LS制程與技術(shù)發(fā)展講義

第8章LTPS製程與技術(shù)發(fā)展前言低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器(LowTemperaturePoly-SiliconThinFilmTransistor，LTPSTFTLCD)，乃指其TFT中之半導(dǎo)體薄膜的結(jié)晶形態(tài)是多結(jié)晶(Polycrystalline)，並非是非結(jié)晶(Amorphous)的。資料來(lái)源：工研院電子所資料來(lái)源：工研院電子所Poly-Si/α-Si特性比較α-SiTFTLCD的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化和畫面高精細(xì)化。P-SiTFTLCD是崁入不同功能的IC於玻璃基板上，減少模組工程上所使用IC的數(shù)量，換言之，模組接點(diǎn)減少，可靠度提升。資料來(lái)源：工研院電子所資料來(lái)源：工研院電子所LTPSTFTLCD的特點(diǎn)LTPSTFTLCD的特點(diǎn)，還有載體的移動(dòng)度(Mobility)為非晶矽的300倍低耗電高亮度高解析度輕薄短小高品質(zhì)完美的系統(tǒng)整合LTPSTFTLCD的前段製程陣列電路設(shè)計(jì)(1)LTPSTFT周邊電路的設(shè)計(jì)必須崁入主陣列電路，整合於同一片基板玻璃上可以減少半導(dǎo)體零組件的使用數(shù)量可以減少後段工程組合時(shí)接著點(diǎn)的數(shù)目使結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單化和工程可靠度提高陣列電電路設(shè)設(shè)計(jì)(2)整體電電路設(shè)設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)應(yīng)考慮慮低耗耗電量量耗電量量的值值(P)是是與頻率(f)電容(C)電壓平方方(V2)成比比例關(guān)關(guān)係陣列電電路設(shè)設(shè)計(jì)(3)電容值值減低低的對(duì)對(duì)策信號(hào)線線(Busline)的的線幅幅寬細(xì)細(xì)線化化TFT的小小型化化低電壓壓的對(duì)對(duì)策使啟動(dòng)動(dòng)電壓壓減低低，唯唯一方方法是是開發(fā)發(fā)出新新的驅(qū)驅(qū)動(dòng)法法並使使驅(qū)動(dòng)動(dòng)電壓壓減低低頻率減減低的的對(duì)策策使相對(duì)對(duì)應(yīng)於於影像像畫面面產(chǎn)生生變化化，促促使驅(qū)驅(qū)動(dòng)頻頻率變變化，，達(dá)到到低耗耗電化化陣列電電路設(shè)設(shè)計(jì)(4)以一般般TFT通通道寬寬度(52μm)和通通道長(zhǎng)長(zhǎng)度(12μm)，及及閘氧氧化膜膜的厚厚度tox=3,500A為代代表性性元件件。陣列電電路製製程(1)大部分分TFTLCD製製造公公司之之LTPSTFT-LCD製程程，是是採(cǎi)行行頂部閘閘極(Top-Gate)的的TFT電電路結(jié)結(jié)構(gòu)互補(bǔ)式式金氧氧半(CMOS)的的驅(qū)動(dòng)動(dòng)電路路設(shè)計(jì)計(jì)目前主主流製製程是是需5道光光罩陣列電電路製製程(2)Poly-Si薄膜膜形成成方法法，有有IC製製程的的高溫溫製程程法使用的的玻璃璃基板板材料料是耐耐熱性性優(yōu)且且價(jià)格格較貴貴的石石英玻玻璃(Quartz)(尺寸寸限於於150mm/200mm)利用雷雷射退退火技技術(shù)的的低溫溫製程程法使用與與α-SiTFT相同同的不不含鹼鹼性離離子之之玻璃璃基板板陣列電電路製製程(3)高溫製製程或或低溫溫製程程的使使用，，取決決於矽矽薄膜膜形成成之源源極和和汲極極工程程中之之摻雜雜(Doping)工程程而定定。