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TFT-LCD Array 制程介绍

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TFT-LCD ARRAY制程介绍

TFT-LCD ARRAY制程介绍

PVD
20040531
29
缺角欠損-PHO
GE_D
PVD膜完整無欠損
20040531
30
Al殘-PHO
GE_D GE_D GE_D
GE_D
GE_R
GE_R
樹枝狀異物 TEL PHO Ionizer噴嘴髒
20040531 31
Al殘-PVD
GE_D
GE_R
20040531 32
GOCO-PVD
學習目標
暸解TFT的結構 暸解TFT-LCD Array之製造流程 簡易Array相關缺陷介紹20040531来自1TFT產業結構
TFT基板 TFT基板 玻璃 彩色濾 光片 偏光片 CCFL TFT面板 液晶監視 器 液晶電視 背光模 組 控制IC 驅動IC 導光板 PCB 訊號傳 輸IC CCFFL
pvdthinfilm膜厚均一性均一性膜厚particle製程別製程別部門部門2004053120缺陷判斷之技巧與工具缺陷判斷之技巧與工具點線不良判定點線不良判定tft電性電性缺陷形狀缺陷形狀大小大小位置位置斷面元素比對元素比對缺陷形狀缺陷形狀大小斷面大小斷面斷面顏色顏色透光顏色顏色斑點透光斑點mura條紋條紋明暗明暗技巧技巧缺陷全檢再以缺陷全檢再以omreview顯示特性檢查顯示特性檢查缺陷正確位置確認缺陷正確位置確認taper量測缺陷成分比對缺陷成分比對量測3um以下之缺陷解析以下之缺陷解析3um以上之缺陷檢查以上之缺陷檢查快速快速明顯之缺陷檢查明顯之缺陷檢查適用範圍適用範圍點不良檢查機點不良檢查機tegfib斷面分析斷面分析eds成分分析成分分析semom顯微鏡顯微鏡斜光斜光目視目視工具工具方法方法2004053121例例1
Au as spattering metal.

Array工艺设备介绍

Array工艺设备介绍
Light Photo Mask
Photo Resist
Thin Film
Glass
PR coating
Photo Resist Thin Film Glass
Exposure
Develop
涂覆前基板表面处理：清洗等
感光树脂涂覆、干燥
Clean
DB
COATER VCD
SB
TCU
Indexer
AOI
HB
感光性树酯涂覆： 1）感光树酯涂布
2） 减压干燥
Photo Resist
Coating Nozzle Glass
3）加热干燥
20
Hot Plate Hot Plate
Exposure
曝光：利用紫外光经过Mask照射到Plate上，使PR胶感光，形成特定的图案。
Canon：Mirror Scan
凹面镜 凸面镜
Exposure
利用紫外光，按照Mask图案对PR进行曝光， 以便后续显影成像
Etch 刻蚀
Dry Etch Wet Etch
利用反应气体干法刻蚀非 金属或金属
Wet Etch
Strip
Initial Clean
利用化学药液如酸湿 法刻蚀金属
利用化学药液将残留 PR胶剥离
投玻璃处对Glass进行 清洗
Al/Cu
Sputtering Chamber (SP5) Sputtering Chamber (SP4) Sputtering Chamber (SP3) Heater Chamber L/UL Chamber L/UL Position
Mo/Cu
Metal Sputter：4 Sputtering Chamber 对应大尺寸 TV产品Gate & SD膜厚增加

TFT-LCDARRAY,CELL,MODULE工艺技术介绍

TFT-LCDARRAY,CELL,MODULE工艺技术介绍

时间/min
1000 800 600 400 200 0
1.节省时间：1462-1398=64min
2.节省设备：1套 InlinePR+曝光机
6
二、4Mask与5Mask工艺对比
5 Mask – D工程和I 工程
曝光
4 Mask – D/I 工程
曝光 DI-工艺
I-工艺
D1-WE
I-DE 曝光 D-工艺
SOURCE
电路部件 偏光板
P-SiNx
DRAIN
n+ a-Si
GLASS a-Si GATE
G-SiNx
3
一、 TFT的基本构造
接触孔 ITO像素电极 PI工程
C工程
SOURCE DRAIN D工程 P-SiNx
n+ a-Si a-Si I 工程 GATE
GLASS
G-SiNx
G工程
4
二、4Mask与5Mask工艺对比
干刻（DE)
刻蚀掉未被光刻胶掩蔽的金属膜
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8 Nhomakorabea洗净
卸料
周转盒
MS
传送装置 机械手 气刀
高压喷射
刷洗 药液喷淋 UV 传送装置
机械手
装料 9
洗净
ＵＶ 药液 刷子 高圧 ＭＳ Ａ／Ｋ
Ｐ Ｕ Ｖ
Ｄ Ａ
排 水
Ｐ 刷洗
Ｐ 高 压 喷射
纯 水
排 水 Ｍ Ｓ
Ｄ Ａ
药 液
洗净 功能
洗净对象 作 用
氧化分解 有机物 (浸润性改善) ＵＶ/Ｏ３
溶 解 有机物 溶 解
机械剥离 微粒子 (大径)

