array工艺简介PPT教学课件

1、第2页/共64页第1页/共64页Array完成CF完成Cell完成对盒，切片Module完成模块安装第3页/共64页第2页/共64页PixelDataPassivation SiNxn+ a-Sia-SiGate insulator SiNxVia holeGateCgdClcRlcCsCgsCdsCspVsVgVcomVp等效电路图TFT细部图TFT元件截面图TFT电极线发布第4页/共64页第3页/共64页第5页/共64页第4页/共64页Photo ResistThin FilmGlassExposureLightPhoto MaskStripThin FilmGlassPR coating

2、Photo ResistDevelopEtch第6页/共64页第5页/共64页第7页/共64页第6页/共64页Sputtering是通过RF Power或DC Power形成的Plasma内的具有高能量的Gas Ion撞击Target表面,粒子从Target表面射出并贴附到基板表面的过程。-溅射Target作为阴极Cathode并在其上施加Negative Voltage。-Ar Gas，在已设定好电场的作用下,电子被加速使Ar原子ion化形成Glow Discharge。-Ion与Cathode(Target)碰撞生成Target Atom、2次电子等产物，Target Atom再沉积到基板

3、上形成THIN FILM,2次电子主要起到维持Glow Discharge的作用。Sputter原理第8页/共64页第7页/共64页1，Ar作为产生入射粒子的粒子源的理由：-使用Ar，溅射率大；-Ar是惰性气体，不活跃，稳定；-Ar价格便宜；-Ar容易得到高纯度的气体；-安全性能好。 2，磁控溅射具有以下的特点：-低压强； 电子碰撞几率增高，在低压下就能起辉。-低电压，大电流； 电子碰撞几率增加，在同样的气压下，气体电离度高，提高了靶电流密度，电压随之下降。-沉积速率增加； 磁铁的使用提高了等离子体浓度；在低气压下溅射原子被散射的几率也减小了。第9页/共64页第8页/共64页 -L/UL Ch

4、amber：在ATM和Vacuum两个状态之间传送Glass的Chamber-Transfer Chamber：把玻璃基板在各个周边的Chamber之间进行传送的Chamber，内有一个Vacuum Robot。-Sputter Chamber：进行Deposition的Chamber。第10页/共64页第9页/共64页Sputter Chamber的主要构成有：-Platen：用来放玻璃基板（Gate 有2个,SD、ITO为1个）-Cathode： 包括Target 、Shield 、Magnet Bar等构成部分-Motor: 有Plate转动的Motor 、Plate 升降的Cylind

5、er、Cathode开关的Motor 、 Magnetic Bar运动的Motor等。第11页/共64页第10页/共64页GlassTargetBacking Plate共同板Magnetic Bar工艺参数： 本底真空和压力上升，气体压力，气体流量，溅射功率，溅射时间，加热温度，TM值，mask gap ,Target纯度质量控制： Rs， PI，Thickness，Stress TM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，这时往往表现为Rs均匀性变差。这就要求Magnet Bar在Z轴上随着Target的使用量而进行相应的调整。TM值：Targ

6、et-Magnet 间距离第12页/共64页第11页/共64页q RF电源q 真空度(与压力有关)q 气体的种类和混合比q 温度q Plasma的密度(与Spacing有关)GAS INPlasmaGAS OUTGlassRF Power13.56MHzSiH4,NH3PH3等4EA GNDDiffuserSusceptor第13页/共64页第12页/共64页ACLS Automatic Cassette Load StationLoad lock ChamberTransfer Chamber (X-Fer)Process Chamber第14页/共64页第13页/共64页Layer名称膜厚

7、使用气体描述Multig-SiNx:H350010%SiH4+NH3+N2对Gate信号线进行保护和绝缘的作用g-SiNx:L50010%a-Si:L50015%SiH4+H2在TFT器件中起到开关作用a-Si:H130020%n+ a-Si50020%SiH4+PH3+H2减小a-Si层与S/D信号线的电阻PVXp-SiNx250010%SiH4+NH3+N2对S/D信号线进行保护第15页/共64页第14页/共64页(1) SiNX绝缘膜：通过SiH4与NH3混合气体作为反应气体, 辉光放电生成等离子体在衬底上成膜。(2) a-Si:H有源层膜：SiH4气体在反应室中通过辉光放电，经过一系列

8、初级、次级反应，生成包括离子、子活性基 团等较复杂的反应产物，最终生成a-Si:H薄膜沉积在衬底上，其中直接参与薄膜 生长的主要是一些中性产 物SiHn（n为03）(3)n+ a-Si:H欧姆接触层：在SiH4气体中参入少量PH3气体通过辉光放电在衬底上成膜。绝缘膜、有源膜成膜机理绝缘膜、有源膜成膜机理(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) a-SiNx:H：i.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