陣列電電路製製程(4)與α-SiTFT製程程相比比較，，大部部分的的步驟驟是相相類似似的Poly-SiTFT的特特徵，，有低溫雷雷射退退火的的結(jié)晶晶化技技術(shù)(LaserAnnealingCrystallization)低溫?fù)綋诫s汲汲極技技術(shù)(LightlyDopingDrain，LDD)氫化處理理技術(shù)(Hydrogeneration)陣列電路路製程(5)氫化處理理的目的的在於使矽原子子的未結(jié)結(jié)合鍵或或未飽和和鍵，能能與氫原原子結(jié)合合而使其其呈飽和和狀態(tài)可獲得高高的載體體移動(dòng)度度使電子訊訊號(hào)的傳傳送速度度變快動(dòng)態(tài)畫質(zhì)質(zhì)顯示清清晰明亮亮。標(biāo)準(zhǔn)化製製作過程程(1)標(biāo)準(zhǔn)化製製作過程程約需要要六項(xiàng)光光罩步驟驟。陣列電路路設(shè)計(jì)工工程：包包含有TFT陣陣列電路路圖案(Pattern)彩色濾光光片圖案案配向膜圖圖案封合圖案案等規(guī)劃劃與設(shè)計(jì)計(jì)資料來(lái)源源：工研研院電子子所資料來(lái)源源：工研研院電子子所標(biāo)準(zhǔn)化製製作過程程(2)光罩製作作工程：：使用電子子束描繪繪裝置(ElectronBeamLithographySystem)製作出出主光罩罩(MasterMask)再利用微微影技術(shù)術(shù)(Lithography)複製製工程用用光罩網(wǎng)網(wǎng)版標(biāo)準(zhǔn)化製作過過程(3)透明玻璃基基板加工工工程：一定尺寸規(guī)規(guī)格要求所所做的切割割加工表面精密度度和平坦度度的要求所所進(jìn)行的研研磨加工標(biāo)準(zhǔn)化製作作過程(4)洗淨(jìng)工程：：分為陣列工程前前液晶胞工程程前液晶胞工程程後等三大大類標(biāo)準(zhǔn)化製作作過程(5)矽薄膜形成成工程：在玻璃或石石英玻璃上上，TFT電路通道道(Channel)部分的的形成方法法，是使用用濺鍍(Sputtering)裝置置和低壓化化學(xué)氣相沉沉積(LowPressureChemicalVaporDeposition，LP-CVD)裝置，將將α-Si薄膜堆積於於上再利用結(jié)晶晶化退火技技術(shù)的加熱熱爐退火法法或雷射光光雷射退火火，將其多多結(jié)晶化處處理標(biāo)準(zhǔn)化製作作過程(6)微影曝光工程程：利用輥輪被覆覆式(RollCoater)或或旋轉(zhuǎn)被覆式式(SpinCoater)塗塗佈光阻劑於於光罩基板(MaskBlank)後作烘焙焙處理(Baking)將光罩基板上上的膜面圖案案予以曝光微微影和顯影處處理，形成所所需要的圖案案標(biāo)準(zhǔn)化製作過過程(7)蝕刻工程：在CF和TFT基板上，，形成之金屬屬膜、絕緣膜膜和半導(dǎo)體膜膜等過程中作作為光罩圖案案所使用的光阻阻劑必須利用用乾式(Dry)或濕式式(Wet)蝕刻裝置進(jìn)進(jìn)行加工處理理，再利用濕濕式剝離裝置置(Wet-TypeResistStrippingSystem)將將所剩之光阻阻劑，予以剝剝離處理並進(jìn)進(jìn)行圖案的檢檢驗(yàn)工作標(biāo)準(zhǔn)化製作過過程(8)閘極形成工程程：Poly-SiTFT元件之閘極極部分的形成成工程在Poly-Si薄膜上上利用CVD或熱氧化化法(HeatOxidation)，將絕絕緣性SiO2薄膜形成於上上，再利用CVD將閘電電極功能的Poly-Si薄膜堆積積其上標(biāo)準(zhǔn)化製作過過程(9)雷射退火結(jié)晶晶化技術(shù)：低溫Poly-Si結(jié)晶晶化的技術(shù)主主要是準(zhǔn)分子子雷射退火法法(ELA)資料來(lái)源：工工研院電子所所資料來(lái)源：工工研院電子所所資料來(lái)源：工工研院電子所所標(biāo)準(zhǔn)化製作過過程(10)摻雜工程：為了Poly-Si薄膜膜之源極和汲汲極層的低電電阻化，及使使關(guān)閉(Off)電壓值值提高，導(dǎo)入入高濃度不純純物的工程方法：先利用離子植植入裝置、雷雷射摻雜裝置置和電漿摻雜雜裝置再將不純物的的原子導(dǎo)入，，再利用熱或或雷射能量將將不純物原子子予以活性化化。資料來(lái)源：工工研院電子所所標(biāo)準(zhǔn)化製作過過程(11)金屬電電極膜膜形成成工程程：配線和和電極極材料料的選選用，，以鉬鉬(Mo)、鉭鉭(Ta)、鉻鉻(Cr)和鋁鋁(Al)等金金屬導(dǎo)導(dǎo)電膜膜為主主製程以以濺鍍鍍法為為主流流資料來(lái)來(lái)源：：工研研院電電子所所資料來(lái)來(lái)源：：工研研院電電子所所標(biāo)準(zhǔn)化化製作作過程程(12)氫化工工程：：為提升升Poly-SiTFT之之I-V特性性關(guān)係係將TFT通通道區(qū)區(qū)域的的Poly-Si層層之未未飽和和鍵與與氫鍵鍵結(jié)合合後呈呈飽和和狀態(tài)態(tài)，促促使電電場(chǎng)效效應(yīng)移移動(dòng)度度的提提升一般使使用氫退火火爐裝裝置電漿氫氫裝置置：所所得之之活性性化氫氫原子子最有有效標(biāo)準(zhǔn)化化製作作過程程(13)透明電電極形形成工工程：：把開關(guān)關(guān)(Switching)元元件所所傳送送之電電壓信信號(hào),傳送送於LC畫畫像素素電極極和CF端端的共共通電電極上上共通電電極材材料，，是利利用濺濺鍍法法將ITO透明明導(dǎo)電電薄膜膜形成成於上上，並並經(jīng)由由微影影、蝕蝕刻工工程製製作成成所需需圖案案LTPSTFTLCD的的後段段製程程液晶胞胞製程程(1)洗淨(jìng)工工程：：洗淨(jìng)技技術(shù)有有使用用藥液液、機(jī)機(jī)能水水和紫紫外線線臭氣氣、毛毛刷、、超音音波、、超高高音波波(MegaSonic)和高高壓噴噴洗等等，其其中以以純水水洗淨(jìng)淨(jìng)為主主為了去去除過過剩的的水並並達(dá)到到乾燥燥，有有旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)乾燥燥法和和空氣氣刀乾乾燥法法液晶胞胞製程程(2)配向模模形成成工程程：配向模模是有有機(jī)薄薄膜的的材料料，施施以面面磨處處理，，使其其上之之液晶晶分子子產(chǎn)生生配向向排列列作用用一般配向向膜厚度度在500~1,000?使用的配配向膜材材料有聚聚胺酸(PolyamicAcid)和和聚醯胺胺(Polyimide)，，以聚醯醯胺類為為主利用凹凸凸印刷方方式將數(shù)數(shù)百?厚度的配配向?qū)有涡纬善渖仙希瑏K在在200-250℃進(jìn)進(jìn)行熱硬硬化處理理液晶胞製製程(3)面磨配向向(Lapping)處理工工程：為使配向向?qū)佑幸灰欢ǖ姆椒较蛐耘排帕?