显示技术半导体制程课件

显示技术半导体制程显示技术半导体制程前言TFTArray的製造流程基本上是TFT的製作過程。α–SiTFTArray的製造流程有洗淨技術成膜技術如濺鍍法以及化學氣相沉積法(CVD)光微影技術如光阻劑塗佈預先烘培、微影、顯影以及後續烘培等蝕刻技術光阻劑去除技術電極蒸鍍技術等一連串反覆地操作過程前言TFTArray的製造流程基本上是TFT的製作過程。資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”Step1將玻璃基板預先進行洗淨處理目的：清除玻璃基板表面上可能殘留的納離子類污染物利用濺鍍法或電漿化學氣相沉積法(PCVD)形成SiO2或Ta2O5之表面薄膜覆蓋層利用濺鍍法將閘電極用或掃描配線材料靶材濺鍍形成金屬薄膜Step1將玻璃基板預先進行洗淨處理Step2將光阻劑剝離後，在閘電極的表面上形成第一層陽極氧化膜作為閘極絕緣體再利用(PCVD)連續地成長第二層SiNx閘極絕緣膜、半導體活性層功能的α–Si:H、通道保護膜SiNx等構成所謂的三層薄膜結構Step2將光阻劑剝離後，在閘電極的表面上形成第一層陽極氧Step3通道保護膜的配線圖案形成後，使其摻有磷原子之n+型的α–Si形成薄膜將n+型的α–Si及其下方的α–Si:H層同時進行蝕刻處理，形成島狀結構配線圖案利用光阻劑塗佈、曝光微影、顯影等製程技術將TFT部份的α–Si圖案形成利用乾式蝕刻技術將圖案部分以外的n+型α–Si薄膜及α–Si薄膜去除Step3通道保護膜的配線圖案形成後，使其摻有磷原子之n+Step4運用物理式濺鍍法濺鍍透明導電電極膜--ITO(IndiumTinOxide)薄膜利用濕式蝕刻技術去除不需要的部分，形成畫像素電極圖案(PixelPattern)利用光阻劑塗佈、曝光微影、顯影等製程技術將閘電極及接觸通道(ContactHole)的圖案形成再利用蝕刻技術將閘絕緣膜去除，僅形成接觸通道Step4運用物理式濺鍍法濺鍍透明導電電極膜--ITO(Step5利用物理式濺鍍法濺鍍金屬薄膜利用光阻劑塗佈、曝光微影、顯影等電路圖案製作過程，形成所需TFT的源電極、汲電極及信號線配線利用(PCVD)成長氮化膜再利用光阻劑塗佈、曝光微影、顯影等圖案製作過程,，形成配線電極端子的接觸通道及顯示電極開口部的圖案將氮化膜利用蝕刻技術去除Step5利用物理式濺鍍法濺鍍金屬薄膜Step6成長保護膜SiNx，將其週邊的電極接合端部份顯露出來，完成TFTArray的製作Step6成長保護膜SiNx，將其週邊的電極接合端部份顯TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(1)α–SiTFTArray洗淨過程約佔整個製程的30%洗淨主要目的有三為了得到良好的導電性、提升膜的密著性，以改善、控制基板表面品質去除基板表面上所附著的微塵顆粒提升整個製程品質及最終產品良率TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(1)α–TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(2)去除微塵顆粒的洗淨方法有毛刷旋轉清洗基板表面的刮除洗淨(Scrub)去除微小顆粒最有效的洗淨方式尤其是強力附著於基板表面之微小顆粒的去除僅限制用於可容許較大膜表面的情況TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(2)去除TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(3)低頻(10~100kHz)、高頻(1MHz)超音波振盪洗淨超音波振盪洗淨是一種非接觸式，屬低損傷之微小顆粒去除的洗淨方法高頻超音波會產生空穴效應(Cavitation)，使膜表面的損傷程度變小最常用於單片式隙縫沖洗(SlitShower)，具有去除次微米級顆粒功能TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(3)低TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(4)紫外線洗淨及臭氧洗淨去除有機物及控制基板表面狀態方法有有機溶劑處理法臭氧處理法紫外線照射處理法TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(4)紫外TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(5)氟酸系藥劑處理法及Ar氣體的電漿處理法或離子濺鍍處理法用於處理半導體薄膜、金屬層、摻雜層、歐姆接觸等有損害之劣等自然氧化膜(長於半導體膜表面)TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(5)氟酸TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(6)玻璃基板乾燥方法有旋轉乾燥法氮氣空氣刀乾燥法乾燥空氣吹乾法使用異丙醇的蒸氣乾燥法等TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(6)玻璃TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(1)化學方式的電漿化學氣相沉積法(PlasmaChemicalVapordeposition,PCVD)α–Si膜絕緣膜等物理方式的濺鍍法(Sputtering)配線電極透明顯示電極等導電薄膜TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(1)化學TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(2)濺鍍法是應用於成長金屬薄膜，主要用途包括閘電極、源電極、汲電極、掃描線、儲存電容電極、信號線、畫像素線等。導電性的靶材是使用直流式濺鍍法半導體、絕緣體的成膜則使用高頻的射頻濺鍍法(RadioFrequencySputtering，RF)。TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(2)濺鍍TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(3)資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(3)資料TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(4)資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(4)資料TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(5)PCVD是應用於成長閘電極絕緣膜、α–Si:H膜、保護膜等。PCVD基本特性：即使是玻璃基板，仍然可以於低溫成膜可形成缺陷少的薄膜製程的再現性較佳的大面積均勻成膜TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(5)PCTFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(6)TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(6)TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(7)TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(7)TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(8)製程中的主要參數有氣體流量氣體流量比基板溫度反應室氣體總壓力放電電力密度等製程參數的改變將會影響到成膜的速度和成膜的品質。TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(8)製程TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(1)光微影製程技術(Lithography)在洗淨後的基板上塗佈光阻劑後進行預烘焙處理(Pre-Bake)使用紫外線通過刻有圖案之光罩，使光阻劑產生感光的作用TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(1)光TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(2)基本上分為四大項目光阻劑塗佈工程(CoatingProcess)曝光工程(ExposureProcess)光阻劑圖案顯影工程(DevelopmentProcess)光阻劑剝離工程(StrippingProcess)一般微影處理可分為單片式連續處理一貫作業方式的量產處理TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(2)基TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(3)正型光阻劑(PositivePhotoResist)光波所照射的部份將會溶於顯影液之中，未照射的部分則形成所需的配線圖案將此部分作為後續烘培處理(Post-Bake)，使其固化，作為光罩功能之用對於下方的金屬膜進行蝕刻處理，形成所配線圖案最後將此光阻劑作去除處理，完成整個微影部份的製作流程圖TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(3)正資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”TFTArray製程關鍵性技術—

