TFT-LCD阵列工艺介绍

*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,TFT-LCD,阵列工艺介绍,1,主要内容,一、,TFT-LCD,的基本构造,二、,ARRAY,工艺简介,三、 阵列检查介绍,2,一、,TFT-LCD,的基本构造,图,1 TFT-LCD,液晶显示屏的构造,3,图,2,液晶盒的构造,一、,TFT-LCD,的基本构造,4,二、,ARRAY,工艺介绍,2.1,阵列基板的构造和功能,2.2,阵列基板的制造原理,2.3,阵列基板的制造工艺流程,5,2.1,阵列基板的构造和功能,图,3 ARRAY,基板等效电路图,6,Gate Driver,Source Driver,图,4,Array,面板,信号传输说明,2.1,阵列基板的构造和功能,7,2.1,阵列基板的构造和功能,图,5 ARRAY,基板的构造,DRAIN,端子,TFT,部分,栅极（,GATE,）,漏极（,DRAIN,）,源极（,SOURCE),8,图,6 TFT,器件的基本构造,GATE,G-SiNx,a-Si,n+ a-Si,DRAIN,SOURCE,P-SiNx,ITO,像素电极,GLASS,接触孔,G,工程,I,工程,D,工程,C,工程,PI,工程,2.1,阵列基板的构造和功能,9,当,Vg,Vth,时,Ids=0,当,VgVth,且,VdsVth,且,VdsVg-Vth,时,Ids=(W/L),C,0,(Vg-Vth),2,/2,式中，,Vth:,阈值电压,：电子迁移率,C,0,:,单位面积栅绝缘层电容,Vg,Vd,Vs,Ids,2.1,阵列基板的构造和功能,10,2.2,阵列基板的制造原理,ARRAY,工程由成膜工程、,PR,工程和刻蚀工程反复进行,4,次或,5,次完成。,4,次：,4MASK,工艺,5,次：,5MASK,工艺,图,7 TFT,的制造原理,成膜工程,（ ）,工程（涂布、曝光、显像）,刻蚀工程,（ ）,剥离,11,工艺名称,工艺目的,溅射（,SPUTTER),成,Al,膜、,Cr,膜和,ITO,膜,P-CVD,成,a-Si,膜、,n,+,a-Si,膜和,SiNx,膜,PR,曝光,形成光刻胶图案,湿刻（,WE),刻蚀掉未被光刻胶掩蔽的金属膜,干刻（,DE),刻蚀掉未被光刻胶掩蔽的非金属膜,剥离,去掉残余的光刻胶,2.2,阵列基板的制造原理,表,1,阵列各工程的说明,12,图,8,初始放电和自续放电示意图,阳极（,+,）,阴极（,-,）,E,电子,气体离子,气体分子,初期电子,所谓,Sputter,是指利用借助电场加速的气体离子对靶材的轰击，从而使成膜材料从靶材转移到基板上的一种物理成膜方法。,SPUTTER,原理,2.2,阵列基板的制造原理,13,PCVD,原理,电子和反映气体分子碰撞，产生大量的活性基；,活性基被吸附在基板上，或取代基板表面的,H,原子；,被吸附的原子在自身动能和基板温度的作用下，在基板表面迁移，选择能量最低的点安定；,同时，基板上的原子不断脱离周围原子的束缚，进入等离子体气氛中，所以达到动态的平衡；,不断的补充原料气体，使原子沉积速度大于原子逃逸速度，薄膜持续生长。,2.2,阵列基板的制造原理,图,9,PCVD,成膜示意图,14,PR,曝光,原理,Photoresist,膜,基板,Photolithography,工程,涂布,曝光,显影,2.2,阵列基板的制造原理,图,10,PR,工程示意图,15,曝光原理,横倍率,台形,凸面,凹面,非,线,形,光源,弧状,2.2,阵列基板的制造原理,图,11,曝光原理示意图,16,湿刻原理,湿刻是通过对象材料（一般为金属导电膜）与刻蚀液之间的化学反应，对对象材料进行刻蚀的过程。,湿刻的过程,刻蚀液在对象物质表面的移送阶段,刻蚀过程中，刻蚀液不断被消耗，反应生成物不断生成，刻蚀对象周围形成浓度梯度，促使新的刻蚀液不断向刻蚀对象输送，并将反应生成物从其表面除去，从而使新的刻蚀液与对象物质接触。,刻蚀液与对象物质的化学反应阶段,指的是在对象物质表面，药液与刻蚀对象之间的化学反应过程。