液晶显示器的阵列工艺技术课件

Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,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,*,*,*,Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,*,*,第8章 液晶显示器的阵列工艺技术,长春工业大学,王丽娟,2013年02月10日,平板显示技术基础，2013年，北京大学出版社,1,第8章 液晶显示器的阵列工艺技术长春工业大学平板显示技术基础,本章主要内容,8.1阵列工艺概述,8.2 清洗工艺,8.3 溅射工艺,8.4 CVD工艺,8.5 光刻工艺,8.6 干刻工艺,8.7 湿刻工艺,8.8 阵列工艺中常见缺陷,2,本章主要内容8.1阵列工艺概述2,8.1 阵列工艺概述,Glass,film,PR,Glass,Glass,Glass,film,成膜,涂胶,曝光,显影,刻蚀,Glass,去胶,镀下一层膜,3PEP 源漏电极,4PEP 钝化及过孔,玻璃,1PEP 栅极,2PEP 有源岛,5PEP 像素电极,制屏,清洗,3,8.1 阵列工艺概述GlassfilmPRGlassGlas,8.1 阵列工艺概述,(2)成膜,(3)涂光刻胶,(1)清洗,(4)曝光,(6)刻蚀,(7)去胶,(5)显影,光,4,8.1 阵列工艺概述(2)成膜(3)涂光刻胶(1)清洗,清洗,溅射,CVD,涂胶,曝光,显影,湿刻,干刻,去胶,检查,终检,a-,Si:H TFT的阵列工序,5,清洗湿刻a-Si:H TFT的阵列工序5,清洗：就是用毛刷、气蚀等的物理方法及用化学腐蚀的化学方法或二者相结合的方法，除去基板表面的灰尘、污染物及自然氧化物的工程。在阵列中洗剂采用的是NCW-601A0.3%的表面活性剂。,表面活性剂,毛刷,基板,8.2 清洗工艺,6,清洗：就是用毛刷、气蚀等的物理方法及用化学腐蚀的化学方法或二,溅射：就是在真空室中，利用核能粒子轰击靶材表面，靶材粒子在基板上沉积的工程。在阵列中惰性气体有Kr、Ar气，靶材有MoW靶、ITO靶、Mo靶、AL靶。,直流磁控溅射的特点：放电空间的电场和磁场垂直。放电空间的电子回旋运动，放电气体的电离度大，射程长，产生高密度的等离子。,MoW溅射、ITO溅射、MoAlMo溅射,溅射与真空渡膜的比较：,溅射,真空蒸渡,原理,原理,从靶材上溅射,热蒸发,形状,面,点,溅射与蒸发的原子的能量,约10eV,约0.2eV,冲击基板的高能量粒子,离子高能量的气体分子,没有,真空度,约0.11Pa的Ar,10-4Pa的残留气体,8.3 溅射工艺,7,溅射：就是在真空室中，利用核能粒子轰击靶材表面，靶材粒子在基,8.3 溅射工艺,靶材,Ar,+,Ar,基板,排气,功率,磁场,Ar,Ar,+,8,8.3 溅射工艺靶材Ar+Ar基板排气功率磁场ArAr+8,8.3 溅射工艺,9,8.3 溅射工艺9,CVD：化学气相沉积。就是在高频电场的作用下，使反应气体电离形成等离子体，反应离子及活性基团依靠从高频电场获得的能量从而能够在较低的温度衬底上成膜。在阵列中，有AP CVD（常压CVD）和PCVD（等离子体CVD）两种。,AP CVD SiO,PECVD 4层膜 、n+a-Si、钝化SiNx,AP CVD在低温下形成致密薄膜；,PCVD可防止热产生的损伤及相互材料的扩散；,PCVD可生长不能加热生长及反应速度慢的膜；,PCVD利用平行电极可实现大面积化。,8.4 CVD工艺,10,CVD：化学气相沉积。