TFT-Array工艺

TFT-Array工艺

15
3-2、PCVD
气体供给
ＭＦＣ ＭＦＣ ＭＦＣ
ＲＦpower
气体BOX
ＲＦ电源 Ｍ．ＢＯＸ 气体吹出电极 （阴极）
流量控制
汽缸cabinet
等离子体
ヒーター
下部电极 （阳极）
Ｐ
压力计
工艺腔体 （电极部）
压力控制
控制
节流阀
干泵 除害装置 （scrubber）
特气对应
真空排气
16


1
一、 TFT的基本构造
二、 ARRAY工艺介绍 三、 4Mask与5Mask工艺对比 四、 Array现场气液安全
2
像素
偏光板 液晶 TFT基板 电路部件 TFT 偏光板 单像素 （旋转）
实际结构
偏光板
背光源
接触孔
TN
TFT部位侧视
DRAIN
P-SiNx
ITO像素电极
SOURCE
n+ aSi
a-Si GLASS GATE
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。

24
plasma
大气压 大气Robot 从Cassette 和L/L之间的 搬送
大气压⇔真空 L/L (Load Lock) 大气压和真 空两种状态 之间的切换
真空 T/C (Transfer Chamber) L/L和P/C之间的 搬送。防止不纯 物进入P/C， P/C内的特气外 泄
D - Cr
13

整体图
S1枚葉Sputter ULVAC SMD-1200
Glass Size 1100×1300(mm)

TFT-LCD制程报告

TFT-LCD制程报告

TFT-LCD制程报告
一、TFT-LCD制程
1、设备的准备：在TFT-LCD制程的开始，工程师需要准备和调整各种必要的设备。

这些设备包括液晶控制系统、液晶膜材料、背光源、圆柱玻璃、原材料及器件、热压设备等。

2、生产准备：具体为初始化各种生产设备，启动测试程序，并做好晶圆检查，保证能够正常生产。

3、晶圆制备：硅片加工有两种方法：光刻法和电化学刻蚀法，电化学刻蚀法的特点是精度高，加工速度快，晶圆和线路结构设计灵活性高；而光刻法的特点是结构精密，画面清晰，视觉效果好，不易失真，能够满足复杂的画面需求。

4、TFT激活：TFT激活也称为TFT/LCD发光激活，是将晶圆表面涂有TFT/LCD发光层所需材料的过程，这种激活材料可以在两个材料之间产生静电力，可以起到电容效果。

5、TFT指示：TFT指示是液晶显示器的一个重要环节，它的目的是使每一个液晶电极之间产生一定的电压，以进行后续的工作。

6、印刷：TFT印刷是给TFT晶粒电路表面铺设电路连接线的工序，它可以实现TFT快速连接，及液晶电容的精准制备。

Array制程及设备介绍

Array制程及设备介绍

SiNx
SiH4+NH3
绝缘层 阻挡性能、绝缘性能，介电常数
SiO
SiH4+N2O
绝缘层 绝缘、与半导体的界面缺陷
同样的薄膜结构，随着运用于不同的目的，其结构、工艺条件、作用 和特性要求相差甚远。
4.1.2.4 CVD膜质评价
评价项目 折射率(n)
作用说明 能反应薄膜中Si含量的变化
介电常数(k) 表征薄膜对电荷的存储能力
a-Si成膜示意： SiH4(+H2) → a-Si:H
4.1.2.2 PECVD设备结构
4.1.2.3 CVD薄膜种类
CVD薄膜
a-Si a-Si
n+ a-Si
成膜气体
SiH4+H2 SiH4+H2+PH3
作用
特性要求
半导体层
电子迁移率、空穴迁移率、缺陷 含量、与金属的接触效果等
半导体层
Hale Waihona Puke 改善欧姆接触2像素的基本结构及Array工艺流程
3
Array工程重要指标
4
Array设备及工艺
5
Array设备布局及搬送系统
6
不同显示模式
7
低温多晶硅工艺介绍
1
Array是做什么的？
像素点阵的电路背板
2.1
Gate
像素的基本结构
TFT
Pixel Cst
B’ Data
随着TFT半导体材料选择的不同，器件结构和Array工艺也会产生很大的变化。
4.1
Thin film - 薄膜沉积
CVD：Chemical Vapor Deposition 化学气相沉积 （A+B→C）