9、导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。-成膜机理-膜性能要求第16页/共64页第15页/共64页光刻就是以光刻胶为材料在玻璃基板表面形成TFT pattern，这个TFT pattern的作用就是保护在它下面的金属或者其他的薄膜，使其在下一道刻蚀工序中不被刻蚀掉，从而最终形成我们所需要的TFT pattern.设备工艺流程入口ConveyorEUVRoller Brush & AAJETExposureDehydration BakeAir KnifeCoaterLPDSpin CoaterPre-CoaterBufferPre-BakeEBR姿势变换Out C/VDevelopTitler

10、AOIPost BakeAK置换水洗和直水洗第17页/共64页第16页/共64页PRSlitScan directionMax scan speed=120mm/secPre-coater第18页/共64页第17页/共64页第19页/共64页第18页/共64页UM梯形镜凹面镜凸面镜第20页/共64页第19页/共64页扫描曝光方式（scanner）： 高压水银灯发出的UV光通过光路传导到 Arc Slit forming Unit后变成弧形光，之后垂直照在Mask上，再通过UM光学系统使光线平行的射到Plate上面,将mask上的图形成像在Plate上。曝光时Mask和Plate同时运动完成曝光

11、. 移动精度由激光控制，曝光区域由Masking Blade控制，Pattern清晰度由UM，ARC，X-Mag控制第21页/共64页第20页/共64页曝光光带PS 搭载搭载 glass进行曝光进行曝光动画动画演示演示第22页/共64页第21页/共64页Etch RateRequirementItemsUniformitySelectivityProfileCD BiasRequirement Items of Wet Etch第23页/共64页第22页/共64页FICD SizeGlass SUBSTRATEFILMDICD SizePHOTOTESISTCD BIAS | DICD FIC

12、D |说明：1、CD： Critical Dimension DICD： Development Inspection CD，PR间距离（有PR） FICD： Final Inspection CD，刻蚀完后，无PR。 OL: 各mask之间对位的偏差。 2、干法刻蚀主要以垂直方式刻蚀，CD BIAS较小； 湿法刻蚀水平方向的刻蚀多于干法刻蚀，CD BIAS较大第24页/共64页第23页/共64页CD机（critical dimension）主要测试mask后各种CD（包括DICD和FICD）和OL。gateactivedataVIAITODICD:22.51.0umDICD:3.51.0um

13、DICD:3.51.0umDICD:6.51.5umDICD:14.01.0umFICD:20.01.0umFICD:2.51.0umFICD:6.01.0umFICD:9.52.0umFICD:16.01.0um Stitch:1.5um OL:1.5um OL:1.5um OL:1.5um OL:1.5um第25页/共64页第24页/共64页Isotropic & Anisotropic Isotropic(各向同性):指各个方向的刻蚀率是相同的,所有的Wet Etch和部分Plasma Etch为 Isotropic,SubstrateOxideOxideOxideResistResis

14、tResist Anisotropic(各向异性):指一个方向的刻蚀,刻蚀后的内壁基本为垂直的, Anisotropic只能通过 Plasma EtchSubstrateOxideOxideResistResistResist第26页/共64页第25页/共64页Wet Etch - Gate,SD,ITO刻蚀液种类及配比：H3PO4 : CH3COOH : HNO3: H2O = 72 : 10 : 2 : 16 wt%Al： 4AL + 2HNO3 2AL2O3 + N2 + H2 2H3PO4 + AL2O3 2AL(PO4) + 3H2ONd: 4Nd + 2HNO3 2Nd2O3 +

15、N2 + H2 2H3PO4 + Nd2O3 2Nd(PO4) + 3H2OMo： 4Mo +2HNO3 2Mo2O3 + N2 + H2 2H3PO4 + Mo2O3 2Mo(PO4) + 3H2O化学反应式：刻蚀液种类及配比：HCl : CH3COOH : H2O = 22 : 6 : 72 wt%化学反应式：InSnO： InSnO2 + 4HCL InCl3+SnCl+2H2O CH3COOH 缓冲，调节浓度, H2O减少 ETCHANT粘性第27页/共64页第26页/共64页Etch ProcessRinsing ProcessDry ProcessPR Mask后，利用化学药剂去除