蝕刻製程技術依其用途領域不同可分為濕式蝕刻法(WetEtching)乾式蝕刻法(DryEtching)電漿蝕刻法反應性離子蝕刻法TFTArray製程關鍵性技術—

蝕刻製程技術依其用途領資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”TFTArray製程關鍵性技術—

離子佈植技術離子植入基本原理將高速中帶電荷的離子與靶材產生相互衝擊並使其植入靶材中所欲分佈的領域，獲得所需的物理性質。TFTArray製程關鍵性技術—

離子佈植技術離子植入基显示技术半导体制程显示技术半导体制程前言TFTArray的製造流程基本上是TFT的製作過程。α–SiTFTArray的製造流程有洗淨技術成膜技術如濺鍍法以及化學氣相沉積法(CVD)光微影技術如光阻劑塗佈預先烘培、微影、顯影以及後續烘培等蝕刻技術光阻劑去除技術電極蒸鍍技術等一連串反覆地操作過程前言TFTArray的製造流程基本上是TFT的製作過程。資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”Step1將玻璃基板預先進行洗淨處理目的：清除玻璃基板表面上可能殘留的納離子類污染物利用濺鍍法或電漿化學氣相沉積法(PCVD)形成SiO2或Ta2O5之表面薄膜覆蓋層利用濺鍍法將閘電極用或掃描配線材料靶材濺鍍形成金屬薄膜Step1將玻璃基板預先進行洗淨處理Step2將光阻劑剝離後，在閘電極的表面上形成第一層陽極氧化膜作為閘極絕緣體再利用(PCVD)連續地成長第二層SiNx閘極絕緣膜、半導體活性層功能的α–Si:H、通道保護膜SiNx等構成所謂的三層薄膜結構Step2將光阻劑剝離後，在閘電極的表面上形成第一層陽極氧Step3通道保護膜的配線圖案形成後，使其摻有磷原子之n+型的α–Si形成薄膜將n+型的α–Si及其下方的α–Si:H層同時進行蝕刻處理，形成島狀結構配線圖案利用光阻劑塗佈、曝光微影、顯影等製程技術將TFT部份的α–Si圖案形成利用乾式蝕刻技術將圖案部分以外的n+型α–Si薄膜及α–Si薄膜去除Step3通道保護膜的配線圖案形成後，使其摻有磷原子之n+Step4運用物理式濺鍍法濺鍍透明導電電極膜--ITO(IndiumTinOxide)薄膜利用濕式蝕刻技術去除不需要的部分，形成畫像素電極圖案(PixelPattern)利用光阻劑塗佈、曝光微影、顯影等製程技術將閘電極及接觸通道(ContactHole)的圖案形成再利用蝕刻技術將閘絕緣膜去除，僅形成接觸通道Step4運用物理式濺鍍法濺鍍透明導電電極膜--ITO(Step5利用物理式濺鍍法濺鍍金屬薄膜利用光阻劑塗佈、曝光微影、顯影等電路圖案製作過程，形成所需TFT的源電極、汲電極及信號線配線利用(PCVD)成長氮化膜再利用光阻劑塗佈、曝光微影、顯影等圖案製作過程,，形成配線電極端子的接觸通道及顯示電極開口部的圖案將氮化膜利用蝕刻技術去除Step5利用物理式濺鍍法濺鍍金屬薄膜Step6成長保護膜SiNx，將其週邊的電極接合端部份顯露出來，完成TFTArray的製作Step6成長保護膜SiNx，將其週邊的電極接合端部份顯TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(1)α–SiTFTArray洗淨過程約佔整個製程的30%洗淨主要目的有三為了得到良好的導電性、提升膜的密著性，以改善、控制基板表面品質去除基板表面上所附著的微塵顆粒提升整個製程品質及最終產品良率TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(1)α–TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(2)去除微塵顆粒的洗淨方法有毛刷旋轉清洗基板表面的刮除洗淨(Scrub)去除微小顆粒最有效的洗淨方式尤其是強力附著於基板表面之微小顆粒的去除僅限制用於可容許較大膜表面的情況TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(2)去除TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(3)低頻(10~100kHz)、高頻(1MHz)超音波振盪洗淨超音波振盪洗淨是一種非接觸式，屬低損傷之微小顆粒去除的洗淨方法高頻超音波會產生空穴效應(Cavitation)，使膜表面的損傷程度變小最常用於單片式隙縫沖洗(SlitShower)，具有去除次微米級顆粒功能TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(3)低TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(4)紫外線洗淨及臭氧洗淨去除有機物及控制基板表面狀態方法有有機溶劑處理法臭氧處理法紫外線照射處理法TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(4)紫外TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(5)氟酸系藥劑處理法及Ar氣體的電漿處理法或離子濺鍍處理法用於處理半導體薄膜、金屬層、摻雜層、歐姆接觸等有損害之劣等自然氧化膜(長於半導體膜表面)TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(5)氟酸TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(6)玻璃基板乾燥方法有旋轉乾燥法氮氣空氣刀乾燥法乾燥空氣吹乾法使用異丙醇的蒸氣乾燥法等TFTArray製程關鍵性技術—

洗淨製程技術(6)玻璃TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(1)化學方式的電漿化學氣相沉積法(PlasmaChemicalVapordeposition,PCVD)α–Si膜絕緣膜等物理方式的濺鍍法(Sputtering)配線電極透明顯示電極等導電薄膜TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(1)化學TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(2)濺鍍法是應用於成長金屬薄膜，主要用途包括閘電極、源電極、汲電極、掃描線、儲存電容電極、信號線、畫像素線等。導電性的靶材是使用直流式濺鍍法半導體、絕緣體的成膜則使用高頻的射頻濺鍍法(RadioFrequencySputtering，RF)。TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(2)濺鍍TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(3)資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(3)資料TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(4)資料來源：顧鴻壽編著，“光電液晶平面顯示器—技術基礎及應用”TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(4)資料TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(5)PCVD是應用於成長閘電極絕緣膜、α–Si:H膜、保護膜等。PCVD基本特性：即使是玻璃基板，仍然可以於低溫成膜可形成缺陷少的薄膜製程的再現性較佳的大面積均勻成膜TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(5)PCTFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(6)TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(6)TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(7)TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(7)TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(8)製程中的主要參數有氣體流量氣體流量比基板溫度反應室氣體總壓力放電電力密度等製程參數的改變將會影響到成膜的速度和成膜的品質。TFTArray製程關鍵性技術—

成膜製程技術(8)製程TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(1)光微影製程技術(Lithography)在洗淨後的基板上塗佈光阻劑後進行預烘焙處理(Pre-Bake)使用紫外線通過刻有圖案之光罩，使光阻劑產生感光的作用TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(1)光TFTArray製程關鍵性技術—

光微影製程技術(2)基本上分為四大項目光阻劑塗佈工程(CoatingProcess)曝光工程(Exposure