄膜表面擴(kuò)散到溶液中，隨溶液排出。在此三個(gè)階段中，反應(yīng)最慢者就是刻蝕速率的控制關(guān)鍵，即反應(yīng)速率。主溶液基板薄膜光刻膠光刻膠化學(xué)反應(yīng)反應(yīng)物反應(yīng)物反應(yīng)機(jī)制反應(yīng)

10、機(jī)制8.7 濕法刻蝕濕法刻蝕31噴嘴來回?cái)[動(dòng)循環(huán)水洗直水洗基板入蝕刻藥液噴灑直水洗循環(huán)水洗直水洗滾輪轉(zhuǎn)動(dòng)方向風(fēng)刀干燥基板出刻蝕流程刻蝕流程8.7 濕法刻蝕濕法刻蝕32去膠：是使用去膠液等將刻蝕時(shí)起保護(hù)作用的光刻膠去掉的過程。常包括濕法去膠（去膠液、IPA處理等）和干法去膠（等離子等）。去膠去膠8.7 濕法刻蝕濕法刻蝕33在刻蝕、顯影等之后檢查產(chǎn)品的缺陷，以便在過程中發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行修復(fù)處理。8.7 濕法刻蝕濕法刻蝕檢查檢查34O/S檢查：是柵線形成之后的短路和斷路檢查，以便第一次光刻后的基板經(jīng)淘汰和添補(bǔ)之后，形成一LOT完好無缺的基板。陣列終檢：是整個(gè)陣列的最后一道工序，對陣列的成品進(jìn)行檢查及修

11、復(fù)的過程。8.7 濕法刻蝕濕法刻蝕檢查檢查358.8 TFT陣列工藝中常見缺陷陣列工藝中常見缺陷刻蝕中的倒角刻蝕中的倒角（b）倒角現(xiàn)象2（b）倒角現(xiàn)象1（a）坡度角接觸電極ITO鈍化層SiNx絕緣層SiNx柵線電極刻蝕中出現(xiàn)倒角現(xiàn)象，就會出現(xiàn)跨斷現(xiàn)象。如上面的接觸電極ITO不能與下面柵線電極接觸上。 368.8 TFT陣列工藝中常見缺陷陣列工藝中常見缺陷TFT特性不良特性不良ITO-自信號線短路ITO-次信號線短路ITO-柵線短路ITO-CS短路過剩電荷IOFFLow Vg在TFT陣列最終檢查中，點(diǎn)缺陷有：ITO-自數(shù)據(jù)線短路、ITO-次數(shù)據(jù)線短路、ITO-CS短路、過剩電荷、ITO-柵線短路、IOFF、Low Vg，及其它的缺陷 。378.8 TFT陣列工藝中常見缺陷陣列工藝中常見缺陷靜電擊穿靜電擊穿靜電擊穿是指由于靜電導(dǎo)致絕緣層與半導(dǎo)體層被擊穿，柵極層與信號層直接相連而發(fā)生短路。比較容易發(fā)生在短路環(huán)或基板邊緣 。靜電擊穿發(fā)生部位設(shè)備放電異常38本章小結(jié)本章小結(jié)陣列工藝主要包括清洗、成膜、光刻、刻蝕、去膠、檢查等基本工藝流程。 濺射工藝 濺射就是在一定真空條件下，通過外加電、磁場的作用，將惰性氣體電離，用加速的離子轟擊靶材，使靶材粒子