TFT屏幕工艺标准流程经过

第二章TFT 显示器的制造工艺流程和工艺环境要求

清洗—成膜—光刻—刻蚀—剥离

阵列段是从投入白玻璃基板，到基板上电气电路制作完成。具体见下图：

CF 工序是从投入白玻璃基板，到黑矩阵、三基色及ITO 制作完成。具体见下

成膜

[膜[Glass 基[PR 塗布

曝光 [Mask

現像 刻蚀 剥離

[TFT 基

重复[Glass 基

Cell工序是从将TFT基板和CF基板作定向处理后对贴成盒，到切割成单粒后贴上片光片。具体见下图：

Module工序是从LCD屏开始到驱动电路制作完成，形成一个显示模块。具体示意图如下：

第一节阵列段流程

一、主要工艺流程和工艺制程

（一）工艺流程

上海天马采用背沟道刻蚀型（BCE）TFT显示象素的结构。具体结构见下图：

C

'

Storage capacitor

ITO pixel electrode

Cros-s ection -C’

a-Si TFT

Select line

Data line

对背沟道刻蚀型TFT结构的阵列面板，根据需要制作的膜层的先后顺序和各层膜间的相互关系，其主要工艺流程可以分为5个步骤（5次光照）：第一步栅极（Gate）及扫描线形成

具体包括：Gate层金属溅射成膜，Gate光刻，Gate湿刻等工艺制程（各工艺制程的具体介绍在随后的章节中给出）。经过这些工艺，最终在玻璃基板上形成扫描线和栅电极，即Gate电极。工艺完成后得到的图形见下图：

第二步 栅极绝缘层及非晶硅小岛（Island ）形成

具体包括：PECVD 三层连续成膜，小岛光刻，小岛干刻等工艺制程（各工艺制程的具体介绍在随后的章节中给出）。经过这些工艺，最终在玻璃基板上形成TFT 用非晶硅小岛。工艺完成后得到的图形见下图：

C

Cross-section CC’

C

SiN

第三步 源、漏电极（S/D ）、数据电极和沟道（Channel ）形成 具体包括：S/D 金属层溅射成膜，S/D 光刻，S/D 湿刻，沟道干刻等工艺制程（各工艺制程的具体介绍在随后的章节中给出）。经过这些工艺，最终在玻璃基板上形成TFT 的源、漏电极、沟道及数据线。到此，TFT 已制作完成。工艺完成后得到的图形见下图：

第四步 保护绝缘层（Passivition ）及过孔（Via ）形成

具体包括：PECVD 成膜，光刻，过孔干刻等工艺制程（各工艺制程的具体介绍在随后的章节中给出）。经过这些工艺，最终在玻璃基板上形成TFT 沟道保护绝缘层及导通过孔。工艺完成后得到的图形见下图：

C

第五步 透明象素电极ITO 的形成

具体包括：ITO 透明电极层的溅射成膜，ITO 光刻，ITO 湿刻等工艺制程（各工艺制程的具体介绍在随后的章节中给出）。经过这些工艺，最终在玻璃基板上形成透明象素电极。至此，整个阵列工序制作完成。工艺完成后得到的图形见下图：

C

至此，整个阵列工序制作完成。简单来说5次光照的阵列工序就是：5

次成膜＋5次刻蚀。

（二）工艺制程

在上面的工艺流程中，我们提到，阵列的工艺流程是成膜、光刻、刻蚀等工艺制程的反复使用。以下就这些工艺制程作具体的介绍。

1、成膜

顾名思义，成膜就是通过物理或化学的手段在玻璃基板的表面形成一层均匀的覆盖层。在TFT阵列制作过程中，我们会用到磁控溅射（Sputter，或称物理气相沉积PVD）和等离子体增强型化学气相沉积（PECVD）。

A）磁控溅射（Sputter）

溅射是在真空条件下，用He气作为工作气体。自由电子在直流DC电场的作用下加速获得能量，高能电子碰撞He原子，产生等离子体。He离子在DC电场的作用下，加速获得能量，轰击在靶材上，将靶材金属或化合物原子溅射出来，沉积在附近的玻璃基板上，最后形成膜。磁场的作用是控制等离子体的分布，使成膜均匀。磁控溅射的原理示意图如下：

生产用磁控溅射设备如下图：

具体溅射原理的介绍和详细的设备介绍参见后面相关的章节。

B ）PECVD

PECVD 是通过化学反应在玻璃基板表面形成透明介质膜。等离子体的作用是使反应气体在低温下电离，使成膜反应在低温下得以发生。其原理示意图如下：

Ar S u b s t r a t e h o l d e r

T a r g e t h o l d e r

+

plasma

Glass Target

RF power 13.56 MHz ~ 1 mTorr

Used for ITO (Indium Tin Oxide transparent conductor) and for metals (Al, Mo, Ti, Cr, etc.)

RF power ~ 100 mW/cm PLASMA ~1 Torr

2)

T=300 ºC substrate

成各类膜所使用得化学气体见下表： Feed gas Material Function

SiH4, H2

a-Si Semiconductor SiH4, N2, NH3 Si3N4 Gate insulator, passivation

SiH4, N20 SiO2 Gate insulator, passivation

SiH4, PH3, H2 n+ a-Si Contact layer at source and drain

典型的PECVD 设备如下图：

c Chamber

Chamber

C L Transfer Transfer P

r o e s s C h

a m

b e r Process Heating P r o

c e s s h a m b e r

o a d /u n

l o a d L o a d /u n l o a d

Cassette station

robot

robot