16、薄膜形成的Pattern，主要适用于金属膜或ITO Pattern的形成。第28页/共64页第27页/共64页L/UL Chamber连接真空和大气压的一个Chamber。Glass进入此Chamber以后，Valve关闭，开始抽真空。M/L Chamber将L/UL Chamber中的Glass通过机械手送到反应舱中，在此Chamber中也要进一步抽真空。Process Chamber利用Plassma原理在反应舱中通入反应气体，生成的反应气体粒子撞击镀膜表面，达到刻蚀的目的。利用真空气体和RF Power 生成的Gas Plasma反应产生原子和原子团，该原子和原子团与淀积在基板上的物质反

17、应生成挥发性物质。利用该原理可进行干法刻蚀。第29页/共64页第28页/共64页相关部件用途RF GeneratorRadio Frequency Generator, 提供高提供高频频能量能量Matching Box将将RF Generator产生的高频波能量有效的传给产生的高频波能量有效的传给chamberMFCMass Flow Controller, 控制控制Gas的流量的流量, 每种气体对应一个每种气体对应一个MFCChiller调节调节Chamber壁的温度壁的温度, 一般分三部分一般分三部分: Top, Bottom, WallCM控制控制Process Chamber的气体压力

18、的气体压力, 根据控制压力的不同可分为根据控制压力的不同可分为: CM1和和CM2APCAdaptive Pressure Controller, 控制管道的控制管道的开开口大小口大小, 以此以此来来控制控制Process Chamber压压力力TMP And Dry Pump抽真空的装置抽真空的装置, TMP比比Dry Pump抽得更快抽得更快, 抽到的真空度大抽到的真空度大Cut Off三通口开关三通口开关ChillerPlasma上部电极上部电极下部电极下部电极Process GasRF GeneratorCut Off慢抽管慢抽管Matching Box第30页/共64页第29页/共6

19、4页RF Power增大，Etch Profile有变小的倾向。RF Power增大，整体的E/R也增大。可用于改善Uniformity效果。RF Power越大，SiNx与Mo的Selectivity越小。Pressure大的情况下化学反应占优势，因此会使Profile也相应变大。Pressure增大，基板中心部分E/R增大；周边部分E/R减小。Pressure增加，Selectivity增大（10）。 随着Pressure增大，Uniformity也会提高。example50400450PowerPressure301503065001000050303570503000505050350

20、50155001550VppACTVIAN+1890840148030004000GasTempTBWO2HeCl2SF6第31页/共64页第30页/共64页STRIP就是利用腐蚀液经过化学反应去掉膜上面的光刻胶。化学反应主要是把光刻胶的长链结构断开，从而达到去除的目的。 醚醚类类（Dietylene Glycol Monoethye Ether）CH3CH2O(CH2)2O(CH2)2OHC6H1403,PR中的对Resin的选择度大; 胺类胺类（MEA）打破PR与Resin的Cross-Link结合 酮类酮类NMP (Normal Methyl 2-Pyrrolidone : C5H9NO

21、) Solubility将分掉的Acid溶解; 表面活化剂表面活化剂(Surfactant) 促进PR在Chemical中溶解.第32页/共64页第31页/共64页 Aluminum 腐蚀 1st : R-NH2 + H20 R-NH3+ + OH- Amine Hydroxide Strip后用水进行Rinse工序发生。水和Amine的反应形成氢氧化基 2nd : 2AL + 2OH- + 6H20 2AL(OH-) + 3H2 Strip chemical评价因素 1）strip rate 2）是否有PR残留（剥离是否干净，彻底） 3）对膜的影响第33页/共64页第32页/共64页目的：通

22、过改变a-Si的晶格结构和减弱消除金属的应力（让分子剧烈运动，达到 均匀分布的作用）来使得TFT器件性能更加稳定。Temperature：250下保持20分钟；将温度降到23用7分钟。加热仓降温仓第34页/共64页第33页/共64页glasscleaningglasssputtersputterGate LayerGate Layer- 利用气体轰击金属靶材，将金属原子溅射到玻璃基板上，形成Gate（栅电极）层Initial Initial CleaningCleaningGate Dep第35页/共64页第34页/共64页glasscoatingcoatingglassmaskPR Coat

23、ingPR CoatingPhoto Aligner第36页/共64页第35页/共64页Gate Gate etchingetchingglassglassgate- 金属层一般用湿法刻蚀的方法（混合酸液）Gate Strip- 将未感光的光刻胶剥离掉第37页/共64页第36页/共64页glassN+ a-siN+ a-sig-SiNxg-SiNxa-sia-siglasscleaningPrePre DepDep CleaningCleaningMutli Layer : PECVD（离子增强化学气相沉积）- g-g-SINxSINx：绝缘层绝缘层- a-SIa-SI：半：半导导体体层层-