Array工艺流程讲解-


SD 工艺
⇒ 1SD Wet Etch ⇒ 1SD Dry Etch ⇒ 2SD Wet Etch ⇒ 2SD Dry Etch ⇒ 剥离
工艺评价方式：CD、 Taper、 CD Loss、PI、MM
2W2D 工艺， B4 工艺特点
2.3 Process flow – SD Layer
SD 工艺
Array工艺SD&Active层 Etch工艺步骤
2W2D 模式 1W1D 模式
1st Wet Etch • Wet Etch设备
1st Wet Etch • Wet Etch设备
Ashing&Active Etch
• Dry Etch设备
Ashing&Active Etch
• Dry Etch设备
Channel SD层 • Wet Etch设备
Channel SD 层 • Dry Etch设备
Sputter：Mo/Al/Mo 工艺评价方法：RS
工艺评价方法：CD（W目e标t Etch 值± 1μm）、重合精度工艺评价方式：CD，Taper （Spec： ± 1μm）
光
光
2.3 Process flow – SD Layer
SD 工艺
FGI成膜 ⇒ Multi 成膜 ⇒
SD 成膜 ⇒ 涂光刻胶 ⇒ 曝光 ⇒ 显影
SDT Mask
Pre Clean FGI Dep Multi Dep Pre Clean SD Dep SDT Mask 1st Wet Etch ACT/Ashing 2nd Wet Etch N+ Etch SDT Strip
PVX Mask
PVX Dep PVX Mask PVX Etch PVX Strip

TFT-LCD制程简析剖析


ACF制程
ACF
LCD
ACF
ACF贴附机
F O G 制 程
LCD
FPC
PWB（印刷电路板）
FOG:Flim On Glass FOB:Flim On Board
FPC（柔性电路板）
FOG/FOB设备
UV涂布制程
LCD
Glue Gun 热熔胶枪
UV胶 （光敏胶）
1.反应速度快，用紫外线照射设备照射时，可以立即达到硬化目的 2.操作时间长，硬化条件为一定有紫外线照射才会反应，所以可以 先进行上胶的动作，而不用担心硬化的问题
重复
TFT基板横截面示意图
Source Line （源线路） Pixel Electrode （像素电极） Drain
以五层薄膜图案为例：
Mo Al Mo
GE（Gate Electrode电极)
SE（Semiconductor Electrode半导体层） SD（Source Drain electrode源漏极） CH（contact hole接触孔） PE（Pixel Electrode像素电极）
磨邊貼片 注入封口 清洗重排
液晶擠出擦拭
封口膠塗佈
封口膠滲入
封口膠硬化
TFT
基板洗净
配向膜印刷，配向膜配向 （使印刷在表面的PI膜开出 纹路，使得液晶排列一致）
密封胶涂布（SEAL）
注入液晶
CF 配向膜印刷，配向膜配向
喷洒间隔物（用以支 撑两片基板中的空间）
组合装置，把两块基板高精度结合
切割
偏光片贴附（两面）
光阻
膜
Cell製程 实装制程 组立制程
产销入库
包装制程
仓入制程 模组检查

