TFTLCD制造技术Array工艺

ＴＦＴ－ＬＣＤ基础知识培训讲座第三章TFT-LCD制造技术第一节Array工艺第二节Cell工艺第三节Module工艺第四节清洗工艺总论:TFT-LCD的基本制造流程在玻璃基板上形成TFT电路、像素电极以及必要的引线和各种标记形成液晶盒，组建完整的光学系统组装驱动电路和背光源，形成独立的，标准外部接口的模块第一节Array工艺1.1Sputter1.2PECVD1.3Photo1.4Etch沉积清洗PR涂附曝光显影刻蚀PR剥离检查WetEtchDryEtchArray概论---Array工艺流程GlassGlassGateMetalDepositionGatePatterningSiNxDepositionia-SiDepositionn+a-SiDepositionActivePatterningDataMetalDepositionDataMetalPatterningn+a-SiEtchSiNxDepositionViaHolePatterningITODepositionPixelPatterningPixelDataPassivationSiNxn+a-Siia-SiGateinsulatorSiNxGateViaholeArray概论---5Mask工艺流程1.1Sputter1.1.1Plasma在Sputter中的应用1.1.2Sputter设备的主要结构1.1.3Sputter设备的真空系统1.1.4Sputter的测试标准及不良Sputter和PECVD在Array的5Mask工艺中，共同承担了各个Mask的第一步主要工序---成膜。Sputter用于做金属膜和ITO膜：Sputter概论S/DITOGateGLASSGATEMo)GLASSGATEITOPlasma在电学上为通过放电而形成的阳离子和电子的集合。Plasma就是所谓的第四种物质状态,众所周知,宇宙中99%都是Plasma状态,物质中,Energy低的状态为固态,当接受Energy时,慢慢的变为液体,然后变成气体,在气体状态下,接受更大的Energy形成阴阳离子总数相同并呈中性的Plasma状态。①Plasma란?플라즈마란전기적인방전으로인해생기는전하를띤양이온과전자들의집단말한다.플라즈마란소위'제4의물질상태'라고알려져있으며,우주의99%가플라즈마상태로이루어져있다는사실또한이미잘알려져있다.물질중가장낮은에너지상태는고체이며,이것이에너지를받아차츰액체로되고그다음에는기체로전이를일으킨다.기체에더큰에너지를받으면상전이와는다른이온화된입자들,즉양과음의총전하수가거의같아져전체적으로는전기적인중성을띄는플라즈마상태로변환한다.우리주변에서도쉽게찾아볼수있는플라즈마는네온사인이나형광등으로부터시작하여북극의오로라,태양의상태,핵융합로번갯불과같은것들이플라즈마상태라고하면이해하기가쉬울것이다.固态液态气态Plasma状态转化Entalpychange1.1.1Plasma在Sputter中的应用Sputtering是通过RFPower或DCPower形成Plasma,具有高能量的GasIon撞击Target表面,粒子从Target表面射出并贴附到基板表面的工程。1.1.1Plasma在Sputter中的应用我们使用的Sputter设备是利用相应的DCPower产生一个如左图所示的Plasma区，并相应的产生一个下图所示的自建电场。对这个电场，我们使用的是阴极一侧压降比较大的区域作为Plasma的加速区域。1.1.1Plasma在Sputter中的应用在真空室内通入一定压力的ArGas，根据已设定好的电场，在电场的作用下，电子被加速并使Ar原子ion化形成GlowDischarge。Ion与Cathode(Target)碰撞生成TargetAtom、2次电子等产物，TargetAtom再沉积到基板上形成THINFILM，2次电子起到维持GlowDischarge的作用。在DCSputtering过程中通过适当调节真空室内的气体压力（PressureControl）可得到理想条件下的最大溅射速率。如果ArGas的压力过大会减小溅射速率，其原因是参与Sputter的原子的运动受到Gas运动阻碍的结果。相反压力太低就不会形成Plasma辉光放电现象。1.1.1Plasma在Sputter中的应用1.1.2Sputter设备主要结构左图所示就是Sputter设备的L/ULChamber，L/ULChamber是ATM与真空状态的一个中介，在正常工作时，该Chamber一侧一直处于真空状态，一侧一直处于大气压状态，它的作用就是在这两种状态之间实现玻璃基板的传送。在把Substrate从Cassette送入时，要从大气压变到真空状态，在把Substrate从T0送出时，要从真空变到大气压状态。同时L/ULChamber起到把玻璃基板进行预热和冷却的作用。1.1.2Sputter设备主要结构L/ULChamber的主要构成：HeatPlate：玻璃基板从Cassette进入设备后，首先要在这里进行预热，预热使用的是64个红外灯。CoolingPlate：玻璃基板成膜后的温度比较高，不可以直接进入低温的ATM环境中，所以要进行冷却。Motor：有可以使HeatPlate升降和使CoolingPlate的Pin升降的Motor。DoorValve:和TransferChamber及ATM之间都有DoorValve来实现ATM和真空的转换。1.1.2Sputter设备主要结构TransferChamber用于在设备内部各个Chamber之间传送Substrate。它里面有一个两层的机械手，可以在x轴﹑θ轴和Z轴三个方向上进行运动。其作用就是把L/ULChamber中预热好的玻璃基板运送到SputterChamber并把SputterChamber中已经完成的玻璃基板送到L/ULChamber中。