Array 工艺技术

1. Array工艺技术 BOEOT QA/OQA 董国梁 2009 . 03 . 15.

2. 1·Array工艺构成流程 2· 5Mask工艺流程 3· 4Mask工艺流程 3.1 Gate process 3.2 SDT process 3.3 PVX process 3.4 ITO process 4· 4Mask&5Mask工艺比较 目录

3. Array工艺构成

4. Mask工艺流程 Light Photo Resist Photo Mask Thin Film Photo Resist Glass Thin Film Glass PR coating Exposure Strip Develop Etch

5. 5Mask工艺流程 刻蚀 沉积 清洗 PR涂附 曝光 显影 PR剥离 检查 Wet Etch Dry Etch

6. Gate Metal Deposition Gate Patterning SiNx Deposition i a-Si Deposition n+ a-Si Deposition Via hole Active Patterning Data Metal Deposition Gate Data Metal Patterning n+ a-Si Etch Passivation SiNx n+ a-Si Pixel Data i a-Si SiNx Deposition Gate insulator SiNx Via Hole Patterning ITO Deposition Pixel Patterning 5Mask工艺流程 Glass Glass

7. AM4P01 ATPK01 [GATE] ATPK11 [ITO] ATPK09 [ITO] ATPK02 [GATE] ATPK [S/D] ATPK12 [ITO] ATPK06 [S/D] ATPK05 [ACT] ATPK04 [ACT] ATPK03 [GATE] ATPK10 [ITO] ATPK07 [S/D] 5Mask产线流程图 GATE PROCESS ACTIVE PROCESS S/D PROCESS VIA PROCESS ITO PROCESS A3 EV ATGT01 02 ATIC01 02 AFST16 ATSP05 [S/D] ATSP04 [S/D] ATSP03 [GATE] AFST01 AEWE09 [ITO] AEWS09 AEDE10 [VIA] AEDE03 [ACT] ATSP02 [GATE] AFST18 ATPE08 [ACT] ATPE04 [ACT] AEWE08 [ITO] AEWS08 ATPC01 AEDE02 [ACT] AEWE03 [GATE] ATSP01 [GATE] AEWS04 ATPE07 [ACT] ATPE03 [ACT] ATSP08 [ITO] A2 AEDE09 [VIA] AFST15 AEWS03 AEWE02 [GATE] ATPE06 [ACT] ATPE02 [VIA] AEDE01 [ACT] AEWE07 [ITO] ATSP07 [ITO] AEWS02 AEWE01 [GATE] AEDE08 [VIA] ATPE05 [VIA] ATPE01 [VIA] AEWS07 [G&A] AMCD01 AEWS01 ATAN01 ATSP06 [ITO] AFST17 ATPC03 ATAN02 ATPC04 AFST07 AFST06 AFST05 AFST08 AFST03 AFST02 AFST04 AFST14 AFST12 AFST11 AFST10 AFST09 AFST13 AMCD02 AEWE04 [S/D] AEDE05 [N+] AMMA01 AEWE05 [S/D] AMAF01 AEDE06 [N+] AEWE06 [S/D] AEWS05 AMCT01 AEDE07 [N+] AEWS06 APEX01 APEX02 APEX03 APEX04 APEX05 APEX06 APEX07 APEX08 APEX09 APEX010 APEX011 APEX012 A1