TFT array 制程报告


TFT
10. pattern S/D, Cs
Cs
contact hole pad
3rd mask
3 PEP 注意事项 Sputter:1.bottom Mo with n+a-Si has a good ohmic contact; top Mo can avoid halation when exposure and protect Al to has no hillock, 另外如果不加top metal则p-sin的厚度需很厚才能 挡住hillock or has good topography, 但厚膜增加蚀刻的负 担. rger Al grain size(随温度上升而变化) has lower resistance, 但grain size越大则hillock越容易发生. 3.the clean before sputter Mo/Al/Mo had added LAL-50 to remove native oxide that keeping good Ohmic contact between n+a-Si and metal 2. Wet strip:1.此处光阻去除在wet strip之后改用IPA, 不用O3 plasma是 怕metal 2表面被打成凹凸不平无法与后续的ITO形成 Ohmic contact.
3.gas ratio(SF6/O2)会影响profile angle and profile surface, 当比 率越高, profile angle越大, 表面越粗糙. 4.power会影响etching rate, RF power越大蚀刻率越大. Photo:1.edge remove:光阻涂抹后会用thinner(nBA)洗去玻璃边缘的 光阻(3mm), 是为了避免光阻污染基板的背面及周围; 边缘 曝光是为了预留空间给后续制程的夹具用. 2.光阻去除时strip 1使用N-300(BDG70%+MEA30%)可使光 阻剥离接面, 而strip 2使用NH-55(BDG50%+MEA50%)可使 光阻溶解其中. 3.dehydration脱水 bake烘干:基板从制程中或空气中吸收之 水分子, 在光阻涂盖前将基板加热以蒸发它.

