TFT基板结构及原理

TFT基板结构及原理

第一道工序（Mask）：简称G工程。玻璃基板上做栅极（Gate），栅极上加正电压；氮化硅（SiNx）覆盖栅极层，隔离接下来要制作的非晶硅层（a-Si）。控制线加在栅极上。

Gate电极通常由两层金属组成，分别为钼/铝铷合金（Mo/AlNd）。PVD形成。厚度：钼1000埃，铝铷2000埃。PR厚度15000埃，曝光强度21mj/cm2。(图1参考)

第二道工序：简称I工程（Island）。形成TFT岛，其实是IC工艺的翻版，当栅极上加有正电压时，非晶硅层便有电流流过，方向为源极到漏极。

TFT岛包括：SiNx，a-Si，n+ a-Si等层。PECVD分步形成，膜厚约为2000埃。只需一次干刻。（图2参考）

第三道工序：简称D工程。制作源极、漏极（S/D）。在源漏极与TFT岛之间要形成一层n+ a-Si，主要是确保非晶层与源漏极之间为欧姆接触。信号线加在源极上。S/D电极主要由钼/铝/钼三层膜组成，膜厚500/2000/500埃，PVD法形成。此时的曝光强度为28mj/cm2。

第四道工序：简称C工程。制作接触孔，以便S/D信号可靠地引入ITO电极。PECVD法形成p-SiNx膜（膜厚2000埃），RIE法刻蚀。（图3参考）

第五道工序：简称PI工程。形成ITO透明像素电极。ITO像素电极覆盖漏极，公共电极和存储电容。PVD法ITO溅射成膜（膜厚500埃），3.4%的草酸刻蚀。（图4参考）

上述便是常用的5MASK工艺。除此之外，还要在源漏极上面形成绝缘和隔离用的钝化层。

在5MASK工艺中，每道工序均要经过清洗、成膜、涂布、曝光、（打码）、显影、干湿刻、PR剥离等7道主要工序。

简述流程如下：

基板投入---清洗（异物检查）---成膜（金属膜用PVD溅射，非金属膜用PECVD）---涂布(Toray Coater）---曝光---显影---刻蚀（金属膜用湿刻，非金属膜用干刻）---PR剥离（PR开始作为刻蚀掩模存在，此时不再需要，用剥离液将其去除）---测试。

以下是对上述各工序的概括说明：

清洗：

清洗的目的是去除污染物，这些东西往往来源于玻璃基板包装，加工中化学反应的生成物，人体的毛皮等等。总体来说可分为有机物和无机物。

去除有机物可用UV分解清洗法，低压水银灯光波波长185nm，254nm，照射70秒。也可用药液喷淋。去除无机物可用二流清洗（气泡在玻璃基板表面破裂时产生冲击波，使粒子从基板脱离）和超声波清洗法。超声波频率为1.5Mhz，主要去除小直径的微粒。清洗后还会用到“风刀”干燥。

成膜：

成膜分金属膜和非金属膜。

金属膜采用PVD，即物理气相淀积的方式成膜，又叫溅射（Sputter），日本真空公司的设备市场占有率大。

非金属膜采用CVD，即化学气相淀积法成膜，与半导体工艺相同，主要采取等离子CVD即PECVD的方式成膜，美国AKT公司（应用材料公司）几乎垄断了该行业。PECVD成膜膜种包括：G-SiNx（栅极开关）、L-a Si（电子沟道）、H-a Si（降低光电流）、n+ a Si（信号线传输）、PA-SiNx（保护层，抗腐蚀）

PR涂布：

涂布有Spin方式和Slit方式两种。将光刻胶（PR，光阻）均匀涂布到玻璃基板表面的工序。原理及其简单，但性能要求却极高，涂布是TFT制造中极关键的工序之一。日本Toray的Slit涂布机供不应求。

曝光：

曝光就是要将MASK上的图形转移到涂布好的玻璃基板上。原理简单得不得了，但精度要求极高，曝光机是最昂贵的设备，6代线曝光机在美金1千万左右。日本尼康、佳能两家公司独占TFT工厂。

显影：

显影就是将曝光后感光部分的光刻胶溶解并去除，留下未感光部分的光刻胶，从而形成图形。

光刻胶有正胶、负胶，负胶就是感光了的光刻胶留下。显影液通常为碱性物质。如KOH、NaOH等。

刻蚀：

上面提到的经过显影留下来的光刻胶成了保护掩模，未被保护的薄膜将通过刻蚀工艺去除。

湿法刻蚀，通常有三种湿法刻蚀方式：喷淋、涂桨、喷淋+浸润。在5MASK工艺中，湿法刻蚀应用在G工程、D工程和PI工程上。

干法刻蚀，也有三种方式：PE，RIE，ICP，日本TEL公司实力强，但越来越受YAC公司的挤压。干法刻蚀应用工序：I-DE；PR-DE，CH-DE，C-DE。（I：Island；PR：PhotoResist；CH：Channel；DE：DryEtch）（图5参考）

PR剥离：

将刻蚀完成后的光刻胶去除。（感光后的用显影，掩模的用剥离。）

玻璃液成分：DMSO：MEA=7：3（重量比）[DMSO使PR蓬松，MEA浸透剂]

5道MASK之后均有玻璃工序。