第07章 薄膜晶体管的结构与设计

7.2.2 采用4次光刻的工艺流程
光刻数 1 栅极 5次光刻 栅极 a-Si:H有源岛、源漏电 极、n+a-Si沟道切断 SiNx保护膜、过孔 ITO —— —— —— 4次光刻
2
3 4 5 6 7
a-Si:H有源岛
源漏电极、n+a-Si沟道 切断 SiNx保护膜、过孔 ITO —— ——
4次光刻中第二次光刻的工艺流程
2
7.1 a-Si:H TFT 结构概述
源极 SiNx 栅极 a-Si:H 漏极
遮光层 （a）正交叠型 a-Si:H n+a-Si 漏极 a-Si:H
SiNx阻挡层
源极
SiNx
源极 SiNx
n+a-Si 漏极
栅极
栅极 栅极
（b）背沟道刻蚀型
（c）背沟道保护型
顶栅结构是栅极在上面的一种结构；
底栅结构是栅极在下面的一种结构，又可以分为背沟道刻蚀型（Backchannel etched）和背沟道保护型（Back-channel stop） 。
3
7.2 背沟道刻蚀型 TFT的工艺流程
7.2.1 5PEP阵列工艺
PEP 1 栅极
Mo/AlNd
PEP 2 a-Si:H 岛
SiNx /α-Si/ n+-Si
Mo/Al/Mo;α-Si/ n+-Si
PEP 3 源漏电极及沟道切断 PEP 4 SiNx保护膜及过孔 PEP 5 ITO像素电极
进行连续沉积4层薄膜： 氮化硅层 非晶硅层 掺磷的非晶硅层
GTM及HTM掩膜版
源漏电极金属层 涂胶
光刻胶 源漏电极金属 层
多段式wenku.baidu.com整掩膜版曝光
光刻胶分成三个区域：
曝光区； 半曝光区；
未曝光区
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7.2.2 采用4次光刻的工艺流程
第2次光刻的工艺流程概括为：连续沉积薄膜→涂胶→多段式调整掩膜版曝
AL膜厚 3000Å 300Å
9
4PEP
P-SiNx钝化层
钝化层和过孔
信号金属上过孔
漏极上的孔
（a）TFT上过孔
P-SiNx膜厚 2500Å
栅金属上过孔 栅极上过孔 信号金属上过孔
（c）TFT处平面图形
钝化层 绝缘层 （d）短路环处过孔平面图形 10
（b）栅金属上过孔
5PEP 象素电极
像素电极ITO 像素电极ITO
5次光刻的第二次有源岛、 4次光刻的第二次光刻有源岛
第三次源漏电极、沟道切断
n+a-Si a-Si:H SiNx
岛、源漏电极、沟道切断
源极 切断后的沟道 漏极
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7.2.2 采用4次光刻的工艺流程
栅极 玻璃基板
第一次光刻后栅极基板
源漏电极金属层 n+a-Si 欧姆接触层 a-Si:H 半导体层 SiNx 绝缘层
7.3.1 采用7次光刻的工艺流程
1PEP GL 栅线
2PEP IS 3PEP AI 4PEP PX 阻挡层 硅岛 ITO像素电极
（a）TFT处ITO 存储电容上电极ITO （d）TFT处的平面图形
（b）存储电容处ITO 接触电极ITO
ITO膜厚 500Å P-SiN膜厚 2500Å 顶Mo 底Mo 500Å AL膜厚 3000Å 300Å
n+a-Si膜厚 300Å a-Si膜厚 1500Å SiN膜厚 3500Å AlNd/Mo 膜厚2000Å
150
300 1500 3500 500 2700
12
TFT 的设计结构
常采用5次光刻： TFT的设计结构有多种，矩形沟道、U型沟道等； 1次光刻：栅线 2次光刻：有源岛 3次光刻：源漏电极 4次光刻：钝化及过孔 5次光刻：像素电极
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优化设计：1.采用U型沟道，提高了宽长比，即增
大了沟道宽度、减小了沟道长度； 2.采用I型存储电容，增大了存储电荷量，提高了开 口率。
1
2 3 4
栅极
a-Si:H有源岛
栅极
栅极
a-Si:H有源岛、源漏 阻挡层 + 电极、n a-Si沟道切断 SiNx保护膜、过孔 a-Si:H有源岛 ITO像素电极
源漏电极、n+a-Si 沟道切断
SiNx保护膜、过孔 ITO
5
6
ITO
——
——
——
过孔
源漏电极、n+a-Si沟 道切断
7
——
——
SiNx保护膜
11
（c）外引线处ITO
7.2.1 背沟道a-Si:H TFT 的断面结构
Item PEP5 PEP4 PEP3 Sub-Item ITO PV M2 N PEP2 I G PEP1 M1 ITO SiNx Mo Al Spec(Ǻ) 500 2500 450 2500
Mo
n+a-Si a-Si SiNx Mo AlNd
第7章 薄膜晶体管的 结构及设计
长春工业大学 王丽娟 2013年02月10日
平板显示技术基础，2013年，北京大学出版社
本章主要内容
7.1 a-Si:H TFT结构概述
7.2 背沟道刻蚀结构的a-Si:H TFT
7.3 背沟道保护结构的a-Si:H TFT 7.4 其他结构的a-Si:H TFT 7.5 薄膜晶体管阵列的设计
光→显影→湿法刻蚀→干法刻蚀及灰化→再湿刻、去胶、再干法刻蚀。
光刻胶 光刻胶
（a）显影形成了光刻胶图形
n+a-Si 欧姆接触层 a-Si:H 有源岛
源漏电极
（c）干法刻蚀及灰化 （b）湿刻源漏电极的金属层
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7.2.2 采用4次光刻的工艺流程
第2次光刻的工艺流程概括为：连续沉积薄膜→涂胶→多段式调整掩膜版曝
n+a-Si
有源岛
SiNx绝缘膜
a-Si:H
SiNx
n+a-Si膜厚 300Å a-Si膜厚 1500Å SiNx膜厚 3500Å
8
3PEP 信号线
切断后的沟道 源极 漏极 源极 漏极
信号线
顶Mo 底Mo
500Å
n+a-Si膜厚 300Å a-Si膜厚 1500Å P-SiNx膜厚 2500Å
5
7.2.1 背沟道a-Si:H TFT 的平面结构
6
7.2.1 背沟道a-Si:H TFT 的断面结构
C’处
存储电容 ITO像素电极
C处和C’处断面 a-Si TFT 扫描线 信号线
7
C处
1PEP
栅线
栅极 存储电容
栅线及栅极
存储电容
AlNd/Mo膜厚 2000~3000Å
2PEP a-Si岛
光→显影→湿法刻蚀→干法刻蚀及灰化→再湿刻、去胶、再干法刻蚀。
沟道处
光刻胶 漏极 漏极 源极
源极
切断后n+a-Si
a-Si:H 有源岛
（a）再湿刻沟道处金属
（b）去胶及再干法刻蚀沟道切断 n+a-Si
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7.3 背沟道保护型 TFT的工艺流程
7.3 采用7次光刻的工艺流程
光刻数 5次光刻 4次光刻 7次光刻