TFT-LCD理论及制程介绍1


S-I-N
TI/AL/TI
PASSIVATION
ITO
Array制程簡圖 制程簡圖： Array制程簡圖：
檢查 清洗 TI/AL/TI, S-I-N, TI/AL/TI, PASSIVATION ITO Sputtering 薄膜濺鍍 薄膜Thin薄膜Thin-Film Thin (不含VIA層) PECVD化學 PECVD化學 氣相沉積
TFT-LCD(AV)理論及制程介紹 TFT-LCD(AV)理論及制程介紹 理論及制程
(Audio Video)
ENG:Neochen 2003.9.29
甚麼是TFT TFT甚麼是TFT-LCD ?
TFT-------薄膜電晶體 TFT----薄膜電晶體 Thin Film Transistor LCD-------液晶顯示器 LCD----液晶顯示器 Liquid Crystal Display
CELL MODULE
Filter之結構 之結構： TFT Color Filter之結構：
BM
IT 0.15 O CF 1.3 Si O2 Glass 0.7mm B M → 塗 佈 (R G B ) → S iO 2→ ITO 0 G B R G B R G B R SiO2
Filter簡述 簡述： Color Filter簡述：
液晶顯示器名詞解釋： 液晶顯示器名詞解釋：
(3)顯色差異(Color Shift) 從不同角度去看液晶顯示器,會發現顏色會隨著角度而變化,比 如說本來是白色畫面變得比較黃或比較藍,或是顏色變得比較淡 等等。隨著角度變大,當顏色的變化已經大到無法接受的臨界點 時,定義該角度為視角。 4.反應時間(Response Time) 從輸入信號到輸出影像所經歷之時間，一般液晶顯示器反應時間為 20~30msec(標準電影格式每畫面為40msec)。
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LCD的動作原理
TFT LC
Cs 保持電容
•為何叫做Array
1.Array是陣列的意思 2.RGB 與 Pixel(像素） 3.TFT：薄膜電晶體
4.解析度（如XGA）
解析度 VGA SVGA XGA SXGA
水平 640 800 1024 1280
像素個數 垂直 480 600 768 1024
乾蝕刻（Dry Etch）
目的：利用電漿以化學反應的方式將沒有光阻保護的沈積層去除，使線路圖案成型 原理：於反應器中通入特定的氣體，形成高能電漿，藉由電漿的高能離子或自由基 擴散至晶片表面與未被光阻保護的沈積層產生化學反應，藉以達到蝕刻的目 的，主要有PE,RIE,ICP等三種不同原理的機台，下圖所描述者為PE(Plasma Etch, 電漿蝕刻機)
蝕刻
蝕刻液分子 生成物分子 蝕刻液分子運動方向 生成物分子運動方向
蝕刻溶液
薄膜
去光阻機（Stripper）
目的：將蝕刻完成的玻璃基板去除其線路圖案上的保護光阻，以完成該PEP的最終動 作，然後送至薄膜區沈積下一PEP所需的薄膜
Array 製程介紹
By FA/CP
Array 製程介紹
• • • 何謂TFT-LCD 為何叫做Array Array製程的介紹 1. 製程簡介 2. 薄膜（Thin Film）區 3. 黃光（Photo）區 4. 蝕刻（Etching）區 5. 測試（Array Test）區
•何謂 TFT-LCD
ARRAY
Photo
Etching
Cell Area
薄膜（Thin Film）區
共有三種主要機台
清洗機（Cleaner）
CVD（化學氣相沈積）
Sputter（濺鍍機）
清洗機（Cleaner）：
在化學沈積（CVD）或濺鍍薄膜前清潔玻璃表面的油脂 、微粒子或其它污染物流程如下：
(PE)CVD（化學氣相沈積）
目的：沈積製程所需之非金屬薄膜 原理：1.進入之各種製程氣體因交流表面 3.化學沈積反應發生化學沈積反應發生 4.設備利用抽真空系統將未反應之反應物及副產物排出
製程氣體
電漿 氣相化學反應
薄膜分子 薄膜 晶片
擴散作用
化學沈積反應發生
Sputter（濺鍍機）
製 程 氣 體
高能氣體離子或自由基
生成物
電漿
~
濕蝕刻（Wet Etch）
目的：利用不同的化學溶液，對未受光阻保護的薄膜進行化學蝕刻反應，以完成所 欲的圖案及線路 原理：利用與薄膜極易產生化學反應的化學液體與未被光阻保護的薄膜進行反應， 生成極易溶於水的生成物或是氣相的生成物，而達到將薄膜去除的作用，因 為此類反應的蝕刻物質是以水溶液的方式存在，將這類的蝕刻製程稱為濕蝕刻
光化 阻學 的反 R 應 O N2 照光hv R C O H + N2 2 O R H O C OHOH O R ONa +H O 2
感光的光阻
顯影
蝕刻（Etching）區
共有三種主要類型的機台
乾式蝕刻機（Dry Etch） 1.PE 2.RIE 3.ICP 濕式蝕刻機（Wet Etch） 去光阻機（Stripper）
光阻劑
步進式曝光機（Stepper）
目的：將光罩上的圖案正確轉移到基板上 原理：當基板在塗佈完光阻後，基板會進入步進式曝光機內進行曝光，利用平行 的紫外光經過光罩後，因為光罩上繪有不透光的圖形，因此圖形會完全的 轉移至玻璃基板上的光阻，照射到紫外光的光阻會產生化學反應，而後藉 由顯影過程將已分解的光阻去除後，即可於玻璃基板上得到如光罩上的圖形
黃光（Photo）區
共有三種主要機台
上光阻機（Coater）
步進式曝光機（Stepper）
顯影機（Developer）
上光阻機（Coater）
目的：在成膜後的玻璃上覆上一層厚度均勻，附著性強，沒有缺陷的光 阻 ，使後續的曝光、顯影或背面曝光的製程能得到良好的圖案轉移 原理：廠內的塗佈機是利用旋轉塗佈 ( Spin coating ) 的方式在基板上塗上 一層厚度均勻約1m的光阻，其主要是利用離心力的原理，當光阻被 滴到一旋轉的基板會因離心力的關係而向外緣擴散，透過轉速及時間 的配合，即完成整個塗佈的過程
總像素 307,200 480,000 786,432 1,310720
一個單位的像素有 三個副像素（SubPixel)
GL
IS
SL + n+cut
TH
PX
Signal Line
TFT
Pixel Area
Cs
Pad-Gate Pad-Signal
X-Over
Array 製程簡介
Thin Film
紫外光
光罩
光阻
已感光的光阻
顯影機（Developer）
目的：利用顯影液將已感光部分的光阻去除，以得到所欲的圖案，使其後的蝕刻 反應得以進行 原理：光阻再受到紫外線的照射後會產生化學反應，然後利用水解及酸鹼反應將感 光的光阻由基板上去除，而於基板上得到所欲的圖案，目前顯影的過程大致 分為三個步驟；首先將顯影液均勻塗佈在舖過光厚的基板上並將其靜置，然 後基板會開始轉動同時會進行水洗將與顯影液反應的光阻被水沖走，而後在 高速旋轉將水分去除，如此既完成整個顯影的製程
目的：利用物理氣相沈積的方式沈積製程所需之金屬薄膜 原理：利用解離氣體產生電漿，解離離子離開電漿藉暗區的電場 加速而對放 置於陰極的靶材進行轟擊，並將靶材原子擊出表面，並進入電漿中隨著 擴散過程的進行而被吸附到陽極的晶片表面，最後沈積成所需的金屬薄膜
陽極 晶片 製程氣體 靶材 陰極 DC濺鍍機的基本構造 真空 幫浦 電漿 原子 解離離子 二次電子 中性離子 暗區