，利利用附有有毛布的的圓筒狀狀輥輪來(lái)來(lái)回旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)液晶胞製製程(4)封合劑印印刷形成成工程：：經(jīng)配向面面磨處理理後之Array下基基板和CF上基基板，任任選其中中一片基基板之週週邊封合合部，將將熱硬化化型或紫紫外線硬硬化型環(huán)環(huán)氧樹脂脂類的接接著劑以以網(wǎng)版印印刷法或或散佈法法塗佈上上去，然然後進(jìn)行行100oC左右的烘烘焙處理理。液晶胞製製程(5)間隔物(Spacer)散佈佈工程：：使上下兩兩片基板板保持於於5-7μm的液晶胞胞間隙，，以便後後續(xù)液晶晶胞注入入工程進(jìn)進(jìn)行。液晶胞製製程(6)貼合附著著工程：：封合部分分的形成成和間隔隔物的散散布等處處理後之之Array下下基板及及CF上上基板，，就其相相互間預(yù)預(yù)先設(shè)定定之對(duì)應(yīng)應(yīng)電極進(jìn)進(jìn)行對(duì)位位處理(利用光光學(xué)式精精密對(duì)位位)將其相互互進(jìn)行一一邊加壓壓一邊加加熱，或或照射紫紫外線使使其貼合合緊密並並達(dá)到硬硬化處理理液晶胞胞製程程(7)分割切切斷工工程：：貼合合硬化化後的的每片片基板板進(jìn)行行多片片式的的分割割和切切斷處處理，，使其其成為為每一一單片片的面面板半半成品品。液晶胞胞製程程(8)液晶注注入和和封止止工程程：將每一一單片片面板板的半半成品品之間間隙空空間抽抽成低低壓真真空狀狀態(tài)將其置置入盛盛有液液晶材材料的的液晶晶皿容容器內(nèi)內(nèi)藉由外外界常常壓的的作用用，利利用毛毛細(xì)管管現(xiàn)象象將液液晶材材料填填充於於液晶晶胞的的間隙隙空間間內(nèi)然後於於注入入口處處塗佈佈上紫紫外線線硬化化型樹樹脂類類的接接著劑劑，並並以熱熱或紫紫外線線照射射進(jìn)行行硬化化和封封合作作用液晶胞胞製程程(9)偏光膜貼合合附著工程程：外側(cè)分別貼貼合附著上上具有偏光作作用的偏光光膜特殊性光學(xué)學(xué)補(bǔ)償膜增強(qiáng)功能性性的光學(xué)薄薄膜液晶胞製程程(10)點(diǎn)燈檢查工工程：進(jìn)行行人工目視檢檢查自動(dòng)化精密密儀器檢查查使產(chǎn)出的最最終成品是是無(wú)缺陷的的資料來(lái)源：：工研院電電子所資料來(lái)源：：工研院電電子所資料來(lái)源：：工研院電電子所資料來(lái)源：：工研院電電子所資料來(lái)源：：工研院電電子所資料來(lái)源：：工研院電電子所專有名詞(1)準(zhǔn)分子雷射射(ExcimerLaser)：：準(zhǔn)分子是激激發(fā)態(tài)的雙雙量體(Dimer)，Excimer為ExcitedDimer的的英文縮寫寫稀有氣體處處?kù)赌芰炕鶓B(tài)時(shí)是未未結(jié)合的原原子，當(dāng)形成激激態(tài)時(shí)，則則於一定時(shí)時(shí)間內(nèi)形成成安定的結(jié)結(jié)合狀態(tài)，，然後將釋釋放出某一一波長(zhǎng)光而而轉(zhuǎn)換至基基態(tài)，在紫紫外光線的的波長(zhǎng)區(qū)域域，產(chǎn)生高高效率的雷雷射共振專有名詞(2)低溫多晶矽矽(LowTemperaturePolySilicon，LTPS)：：是在600oC或或更更低低的的溫溫度度下下經(jīng)經(jīng)由由雷雷射射退退火火的的製製程程，，形形成成多多結(jié)結(jié)晶晶狀狀態(tài)態(tài)的的矽矽薄薄膜膜。。再結(jié)結(jié)晶晶(Recrystallization)：：多多結(jié)結(jié)晶晶物物體體中中，，結(jié)結(jié)晶晶粒粒隨隨著著時(shí)時(shí)間間而而與與其其他