LS制程與技術(shù)發(fā)展

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列電電路路設(shè)設(shè)計(jì)計(jì)(2)整體電路路設(shè)計(jì)時(shí)時(shí)，應(yīng)考考慮低耗耗電量耗電量的的值(P)是與與頻率(f)電容(C)電壓平方(V2)成比例例關(guān)係陣列電路路設(shè)計(jì)(3)電容值減減低的對(duì)對(duì)策信號(hào)線(Busline)的的線幅寬寬細(xì)線化化TFT的的小型化化低電壓的的對(duì)策使啟動(dòng)電電壓減低低，唯一一方法是是開發(fā)出出新的驅(qū)驅(qū)動(dòng)法並並使驅(qū)動(dòng)動(dòng)電壓減減低頻率減低低的對(duì)策策使相對(duì)應(yīng)應(yīng)於影像像畫面產(chǎn)產(chǎn)生變化化，促使使驅(qū)動(dòng)頻頻率變化化，達(dá)到到低耗電電化陣列電路路設(shè)計(jì)(4)以一般TFT通通道寬度度(52μm)和通道道長(zhǎng)度(12μm)，及閘閘氧化膜膜的厚度度tox=3,500A為代表表性元件件。陣列電路路製程(1)大部分TFTLCD製造公公司之LTPSTFT-LCD製製程，是是採(cǎi)行頂部閘極極(Top-Gate)的TFT電電路結(jié)構(gòu)構(gòu)互補(bǔ)式金金氧半(CMOS)的的驅(qū)動(dòng)電電路設(shè)計(jì)計(jì)目前主流流製程是是需5道道光罩陣列電路路製程(2)Poly-Si薄膜形形成方法法，有IC製程程的高溫溫製程法法使用的玻玻璃基板板材料是是耐熱性性優(yōu)且價(jià)價(jià)格較貴貴的石英英玻璃(Quartz)(尺尺寸限於於150mm/200mm)利用雷射射退火技技術(shù)的低低溫製程程法使用與α-SiTFT相相同的不不含鹼性性離子之之玻璃基基板陣列電路路製程(3)高溫製程程或低溫溫製程的的使用，，取決於於矽薄膜膜形成之之源極和和汲極工工程中之之摻雜(Doping)工程程而定。。陣列電路路製程(4)與α-SiTFT製製程相比比較，大大部分的的步驟是是相類似似的Poly-SiTFT的特特徵，有有低溫雷射射退火的的結(jié)晶化化技術(shù)(LaserAnnealingCrystallization)低溫?fù)诫s雜汲極技技術(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(guò)程程(1)標(biāo)準(zhǔn)化製製作過(guò)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(guò)程程(2)光罩製作作工程：：使用電子子束描繪繪裝置(ElectronBeamLithographySystem)製作出主主光罩(MasterMask)再利用微微影技術(shù)術(shù)(Lithography)複製工程程用光罩罩網(wǎng)版標(biāo)準(zhǔn)化製製作過(guò)程程(3)透明玻璃璃基板加加工工程程：一定尺寸寸規(guī)格要要求所做做的切割割加工表面精密密度和平平坦度的的要求所所進(jìn)行的的研磨加加工標(biāo)準(zhǔn)化製製作過(guò)程程(4)洗淨(jìng)工程程：分為為陣列工程程前液晶胞工工程前液晶胞工工程後等等三大類類標(biāo)準(zhǔn)化製製作過(guò)程程(5)矽薄膜形形成工程程：在玻璃或或石英玻玻璃上，，TFT電路通通道(Channel)部分的的形成成方法法，是是使用用濺鍍鍍(Sputtering)裝置和和低壓壓化學(xué)學(xué)氣相相沉積積(LowPressureChemicalVaporDeposition，LP-CVD)裝置，，將α-Si薄膜堆堆積於於上再利用用結(jié)晶晶化退退火技技術(shù)