TFT-LCD阵列工艺介绍

1TFT-LCD阵列工艺介绍2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3一、TFT-LCD的基本构造TFT-LCDModule电路部件偏光板图1TFT-LCD液晶显示屏的构造4图2液晶盒的构造一、TFT-LCD的基本构造5二、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62.1阵列基板的构造和功能DataInputGateScan12...m123n...DataLineGateLineStg.Cap.LCTFTDataInputGateScan12...m123n...DataLineGateLineStg.Cap.LCTFT图3ARRAY基板等效电路图7GateDriverSourceDriver图4Array面板信号传输说明2.1阵列基板的构造和功能82.1阵列基板的构造和功能图5ARRAY基板的构造DRAIN端子TFT部分栅极（GATE）漏极（DRAIN）源极（SOURCE)9图6TFT器件的基本构造GATEG-SiNxa-Sin+a-SiDRAINSOURCEP-SiNxITO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10当Vg≤Vth时Ids=0当VgVth且VdsVg-Vth时Ids=(W/L)•μC0{(Vg-Vth)Vds-Vds2/2}当VgVth且VdsVg-Vth时Ids=(W/L)•μC0(Vg-Vth)2/2式中，Vth:阈值电压μ：电子迁移率C0:单位面积栅绝缘层电容VgVdVsIds2.1阵列基板的构造和功能112.2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7TFT的制造原理成膜工程（ＳＰｏｒＣＶＤ）ＰＲ工程（涂布、曝光、显像）刻蚀工程（ＤＥｏｒＷＥ）ＰＲ剥离12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13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14PCVD原理MBOX～MFCMFCMFCDrypumpPcontroller除害装置Pressuregasflowpowergasbox①电子和反映气体分子碰撞，产生大量的活性基；②活性基被吸附在基板上，或取代基板表面的H原子；③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；④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；⑤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9PCVD成膜示意图15PR•曝光原理Photoresist膜基板Photolithography工程①Ｐｈｏｔｏｒｅｓｉｓｔ涂布②曝光③显影2.2阵列基板的制造原理图10PR工程示意图16曝光原理横倍率台形Ｍｉｒｒｏｒ凸面Ｍｉｒｒｏｒ凹面ＭｉｒｒｏｒＸ非线形Ｓｃａｎ光源ＣＣＤ弧状ＳｌｉｔＭａｓｋＦｌｙＥｙｅ2.2阵列基板的制造原理图11曝光原理示意图17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。ＥｔｃｈｉｎｇＵｎｉｔ水洗Ｕｎｉｔ干燥Ｕｎｉｔ2.2阵列基板的制造原理图12湿刻装置及原理示意图18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。ETCHINGGASPLASMA干刻原理2.2阵列基板的制造原理图13干刻原理示意图19光刻胶膜①初期状态②膨润·界面浸透③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204maskG-SPG-PRG-WEG-PR剥离1stSiNCVD三层CVDD-SPDI-PRD1-WEI/PRDED2-WECH-DEDI-PR剥离PA-CVDC-PRC-DEC-PR剥离PI-SPPI-PRPI-WEPI-PR剥离G-SPG-PRG-WEG-PR剥离1stSiN-CVD三层CVDI-PRI-DEI-PR剥离D-SPD-PRD-WEPA-CVDC-PRC-DEC-PR剥离PI-SPPI-PRPI-WEPI-PR剥离CH-DED-PR剥离5mask图154mask和5mask工艺流程图2.3阵列基板的制造工艺流程21三、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CheckMMMG-PR、DIPR、C-PR、PIPR剥离外观CheckMMMG-PR、DIPR、C-PR、PIPR尺寸测定SENG-PR、DIPRPR形状测定AFMDIPRCVD后自动外观AOIDIPR自动外观AOIG-PR、DIPR、C-PR、PIPR段差测定DANG-PR、DIPR、C-PR、PIPRELP测定ELPG绝缘膜、DIPR表2Array工程检查项目概况22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-PRPattern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PIPRPattern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・装置原理Micro検査光学系统Ｘ，Ｙ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ＣＣＤCameraOr接眼目視镜筒Stage透過照明落斜照明36图16Micro装置示意图23Macro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。θｘＹθｙＸBacklight扩散光收束光各种Filter等Ｚ轴驱动（可有多种方式）37图17Macro装置示意图24253.2尺寸测定工程测量项目G-PRPR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DIPRPR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CCDCamera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。263.3PR形状测定工程测量项目DIPRPR后光刻胶图形——沟道处残膜厚度检查装置：原子力显微镜（AFM）Ｇａｔｅ残膜厚T1.5umChannel长L倾斜角θＤｒａｉｎResist273.4自动外观工程测量项目G-PRGMask起因共通缺陷检查DIPRDIMask起因共通缺陷检查IDEDIMask起因(沟道部分)共通缺陷检查C-PRCMask起因共通缺陷检查PIPRPIMask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D检FlowDrainEtching剥离完了・检查結果例缺陷１Ｘ：420.115Ｙ：223.765自动外观检查DrainEtching结束后检查出图案上的缺陷自动外观检查LaserRepair（short）LaserCVD（Open）Ｄ－ＤShortＤOpen点缺陷・D-Open828SystemcontrollerKeyboardMouseJoystickQuadopticsMainwindowReviewwindowCommunicationstatuswindowSystemmonitorImagecomputer8bitADConverterMachinecontroller7图18AOI装置示意图29①画像取得②画像处理（比较）③缺陷检出LotNo、PanelNo、缺陷坐标、Size、Mode．．．．相邻Pattern比较Ａｒｒａｙ基板全面扫描Ｓｅｎｓｏｒ确定像素（４３０、１５０）area3Origin930313.5ELP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32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Δ（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233工程测量项目G-PRG层Mo-Al金属膜厚DIPRD层Cr金属膜厚、沟道干刻量C-PRPASiNx膜厚、G层SiNx膜厚、PIPRPI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GateEtching剥离完了Short&Open缺陷检出O/ScheckＯ／Ｓcheck自动外观检查LaserRepair（Short）LaserCVD（Open）G-OpenG-Comshort实例：用于G极断路和短路的检查3.7O/S测定34AC200V200KHzSensorGAP100μm±30μmC容量数10fF給電側受電側AMPGlass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19O/S装置测定原理图3536图20O/S装置构成目的：测量ＴＦＴ像素特性的測定装置・Sheet内的点（ＴＥＧ像素）・・・測定Point・・・・・・［Ａ］［Ｖ］０Ｖｇ1E-101E-７Gate端子ProbeDrain端子Pixel基板3.8特性检测3738谢谢！