,水洗,干燥,2.2,阵列基板的制造原理,图,12,湿刻装置及原理示意图,17,反应气体在高频电场作用下发生等离子体（,PLASMA,）放电。,等离子体与基板发生作用将没有被光刻胶掩蔽的薄膜刻蚀掉。,ETCHING GAS,PLASMA,干刻原理,2.2,阵列基板的制造原理,图,13,干刻原理示意图,18,光刻胶,膜,初期状态,膨润,界面浸透,溶解,剥离原理,：刻蚀（干刻、湿刻）完 成后除去光刻胶的过程。,2.2,阵列基板的制造原理,图,14,剥离原理示意图,19,4mask,G-SP,G-PR,G-WE,G-PR,剥离,1st SiN CVD,三层,CVD,D-SP,DI-PR,D1-WE,I/PR DE,D2-WE,CH-DE,DI-PR,剥离,PA-CVD,C-PR,C-DE,C-PR,剥离,PI-SP,PI-PR,PI-WE,PI-PR,剥离,G-SP,G-PR,G-WE,G-PR,剥离,1st SiN-CVD,三层,CVD,I-PR,I-DE,I-PR,剥离,D-SP,D-PR,D-WE,PA-CVD,C-PR,C-DE,C-PR,剥离,PI-SP,PI-PR,PI-WE,PI-PR,剥离,CH-DE,D-PR,剥离,5mask,图,15 4mask,和,5mask,工艺流程图,2.3,阵列基板的制造工艺流程,20,三、阵列检查介绍,工程检查的目的,对上一工序的工艺结果进行监测，防止生产线上不符合工艺管理规格的不良品大量产生。,检查项目名称,检查装置,检查工程,显影,Check,MMM,G-PR,、,DIPR,、,C-PR,、,PIPR,剥离外观,Check,MMM,G-PR,、,DIPR,、,C-PR,、,PIPR,尺寸测定,SEN,G-PR,、,DIPR,PR,形状测定,AFM,DIPR,CVD,后自动外观,AOI,DIPR,自动外观,AOI,G-PR,、,DIPR,、,C-PR,、,PIPR,段差测定,DAN,G-PR,、,DIPR,、,C-PR,、,PIPR,ELP,测定,ELP,G,绝缘膜、,DIPR,表,2 Array,工程检查项目概况,21,工程,微观项目,宏观项目,G-PR,配列精度,&,预对位精度,PR,涂敷,Mura,等,G,剥离,像素异常,刻蚀,Mura,、剥离残留,DIPR,像素异常,Mura,有无,DI,剥离,像素异常,刻蚀,Mura,、剥离残留,C-PR,Pattern,变换、,C/D,重合精度,PR,涂敷,Mura,等,C,剥离,Pattern,变换,刻蚀,Mura,、剥离残留,PIPR,Pattern,变换、,PI/G,重合精度,PR,涂敷,Mura,等,PI,剥离,Pattern,变换,刻蚀,Mura,、剥离残留,检查装置：宏观,/,微观检查装置（,MMM,）,3.1,显影,Check &,剥离外观,Check,表,3,显影和剥离外观,check,项目,22,装置原理,Micro,検査,光学,系统,，,轴可以移动进行目视观察,。,明暗,视野,、,透过,照明、干渉,光观察,等。,Lens,基板,Camera,Or,接眼目視,镜,筒,Stage,透過照明,落斜照明,36,图,16 Micro,装置示意图,23,Macro,検査,移动,Array,基板、,改变,照明,方式,、,从不同的,角度目視検査,基板,。,Backlight,扩,散光,收束,光,各,种,Filter,等,轴驱动,（,可有多种,方式）,37,图,17 Macro,装置示意图,24,3.2,尺寸测定,工程,测量项目,G-PR,PR,后光刻胶图形,G,线线宽,G,剥离,G,剥离后金属图型,G,线线宽,DIPR,PR,后光刻胶图形,D,线线宽、,DI/G,重合精度,DI,剥离,DI,剥离后图形,D,线线宽、沟道长度,L,表,4,线幅,check,项目,检查装置：线幅测定装置 （,SEN,）,测定原理：自动线幅检测是用,UV,光照射基板待测区域，然后利用,CCD Camera,采集基板上的,图案，采集到的图案经过电脑进行二值化处理（所谓二值化即将图案转化为以数字,0,、,1,表示,的黑白图案，其灰度等级以,2,进制数值表示）。