1.1.2Sputter设备主要结构TransferChamber的主要构成：机械手：搬送玻璃基板在各个Chamber之间移动的两层的机械手。玻璃基板有无传感器：在各个Chamber的入口处，都有一对可以感知玻璃基板边缘的传感器，可以感知玻璃基板的有无以及是否发生破碎。DoorValve:与各个Chamber之间都有一个DoorValve。1.1.2Sputter设备主要结构SputterChamber是Substrate最后进行Process的Chamber。1.1.2Sputter设备主要结构SputterChamber的主要构成有：放玻璃基板的Platen（Gate有两个）Cathode（Gate有两个）：包括Target、Mask、Shield、MagneticBar等构成部分。Motor:有Plate转动的Motor、Plate升降的Motor、Cathode开关的Motor、MagneticBar运动的Motor等。DoorValve:与TransferChamber之间有DoorValve。1.1.2Sputter设备主要结构为了加快成膜的速度，在Target的后面使用MagneticBar，使等离子在该区域内集中，从而加快成膜速度。G5使用的是连在一起的9个MagneticBar。1.1.2Sputter设备主要结构GlassTargetBackingPlate共同板MagneticBarTM值对溅射的影响非常大，而随着Target的使用，Target会变薄，从而使TM值变小，这就要求MagneticBar在Z方向有一个运动，使MagneticBar在Z轴的位置随着Target的使用量而进行相应的调整，而且这个运动的规律也很重要，这些都可以在GPCS中的MagneticControlRecipe中可以实现。1.1.2Sputter设备主要结构Sputter设备的真空系统主要有以下构成部分：DryPump：是一种机械Pump，主要用于对Chamber及CryoPump抽初真空用，延长CryoPump的使用寿命。CryoPump：是一种低温Pump，靠液氦的气化来产生低温，工作时的温度可达到20K以下，使气体凝固，达到高真空。Compressor：把He转化为液态，提供给CryoPump使用，L/UL的两个CP公用一个Compressor，其它每个CP一个。真空表：Sputter设备使用的真空表主要有四种，ATMSensor、PIG表、DG表、IG表，他们测量的真空度递增。其它：各种阀门、管道等。1.1.3Sputter设备的真空系统•S/Ddep后PI检测1.1.4Sputter的测试标准及不良ITO沉积后particlesplash1.2PECVD1.2.1PECVD在TFT-LCD生产中的作用1.2.2PECVD工艺1.2.3PECVD设备GlassGateSiNxa-Si:HSiNxS/DPVXOhmic多层膜(有源层)和PVX(保护层)1.2.1PECVD在TFT-LCD生产中的作用(一)CVD介绍1.CVD(ChemicalVaporDeposition)的定义一种利用化学反应方式,将反应物(气体)生成固态的产物,并沉积在基片表面的薄膜沉积技术.如可生成:导体:W(钨)等;半导体:Poly-Si(多晶硅),非晶硅等;绝缘体(介电材质):SiO2,Si3N4等.1.2.2PECVD工艺PECVD(PlasmaEnhancedCVD)0.1~5.0Torr,200℃~500℃优点是在低温下可进行反应,成膜率高缺点是处理反应产物困难2.PECVD制膜的优点及注意事项优点：●均匀性和重复性好，可大面积成膜；●可在较低温度下成膜；●台阶覆盖优良；●薄膜成分和厚度易于控制；●适用范围广，设备简单，易于产业化；注意事项：●要求有较高的本底真空；●防止交叉污染；●原料气体具有腐蚀性、可燃性、爆炸性、易燃性和毒性，应采取必要的防护措施。1.2.2PECVD工艺RFPower:提供能量真空度(与压力相关)气体的种类和混合比温度Plasma的密度(通过Spacing来调节)3.PECVD主要工艺参数1.2.2PECVD工艺Layer名称膜厚使用气体描述Multig-SiNx:H3500±10%ÅSiH4+NH3+N2对Gate信号线进行保护和绝缘的作用g-SiNx:L500±10%Åa-Si:L500±15%ÅSiH4+H2在TFT器件中起到开关作用a-Si:H1300±20%Ån+a-Si500±20%ÅSiH4+PH3+H2减小a-Si层与S/D信号线的电阻PVXp-SiNx2500±10%ÅSiH4+NH3+N2对S/D信号线进行保护(二)PECVD所做各层膜概要1.2.2PECVD工艺2.几种膜的性能要求(1)a-Si:H低隙态密度、深能级杂质少、高迁移率、暗态电阻率高(2)SiNxi.作为介质层和绝缘层，介电常数适中，耐压能力强，电阻率高，固定电荷少，稳定性好，含富氮材料，针孔少，厚度均匀。ii.作为钝化层，密度较高，针孔少。(3)n+a-Si具有较高的电导率，较低的电导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。1.2.2PECVD工艺1.Dep前P/TDep前P/T的辨别主要根据P/T的周围有无Discolor,区分为在Gate和S/D线上(A)和在像素区上(B)Spec:=30ea/glassDep前Dep后2.Dep后P/T一般Dep后P/T在清洗之后会去除Spec:=100ea/glass1.2.2PECVD工艺(三)工艺不良在Multi和PVX工程中的产品不良主要是P/T,Thickness不均匀,Etch后的Remain等,对工艺不良的分析与解决是生产中关键的一环.3.Wall性P/TWall性P/T为沉积产物落在基板上,Wall性P/T经常会引起DGS或I/O等不良Spec:=5ea/glassWall性P/TBubble4.BubbleSiH4的流量不稳时或a-