的的加熱熱爐退退火法法或雷雷射光光雷射射退火火，將將其多多結(jié)晶晶化處處理標(biāo)準(zhǔn)化化製作作過(guò)程程(6)微影曝曝光工工程：：利用輥輥輪被被覆式式(RollCoater)或旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)被覆覆式(SpinCoater)塗佈光光阻劑劑於光光罩基基板(MaskBlank)後作烘烘焙處處理(Baking)將光罩罩基板板上的的膜面面圖案案予以以曝光光微影影和顯顯影處處理，，形成成所需需要的的圖案案標(biāo)準(zhǔn)化化製作作過(guò)程程(7)蝕刻工工程：：在CF和TFT基板上上，形形成之之金屬屬膜、、絕緣緣膜和和半導(dǎo)導(dǎo)體膜膜等過(guò)過(guò)程中中作為為光罩罩圖案案所使用用的光光阻劑劑必須須利用用乾式式(Dry)或濕式式(Wet)蝕刻裝裝置進(jìn)進(jìn)行加加工處處理，，再利利用濕濕式剝剝離裝裝置(Wet-TypeResistStrippingSystem)將所剩剩之光光阻劑劑，予予以剝剝離處處理並並進(jìn)行行圖案案的檢檢驗(yàn)工工作標(biāo)準(zhǔn)化化製作作過(guò)程程(8)閘極形形成工工程：：Poly-SiTFT元件之之閘極極部分分的形形成工工程在Poly-Si薄膜上上利用用CVD或熱氧氧化法法(HeatOxidation)，將絕絕緣性性SiO2薄膜形形成於於上，，再利利用CVD將閘電電極功功能的的Poly-Si薄膜堆堆積其其上標(biāo)準(zhǔn)化化製作作過(guò)程程(9)雷射退退火結(jié)結(jié)晶化化技術(shù)術(shù)：低溫Poly-Si結(jié)晶化化的技技術(shù)主主要是是準(zhǔn)分分子雷雷射退退火法法(ELA)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(guò)程程(10)摻雜工工程：：為了Poly-Si薄膜之之源極極和汲汲極層層的低低電阻阻化，，及使使關(guān)閉閉(Off)電壓值值提高高，導(dǎo)導(dǎo)入高高濃度度不純純物的的工程程方法：：先利用用離子子植入入裝置置、雷雷射摻摻雜裝裝置和和電漿漿摻雜雜裝置置再將不不純物物的原原子導(dǎo)導(dǎo)入，，再利利用熱熱或雷雷射能能量將將不純純物原原子予予以活活性化化。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(guò)程程(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(Ta)、鉻(Cr)和鋁(Al)等金屬屬導(dǎo)電電膜為為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(guò)程程(12)氫化工工程：：為提升升Poly-SiTFT之I-V特性關(guān)關(guān)係將TFT通道區(qū)區(qū)域的的Poly-Si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(guò)程程(13)透明電電極形形成工工程：：把開關(guān)關(guān)(Switching)元件所所傳送送之電電壓信信號(hào),傳送於於LC畫像素素電極極和CF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透明導(dǎo)導(dǎo)電薄薄膜形形成於於上，，並經(jīng)經(jīng)由微微影、、蝕刻刻工程程製作作成所所需圖圖案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)和高高壓壓噴噴洗洗等等，，其其中中以以純純水水洗洗淨(jìng)淨(jìng)為為主主為了了去去除除過(guò)過(guò)剩剩的的水水並並達(dá)達(dá)到到乾乾燥燥，，有有旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)乾乾燥燥法法和和空空氣氣刀刀乾乾燥燥法法液晶晶胞胞製製程程(2)配向向模模形形成成工工程程：：配向向模模是是有有機(jī)機(jī)薄薄膜膜的的材材料料，，施施以以面面磨磨處處理理，，使使其其上上之之液液晶晶分分子子產(chǎn)產(chǎn)生生配配向向排排列列作作用用一般般配配向向膜膜厚厚度度在在500~1,000?