8. 与传统的5mask工艺不同，4mask工艺并没有按顺序依次进行5层的Thinfilm，mask，etch，strip。而是将multi层与S/D层一起沉积，涂覆PR胶后进行一次mask，利用光栅或半透膜，使中心光照度减小，在PR胶上形成一个凹坑，显影后，用干刻击碎PR胶使其整体变薄，露出S/D层，接着干刻击穿S/D层进行Ashing至Multi层的一部分。然后进行剥离。同时完成这两层的全过程。从而减少一步mask过程，减少时间，降低了成本。与传统的5mask工艺不同，4mask工艺并没有按顺序依次进行5层的Thinfilm，mask，etch，strip。而是将multi层与S/D层一起沉积，涂覆PR胶后进行一次mask，利用光栅或半透膜，使中心光照度减小，在PR胶上形成一个凹坑，显影后，用干刻击碎PR胶使其整体变薄，露出S/D层，接着干刻击穿S/D层进行Ashing至Multi层的一部分。然后进行剥离。同时完成这两层的全过程。从而减少一步mask过程，减少时间，降低了成本。 4Mask工艺流程--简介

9. 1，Initial Cleaning cleaning 4Mask工艺流程介绍-Gate process glass

10. 1. Unpack & Initial Clean Unpack: EUV:在一个封闭的chamber内用UV lamp照射，生成O3以去除玻璃基板上的有机物的一种清洗方式。它可以十分有效的去除有机物P/T，但由于价格较高并且有可能对TFT会产生不良影响，所以运用比较有限。 Roll Brush：利用高速旋转的滚刷配合特定的化学清洗剂，对玻璃基板表面3µm以上大小的灰尘进行去除的一种清洗方法。主要工艺控制点有：滚刷的旋转速度，旋转方向，SW的流量和压力等等。 Suction Bubble Jet：利用加了高压的DI water与空气混合后所产生的大量bubble来去除particle的一种清洗设备。该设备可以用来去除3∼5 µm的顽固particle。主要工艺控制参数有：BJ的压力，玻璃基板的传送速度。 AQK(aqua knife)：以slit型的Nozzle，用具有高压的DIW对玻璃基板进行进一步清洗（final cleaning）的一种清洗方式。 AK（air knife）：AK是一种专门针对大型玻璃基板的干燥方式，其主要干燥过程是用slit 型的Nozzle喷出高压空气以形成一段空气刀，对流过的玻璃基板进行干燥。主要的工艺参数有：slit nozzle的角度，空气的流量和压力，玻璃基板的传送速度。

11. 2. Gate Deposition sputter--- 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 sputter Gate Layer glass

12. 2. Gate Deposition --- Sputter原理 Sputter原理 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。 一般溅射Target作为阴极Cathode并在其上施加Negative Voltage。在真空 室内通入一定压力的对Target材料特性没有影响的Ar Gas，根据已设定好 的电场在电场的作用下,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 再沉积到基板上形成THIN FILM,2次电子主要起到维持Glow Discharge的作 用。 在DC Sputtering过程中通过调节真空室内的气体压力Pressure Control可得 到理想条件下的最大溅射速率。如果Ar Gas的压力过大会减小溅射速率,其 原因是参与Sputter的原子的运动受到Gas运动阻碍的结果。相反压力太低就 不会形成Plasma辉光放电现象。

13. 2. Gate Deposition --- Sputter Equipment Sputter Chamber Transfer Chamber L/UL Chamber Transfer System

14. Coater 3.Gate Mask 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 Buffer Develop AOI 置换水洗和直水洗 AK 姿势变换 Out C/V Post Bake Roller Brush & AAJET Air Knife Dehydration Bake Pre-Coater Spin Coater LPD EBR Pre-Bake 入口Conveyor EUV Titler Exposure

15. 3. Gate Mask --- Cleaning 目的：要在PR涂敷之前对玻璃基板进行彻底清洁，便于增强玻璃基板与PR的粘合力，同时避免玻璃基板上的污物导致Mura产生。 Conveyor 将玻璃基板从水平状态变换为倾斜状态。 EUV 在一个封闭的chamber内通过紫外光(UV)照射使O2电离生成O3，进而将 有机物氧化 Roller Bush & AA jet 沿着玻璃基板传送的方向分别要经过Pre-wet, Roller Brush, AA-Jet, 中间 Spray, 直水洗5部分。 AK (Air Knife) 此单元通过Air knife喷出的干燥高压空气对玻璃基板进行干燥，Air knife上下各有一个。