二值化处理后基板上各膜层、各材料就,以不同的灰度加以区分，从而能够识别。,25,3.3 PR,形状测定,工程,测量项目,DIPR,PR,后光刻胶图形,沟道处残膜厚度,检查装置：原子力显微镜（,AFM,）,残膜厚,T,1.5um,Channel,长,L,倾斜角,Resist,26,3.4,自动外观,工程,测量项目,G-PR,G Mask,起因共通缺陷检查,DIPR,DI Mask,起因共通缺陷检查,IDE,DI Mask,起因,(,沟道部分,),共通缺陷检查,C-PR,C Mask,起因共通缺陷检查,PIPR,PI Mask,起因共通缺陷检查,检查装置：自动外观测定装置（,AOI,）,原理：,本装置,通过对基板上形成的图案进行对比检查，检测出制造过程中发生的各种类型的缺陷,表,5,自动外观,check,项目,27,D,检,Flow,Drain Etching,剥离,完了,检查,結果例,缺陷,：,420.115,：,223.765,自动外观检查,Drain Etching,结束后,检查出图案上的缺陷,自动外观检查,Laser,Repair,（,short,）,Laser,CVD,（,Open,）,Short,Open,点,缺陷,D,-,Open,8,28,System controller,Keyboard,Mouse,Joystick,Quad optics,Main window,Review window,Communication status window,System monitor,Image computer,8bit AD Converter,Machine controller,7,图,18 AOI,装置示意图,29,画像取得,画像,处理,（,比较,）,缺陷检出,Lot No,、,Panel No,、缺陷坐标、,Size,、,Mode,相邻,Pattern,比较,基板全面,扫描,确定像素,（、）,area 3,Origin,9,30,3.5 ELP,测定,工程,测量项目,G,绝缘膜,(G-SiNx),G-SiNx,膜厚,DIPR (3,层,CVD,后,),G-SiNx,、,a-Si,、,n+ a-Si,三层膜厚,C-PR (PA-SiNx),PA-SiNx,膜厚,检查装置：,Elipsometer,（,ELP,）,表,6,膜厚,check,项目,31,检测原理：,光线经过透明薄膜表面进行反射时，由于光线在薄膜上下表面均产生反射，因此反射光产生光程差,（图,1,所示）。当入射光为线偏光时，反射光为椭偏光。根据光线反射前后偏振状态的改变，可以测量薄膜的光学参数和膜厚，这种方法叫做,Ellipsometry,法（椭圆偏光解析法）。,入射光,反射光,1,反射光,2,32,工程,测量项目,G-PR,G,层,Mo-Al,金属膜厚,DIPR,D,层,Cr,金属膜厚、沟道干刻量,C-PR,PA SiNx,膜厚、,G,层,SiNx,膜厚、,PIPR,PI,层,ITO,膜厚,检查装置：段差测定装置（,DAN,）,测量原理： 具体采用探针接触式方法进行测量。,3.6,段差测定,表,7,段差,check,项目,33,Gate Etching,剥离,完了,Short&Open,缺陷检出,O/S,check,check,自动外观检查,Laser Repair,（,Short,）,Laser CVD,（,Open,）,G-Open,G-Com short,实例：用于,G,极断路和短路的,检查,3.7 O/S,测定,34,AC 200V,200KHz,Sensor,GAP,100m30m,C,容量,数,10fF,給電側,受電側,AMP,Glass,基板,pattern,完全,非接,触,的,测量方法,可以避免玻璃,表面,的,划伤,信号増幅,3,000,10,000,倍,图,19 O/S,装置测定原理图,35,图,20 O/S,装置构成,36,目的：测量,像,素特性,的,測定装置,Sheet,内,的点,（,像,素）,測定,Point,1E-10,1E-,Gate,端子,Probe,Drain,端子,Pixel,基板,3.8,特性检测,37,谢,谢！,38,