24、N+N+ a-SIa-SI：参杂参杂半半导导体体第38页/共64页第37页/共64页glassPrePre DepDep Cleaning, SD Dep,Cleaning, SD Dep,- 沉积前对基板进行Cleaning，去除PT，有机物。- 利用气体轰击金属靶材，将金属原子溅射到玻璃基板上，形成SD（Source/Drain源漏电极）层。cleaningSDSD LayerLayer：MOMO第39页/共64页第38页/共64页glassGTGT ExposalExposal DevelopDevelopGray ToneFull ToneFull Tone第40页/共64页第39页/

25、共64页glassglass1 1 stst SDSD EtchEtchActive Etch第41页/共64页第40页/共64页glassO2O2O2O2O2O2R FR FO2O2O2O2O2O2R FR FAshingAshing第42页/共64页第41页/共64页glassglass2 2 stst SDSD EtchEtchN+ Etch第43页/共64页第42页/共64页glassSDSD StripStrip第44页/共64页第43页/共64页glassglassglassPVXPVX DepDepVia Hole EtchITO Strip第45页/共64页第44页/共64页沉

26、积沉积清洗清洗PRPR涂附涂附曝光曝光显影显影刻蚀刻蚀PRPR剥离剥离检查检查Wet EtchWet EtchDry EtchDry Etch第46页/共64页第45页/共64页GlassGlassGate Metal DepositionGate PatterningSiNx Depositioni a-Si Depositionn+ a-Si DepositionActive PatterningData Metal DepositionData Metal Patterningn+ a-Si EtchSiNx DepositionVia Hole PatterningITO Deposi

27、tionPixel PatterningPixelDataPassivation SiNxn+ a-Sii a-SiGateinsulatorSiNxGateVia hole第47页/共64页第46页/共64页glassGlassPixelDataPassivation SiNxn+ a-Sia-SiGateinsulatorSiNxProcess5Mask4maskVia holeGate第48页/共64页第47页/共64页B1所应用的Driving信号:Gate: -5.526vData: 010vCommon: 5vVCCCCVpdpdpstgdd-非常重要的电性变量,会对象素的品质产生

28、诸多影响-由于Vp，引起理论性的 Vcom电压与实际适用的 Vcom电压的电压差 -有必要将Flicker最小化来调节Vcom.uTFT特性VpVcomVsig.cVgVpVpVsigVoffset馈入特性保持特性 0第n帧第n+1帧GATES/DVIA HOLEITOActive第49页/共64页第48页/共64页VthIoffIon12345678透过率（）10050灰度级阈值电压01234施加电压（V）液晶的光透特性uTFT特性第50页/共64页第49页/共64页-对象素区产生影响的原理，是由于电容效应导致该像素无法正常显示。-在Cell Test应产生亮点不良。GateDataTFTC

29、gpCstCdpuRemain 1 - 引起电容效应，导致产生亮点Gate RemainActive RemainS/D RemainITO Remain第51页/共64页第50页/共64页uRemain 1 - 不良照片与维修原理Gate RemainGate RemainS/D RemainITO RemainActive Remain第52页/共64页第51页/共64页- 由于n+ a-Si掺杂了n+离子，具有较大的电导率和较高的关断电流。- 在TFT器件关闭后，部分电荷通过N+层流失，造成像素区电压较低，所以在Cell成盒后应产生亮点。IoffIoffGateGateDataDatau

30、Remain 2 - N+ Remain(1,2,3)第53页/共64页第52页/共64页-相当于TFT器件的源极、漏极短路或断路。 SD Bridge信号持续通入像素区； SD Channel Open信号加不上去。GateGateDataDataTFTTFTCgpCgpCstCstCdpCdp-Cell Test应显示Mura不良。无法维修。SD BridgeSD Channel Open Mura：类似水纹的面积不良u S/D Bridge & SD Channel Open第54页/共64页第53页/共64页-一条Gate线产生Open，则在发生Open的后面所有像素上均无法加入信号，

31、即产生亮线。 - DO同理。uOpen1GO，DO第55页/共64页第54页/共64页-一条Gate线产生Open，则在发生Open的后面所有像素上均无法加入信号，即产生亮线。 - DO同理。uOpen1GO，DOOS TestCell TestArray TestArray TestCell Test第56页/共64页第55页/共64页uOpen1ITO Open-ITO Open按发生位置主要可以分为三种情况：GateGateDataDataTFTTFTCgpCgpCstCstCdpCdpGateGateDataDataTFTTFTCgpCgpCstCstCdpCdp-在Array Repair无法维修Open发生在TFT区。Cell Test一般为亮点不良。 Open发生在存储电容上。试Open的大小，若面积较小没有影响，若面积较大或影响到存储电容，在Cell test 一般为亮点不良。第57页/共6