就是在高频电场的作用下，使反应气体电离,8.4 CVD工艺,11,8.4 CVD工艺11,8.4 CVD工艺,万级间,百级间,装载/卸载,P/C：反应室,传送室,机械手,运载室,反应室电极板,12,8.4 CVD工艺万级间百级间装载/卸载P/C：反应室传送室,通入反应气体,扩散板,基板,基座,升降机,泵,8.4 PECVD,三个基本的过程：,等离子相反应,输运粒子到衬底表面,表面反应,等离子体包括：,自由基,原子,分子,离子,电子,中性粒子,非中性粒子,13,通入反应气体扩散板基板基座升降机泵8.4 PECVD三个基本,1.涂胶,-前清洗,-烘干/冷却,-喷HMDS/冷却,-涂胶,-前烘/冷却,2.曝光,-用一次、分布曝光机曝光,-曝光后烘烤,3.显影,-显影,-后烘,-显影后检查,8.5 光刻工艺,栅线,薄膜,玻璃基板,光刻胶,涂胶,曝光,显影,栅极,紫外光,掩膜版,14,1.涂胶 2.曝光 3.显影8.5 光刻工艺栅线薄膜玻,涂胶：就是在基板上涂上一层光刻胶（树脂、感光剂、添加剂、溶剂）。涂胶的方式是旋转基板，用滴管从中间滴下光刻胶，并同时吹入N,2,，滴下的光刻胶从中间向四周散布涂敷整个基板的过程。光刻胶有正性和负性之分。,8.5.1 涂胶,15,涂胶：就是在基板上涂上一层光刻胶（树脂、感光剂、添加剂、溶剂,8.5.1 涂胶,16,8.5.1 涂胶16,8.5.1 涂胶,17,8.5.1 涂胶17,8.5.1 涂胶,旋涂,刮涂加旋涂,刮涂,涂胶的方法主要有旋涂、刮涂加旋涂、和刮涂三种。,18,8.5.1 涂胶旋涂刮涂加旋涂 刮涂涂胶的方法主要有旋涂、刮,曝光：就是用掩膜版掩膜，紫外线（UV）照射，经紫外光照射的光刻胶被改性，掩膜版上有图形的部分没被紫外光照射即没背改性，使得涂在基板上的光刻胶部分的改性的过程。阵列中，曝光分一次曝光、分步曝光、背面曝光。,8.5.2 曝光,19,曝光：就是用掩膜版掩膜，紫外线（UV）照射，经紫外光照射的光,显影：用显影液除去被改性的光刻胶的过程。,8.5.3 显影,20,显影：用显影液除去被改性的光刻胶的过程。8.5.3 显影20,各向同性和各向异性刻蚀,8.6 干法刻蚀,刻蚀前,纵向刻蚀方向,横向刻蚀方向,各向同性刻蚀,刻蚀后,各向异性刻蚀,刻蚀后,光刻胶,刻蚀薄膜,相邻薄膜,玻璃基板,21,各向同性和各向异性刻蚀8.6 干法刻蚀刻蚀前纵向刻蚀方向横向,例：Si 干法刻蚀+Mo溅射后,各向同性：,膜连通,很好,各向异性：,SiN,Si,2500,Mo,2000,Si,Mo,Mo,药液渗入,跨断,刻蚀方向性控制的必要性,8.6 干法刻蚀,22,例：Si 干法刻蚀+Mo溅射后各向同性：膜连通各向异性：Si,干法刻蚀机制,8.6 干法刻蚀,（a）,+,+,：正离子,（b）,：活性基团,R,R,（c）,R,：活性基团,+,：正离子,+,R,23,干法刻蚀机制8.6 干法刻蚀（a）+：正离子（b）：活性基,PE是等离子体刻蚀,使用惰性气体轰击的物理作用与使用游离基等活性离子反应的化学作用相结合的刻蚀过程。既有各向同性也有各向异性的作用。,PE,RIE,接耦合器,阳极,阴极,辉光区,靠近基板,靠近阳极,各向同性,大,小,各向异性,小,大,侧向钻蚀,大,小,离子注射的能量,小,大,基板的损伤,小,大,刻蚀速率,小,大,选择比,大,小,图形精度,大,小,对光刻胶的损伤,小,大,工程比重,大,小,PE,8.6 干法刻蚀,24,PE是等离子体刻蚀,使用惰性气体轰击的物理作用与使用游离基等,辉 光 区 域,离 子,上电极,下电极,接地,接地,RF,电容,PE,辉 光 区 域,离 子,接地,接地,RF,电容,上电极,下电极,RIE,PE与RIE的区别,8.6 干法刻蚀,25,辉 光 区 域离 子上电极下电极接地接地RF电容PE辉 光,CDE是化学干法刻蚀。在石英管进行辉光放电的，产生的游离基等活性粒子通入到反应室进行刻蚀的过程。只有各向异性的化学刻蚀。,CDE,8.6 干法刻蚀,26,CDE是化学干法刻蚀。