16. 3. Gate Mask --- Bake • Hot Plate (HP)： • HP用于对玻璃基板进行加热处理 • HP采用近距离加热方式，玻璃基板与plate之间距离为0.3mm，采用热辐射 • 的形式加热。 • Cooling Plate (CP)： • CP用于对玻璃基板进行冷却处理 • Cooling plate中采用冷却循环水进行热交换，玻璃基板与plate之间距离为 • 0.3mm，采用热辐射的形式冷却。 • 密着强化单元 (AP)： • AP用于对玻璃基板进行附着力强化处理，通过HMDS蒸汽向玻璃表面涂敷 • 一层HMDS薄膜，此物质具有亲玻璃和亲PR胶两种特性，在它的作用下使 • 玻璃基板与PR之间的附着性加强。 • 中间冷却单元(IMC)： • Intermediate Cooling用于在加热之后对玻璃基板进行自然冷却。

17. Scan direction Max scan speed=120mm/sec Slit PR Pre-coater 3. Gate Mask ---PR Coater 在玻璃基板上涂上光刻胶，然后在EBR部分将玻璃基板周围的PR胶去除，以免滴落污染设备，光刻胶是见光后性质就发生改变的物质，曝光后再显影便形成与MASK一样的图形（正性光刻胶）.

18. 3. Gate Mask --- Interface Interface：是Track设备与曝光机的接口设备。 主要包括五部分：基板接收部；基板传送部；搬送Conveyer；Buffer；MHU • 基板接收部： • 受取Pin从Pre-bake的MHU接收到基板后，位于stage对角的两个整列 • Pin对基板进行位置调整，然后stage进行旋转调整以便满足基板的曝 • 光方向要求。 • 搬送Conveyer： • 玻璃基板由传送部传送到搬送C/V后，C/V上的整列Guide对玻璃基 • 板位置进行调整，然后向下一单元进行搬送。 Buffer (BF)：在Track部分与曝光部分的生产节拍出现脱节时，将玻璃基 板暂存于Buffer中，起到缓冲的作用。

19. 3. Gate Mask --- Aligner 曝光机的全称是MIRROR PROJETION MASK ALIGNER(镜像投影MASK对 位仪)他的作用是对涂好光刻胶的玻璃基板进行曝光，他所采用的方式就是利 用光刻胶的光敏性将MASK上的图像格式投影到玻璃基板上. 机械预对位工序： 这个工序的目的是检测玻璃基板在PLATE CHUCK上的位置。 AFC（聚焦度检测）工序 ： 这个工序的目的是位了调整MASK的像在玻璃基板上的清晰度 曝光扫描工序： 这个工序就是对玻璃基板进行曝光扫描。

20. 3. Gate Mask --- Aligner Photo Aligner mask glass

21. 3. Gate Mask --- Developer Developer：显影单元，曝光后，被光照射过的PR胶性质发生变化而溶于显 影液。此处就是将已经曝光的光刻胶溶解掉，使PR形成据有TFT形状的薄 膜，同时还要进行显影后的清洗和干燥处理。

22. glass --- 金属层一般用湿法刻蚀的方法（混合酸液） 4. Gate Wet Etch

23. 4. Gate Wet Etch Requirement Items of Wet Etch Etch rate刻蚀速率 Requirement Items Cd 临界误差 Uniformity均匀度 Profile轮廓 Seletctivity选择比

24. 4. Gate Wet Etch 刻蚀液种类及配比： H3PO4 : CH3COOH : HNO3: H2O = 72 : 10 : 2 : 16 wt% 化学反应式： Al： 4AL +2HNO3 → 2AL2O3 + N2 + H2 H3PO4 + AL2O3 → AL(PO4) + H2O Mo： 4Mo +2HNO3 → 2Mo2O3 + N2 + H2 H3PO4 + Mo2O3 → Mo(PO4) + H2O CH3COOH 缓冲，调节浓度 H2O减少 ETCHANT粘性 主要参数： Temp：40±1℃ Time：84sec（40+22+22) Type: Spray , Spray , Spray