使用用的的配配向向膜膜材材料料有有聚聚胺胺酸酸(PolyamicAcid)和聚聚醯醯胺胺(Polyimide)，以以聚聚醯醯胺胺類類為為主主利用用凹凹凸凸印印刷刷方方式式將將數(shù)數(shù)百百?厚度度的的配配向向?qū)訉有涡纬沙善淦渖仙?，，並並在在200-250℃℃進(jìn)行行熱熱硬硬化化處處理理液晶晶胞胞製製程程(3)面磨磨配配向向(Lapping)處理理工工程程：：為使使配配向向?qū)訉佑杏幸灰欢ǘǖ牡姆椒较蛳蛐孕耘排帕辛?，，利利用用附附有有毛毛布布的的圓圓筒筒狀狀輥輥輪輪來(lái)來(lái)回回旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)液晶晶胞胞製製程程(4)封合合劑劑印印刷刷形形成成工工程程：：經(jīng)配配向向面面磨磨處處理理後後之之Array下基基板板和和CF上基基板板，，任任選選其其中中一一片片基基板板之之週週邊邊封封合合部部，，將將熱熱硬硬化化型型或或紫紫外外線線硬硬化化型型環(huán)環(huán)氧氧樹樹脂脂類類的的接接著著劑劑以以網(wǎng)網(wǎng)版版印印刷刷法法或或散散佈佈法法塗塗佈佈上上去去，，然然後後進(jìn)進(jìn)行行100oC左右右的的烘烘焙焙處處理理。。液晶晶胞胞製製程程(5)間隔隔物物(Spacer)散佈佈工工程程：：使上上下下兩兩片片基基板板保保持持於於5-7μm的液液晶晶胞胞間間隙隙，，以以便便後後續(xù)續(xù)液液晶晶胞胞注注入入工工程程進(jìn)進(jìn)行行。。液晶晶胞胞製製程程(6)貼合合附附著著工工程程：：封合合部部分分的的形形成成和和間間隔隔物物的的散散布布等等處處理理後後之之Array下基基板板及及CF上基基板板，，就就其其相相互互間間預(yù)預(yù)先先設(shè)設(shè)定定之之對(duì)對(duì)應(yīng)應(yīng)電電極極進(jìn)進(jìn)行行對(duì)對(duì)位位處處理理(利用用光光學(xué)學(xué)式式精精密密對(duì)對(duì)位位)將其其相相互互進(jìn)進(jìn)行行一一邊邊加加壓壓一一邊邊加加熱熱，，或或照照射射紫紫外外線線使使其其貼貼合合緊緊密密並並達(dá)達(dá)到到硬硬化化處處理理液晶胞製程(7)分割切斷工程程：貼合硬化化後的每片基基板進(jìn)行多片片式的分割和和切斷處理，，使其成為每每一單片的面面板半成品。。液晶胞製程(8)液晶注入和封封止工程：將每一單片面面板的半成品品之間隙空間間抽成低壓真真空狀態(tài)將其置入盛有有液晶材料的的液晶皿容器器內(nèi)藉由外界常壓壓的作用，利利用毛細(xì)管現(xiàn)現(xiàn)象將液晶材材料填充於液液晶胞的間隙隙空間內(nèi)然後於注入口口處塗佈上紫紫外線硬化型型樹脂類的接接著劑，並以以熱或紫外線線照射進(jìn)行硬硬化和封合作作用液晶胞製程(9)偏光膜貼合附附著工程：外側(cè)分別貼合合附著上具有偏光作用用的偏光膜特殊性光學(xué)補(bǔ)補(bǔ)償膜增強(qiáng)功能性的的光學(xué)薄膜液晶胞製程(10)點(diǎn)燈檢查工程程：進(jìn)行人工目視檢查查自動(dòng)化精密儀儀器檢查使產(chǎn)出的最終終成品是無(wú)缺缺陷的資料來(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