在石英管进行辉光放电的，产生的游离基等,中性气体,活性气体,反应产物,微波,等离子体,反应气体,反应室,基板,载台,排气,Al管系,CDE,8.6 干法刻蚀,27,中性气体微波等离子体反应气体反应室基板载台排气Al管系CDE,湿刻：就是选用适当的化学药液与被刻蚀的膜发生化学反应，改变被刻蚀物的结构，使其脱离基板表面的过程。,8.7 湿法刻蚀,刻蚀：湿刻,干刻：CDE、PE、RIE；,28,湿刻：就是选用适当的化学药液与被刻蚀的膜发生化学反应，改变被,使用设备：DNS湿蚀刻机,目的：基板置于液态的化学药液中，利用化学反应去除多余的膜层，形成图形。,8.7 湿法刻蚀,Wet Etcher,化学刻蚀，各向同性,PR,膜,基板,PR,膜,基板,刻蚀液浸入造成边缘刻蚀,29,使用设备：DNS湿蚀刻机8.7 湿法刻蚀Wet Etcher,M1：Mo/AlNd,M2：Mo/Al/Mo,ITO,HNO3,（1.72.1%),CH3COOH,（9.710.3%）,H3PO4,（70.572.5%）,COOH(3.23.6%),COOH,对于M1及M2两道制程，为降低成本均选择同一浓度的三酸混合系统蚀刻液，通过设定的条件配方，达到不同PEP的要求。,湿法刻蚀药液,8.7 湿法刻蚀,30,M1：Mo/AlNdHNO3（1.72.1%)COOH,分为三个阶段：反应物质扩散到欲被刻蚀薄膜的表面；反应物与被刻蚀薄膜反应；反应产物从刻蚀薄膜表面扩散到溶液中，随溶液排出。,在此三个阶段中，反应最慢者就是刻蚀速率的控制关键，即反应速率。,主溶液,基板,薄膜,光刻胶,光刻胶,化学反应,反应物,反应物,反应机制,8.7 湿法刻蚀,31,分为三个阶段：反应物质扩散到欲被刻蚀薄膜的表面；反应物与被刻,喷嘴来回摆动,循环,水洗,直,水洗,基板入,蚀刻药液喷洒,直水洗,循环,水洗,直水洗,滚轮转动方向,风刀,干燥,基板出,刻蚀流程,8.7 湿法刻蚀,32,喷嘴来回摆动循环直基板入蚀刻药液喷洒直水洗循环直水洗滚轮转动,去胶：是使用去胶液等将刻蚀时起保护作用的光刻胶去掉的过程。常包括湿法去胶（去胶液、IPA处理等）和干法去胶（等离子等）。,去胶,8.7 湿法刻蚀,33,去胶：是使用去胶液等将刻蚀时起保护作用的光刻胶去掉的过程。常,在刻蚀、显影等之后检查产品的缺陷，以便在过程中发现问题，进行修复处理。,8.7 湿法刻蚀,检查,34,在刻蚀、显影等之后检查产品的缺陷，以便在过程中发现问题，进行,O/S检查：是栅线形成之后的短路和断路检查，以便第一次光刻后的基板经淘汰和添补之后，形成一LOT完好无缺的基板。,阵列终检：是整个阵列的最后一道工序，对阵列的成品进行检查及修复的过程。,8.7 湿法刻蚀,检查,35,O/S检查：是栅线形成之后的短路和断路检查，以便第一次光刻后,8.8 TFT阵列工艺中常见缺陷,刻蚀中的倒角,（b）倒角现象2,（b）倒角现象1,（a）坡度角,接触电极ITO,钝化层SiNx,绝缘层SiNx,栅线电极,刻蚀中出现倒角现象，就会出现跨断现象。如上面的接触电极ITO不能与下面栅线电极接触上。,36,8.8 TFT阵列工艺中常见缺陷刻蚀中的倒角（b）倒角现象2,8.8 TFT阵列工艺中常见缺陷,TFT特性不良,ITO-自信号线短路,ITO-次信号线短路,ITO-栅线短路,ITO-C,S,短路,过剩电荷,I,OFF,Low Vg,在TFT阵列最终检查中，点缺陷有：ITO-自数据线短路、ITO-次数据线短路、ITO-CS短路、过剩电荷、ITO-栅线短路、IOFF、Low Vg，及其它的缺陷。,37,8.8 TFT阵列工艺中常见缺陷TFT特性不良ITO-自信号,8.8 TFT阵列工艺中常见缺陷,静电击穿,静电击穿是指由于静电导致绝缘层与半导体层被击穿，栅极层与信号层直接相连而发生短路。比较容易发生在短路环或基板边缘。,静电击穿发生部位,设备放电异常,38,8.8 TFT阵列工艺中常见缺陷静电击穿静电击穿是指由于静电,本章小结,阵列工艺主要包括