25. glass 5. Gate Strip 目的:去除Gate Pattern上的PR 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。 gate Gate Strip

26. Pre Dep Cleaning cleaning 4Mask工艺流程介绍-SDT process glass Mutli Layer : PECVD（离子增强化学气相沉积） --- g-SINx：绝缘层 --- a-SI：半导体层 --- N+ a-SI：参杂半导体 N+ a-si g-SiNx a-si glass

27. 4Mask工艺流程介绍-SDT process PECVD 绝缘膜、有源膜成膜机理 ---成膜机理 • 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。 • 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0～3） • 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。 ---膜性能要求 • 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，较低的电导激活能，较高的参杂效率，形成微晶薄膜。

28. Pre Dep Cleaning, SD Dep, cleaning 4Mask工艺流程介绍-SDT process --- 沉积前对基板进行Cleaning，去除PT，有机物。 sputter--- 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。 SD Layer：MO glass

29. GT Exposal Develop Full Tone Full Tone glass 4Mask工艺流程介绍-SDT process Gray Tone 利用光栅或半透膜降低光照强度使中央部分的光刻胶一部分变性

30. 1‘st SD Etch-Wet Etch 4Mask工艺流程介绍-SDT process ---将SD层未受光刻胶保护的部分用湿刻的方法刻蚀掉。 glass Active Etch-Dry Etch ---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应生成挥发性物质。利用该原理可进行干法刻蚀。 glass

31. Ashing 4Mask工艺流程介绍-SDT process R F R F R F R F cl2 cl2 cl2 cl2 cl2 cl2 cl2 cl2 cl2 cl2 cl2 cl2 ---灰化。显影后用反应气体干刻击碎光刻胶，使其整体变薄，中央部分露出SD层 glass

32. 2‘st SD Etch 4Mask工艺流程介绍-SDT process glass N+ Etch glass

33. SD Strip 4Mask工艺流程介绍-SDT process glass

34. 4Mask工艺流程介绍-PVX process 1. Pre Dep. Clean 目的: PVX dep.前去除glass上残留的particle及有机物 PROCESS : EUV-->BRUSH --> MS(Mega-Sonic) --> Air Kinfe 标准：Particle≤150EA，≥1um

35. PVX Dep 4Mask工艺流程介绍-PVX process glass

36. Via Hole MASK (EXPOSURE) GATE GLASS 4Mask工艺流程介绍-PVX process 3. VIA Mask 目的:通过刻蚀PVX layer,使S/D和Pixel电极连接 GATE GLASS

37. Via Hole Etch glass 4Mask工艺流程介绍-PVX process VIA Hole Wet Strip 目的:去除Via Hole Pattern上的PR

38. 4Mask工艺流程介绍-ITO process 1. Pre Dep. Clean 目的: ITO dep.前去除glass上残留的particle及有机物 PROCESS : EUV-->BRUSH --> MS(Mega-Sonic) --> Air Kinfe 标准：Particle≤100EA，≥1um 2. ITO Deposition 目的: 为形成Pixel电极,通过Sputter进行ITO沉积 3. ITO Mask 目的:为形成Pixel电极,通过Photo Lithography process形成PR pattern 4.ITO Wet Etch 目的:ITO Dep后,去除残留在Glass上的Particle和有机物

39. 4Mask工艺流程介绍-ITO process 5. ITO Wet Strip 目的:通过去除PR,形成ITO pattern ITO Strip glass

40. 4Mask&5MASK工艺流程比较 n+ a-Si Gate Passivation SiNx Data Via hole Pixel a-Si Gate insulator SiNx glass Glass

41. 谢谢观看 QA/OQA DGL