工艺流程与技术

工艺流程与技术第1页/共89页2a-Si<PS,andprocessKeyprocessofLTPS

LTPSprocessflow目录第2页/共89页3LTPS:LowTemperaturePoly-Silicona-Si<PS,andprocess第3页/共89页4第4页/共89页5a-SiTFT<PSTFT第5页/共89页6第6页/共89页7第7页/共89页8LTPS&OLED第8页/共89页9第9页/共89页10第10页/共89页11第11页/共89页12+doping第12页/共89页13KeyprocessofLTPS第13页/共89页14CVD技术第14页/共89页15第15页/共89页16去氢工艺去氢工艺:

高温烘烤;快速热退火;高温腔体或低能量激光去氢FTIR检测氢含量第16页/共89页17缓冲层作用:1.防止玻璃中的金属离子(铝,钡,钠等)在热工艺中扩散到LTPS的有源区,通过缓冲层厚度或沉积条件可以改善多晶硅背面的质量;2.有利于降低热传导,减缓被激光加热的硅冷却速率,利于硅的结晶第17页/共89页18SiO2,SiO2/SiNx第18页/共89页19四乙氧基硅烷第19页/共89页20

highcost第20页/共89页21TEOSoxide具有低针孔密度，低氢氧含量，良好的台阶覆盖性。第21页/共89页22SiNx:

1.具有高的击穿电压特性

2.具备自氢化修补功能

3.与多晶硅的界面存在过多的缺陷和陷阱，易产生载流子捕获缺陷和阈值电压漂移，可通过SiO2/SiNx克服绝缘层选择广泛应用于非晶硅栅绝缘层SiO2:

1.台阶覆盖性

2.与多晶硅界面匹配,应力匹配第22页/共89页23一般采用SiNx，SiO2,而SiO2/SiNx结构可以得到良好的电学特性，和氢化效果第23页/共89页24第24页/共89页25结晶技术第25页/共89页26ELA(ExcimerLaserAnnel)Sony公司提出，现在大部分多晶硅TFT公司采用linebeam工艺。LineBeamScanmode现在技术：XeF第26页/共89页27晶化效果a-SiP-Si第27页/共89页28PartiallymeltingregimeNear-completemeltingregimeMechanismofELACompletemeltingregime第28页/共89页29MIC&MILC(MetalInducedLateralCrystallization)第29页/共89页30SPC（solidphasecrystallization）第30页/共89页31SPCSPCELA晶粒：200-300nm第31页/共89页32Comparisonofdifferentbackplane第32页/共89页33离子注入技术V族元素(P,As,Sb)III族元素(B,Al,Ga)提供电子,形成N型半导体提供空穴,形成P型半导体半导体掺杂:PH3/H2,B2H6/H2第33页/共89页34离子注入机离子束呈细线状或点状,难以得到大的电流束,采取扫描方式注入,产能低;通过质量分析装置控制注入剂量,均匀度2%离子云注入机离子束线状,电流束较长,产能较高,成本低;通过法拉第杯控制注入剂量,均匀度5%第34页/共89页35LDD方块电阻小于10K欧姆/□方块电阻40K---100K欧姆/□第35页/共89页36LDD作用：抑制“热载流子效应”

以较低的注入量在源极/漏极端与沟道之间掺杂,形成一浓度缓冲区,等效串联了一个大电阻,水平方向电场减少并降低了电场加速引起的碰撞电离产生的热载流子几率注入剂量过少则造成串联电阻过高,使迁移率下降;注入剂量过多则会失去降低漏极端边缘电场强度的功能.LDD第36页/共89页37第37页/共89页38RepairbrokenbondsdamagediniondopingIncreaseconductanceofdopingarea第38页/共89页39氢化处理的目的多晶硅晶粒间存在粒界态，多晶硅与氧化层间存在界面态，影响晶体管电性。氢化处理以氢原子填补多晶硅原子的未結合鍵或未飽和鍵，粒界态，氧化层缺陷，以及界面态，来减少不稳态数目，提升电特性：迁移率，阈值电压均匀性等。氢化处理方法

1.等离子体氢化法：利用含氢的等离子体直接对多晶体和氧化层做处理

2.固态扩散法：SiNx薄膜作为氢化来源，特定温度烘烤使氢原子扩散进入多晶体和氧化层

氢化工艺第39页/共89页40第40页/共89页41第41页/共89页42LTPS的主要设备TEOSCVD激光晶化设备离子注入机快速热退火设备ICP-干刻设备HF清洗机PVD光刻机湿刻设备干刻设备CVD共用产线设备LTPS设备第42页/共89页43OLED蒸镀封装离子注入机AOI快速热退火设备激光晶化设备磨边清洗机第43页/共89页44第44页/共89页45FFS(Fringe-FieldSwitching)&IPS(In-PlaneSwitching)第45页/共89页四月2346LTPS-TNLTPS-OLEDLTPS-IPS第46页/共89页47GateActiveSDPassivationITOPixelPoly（多晶硅刻蚀）CHD（沟道掺杂）M1（gate层）ND（n+掺杂）PD（p+掺杂）M2（SD层）PV（passivation）Via1（过孔1）RE（反射电极）PDL（像素定义层）Spacera-Si工艺Via2（平坦化层）Poly（多晶硅刻蚀）CHD（沟道掺杂）M1（gate层）ND（n+掺杂）PD（p+掺杂）M2（SD层）PV2（passivation）Via1（过孔1）ITO1Via2（平坦化层）ITO2LTPS-IPSLTPS-OLED第47页/共89页48玻璃基板Glass玻璃投入清洗

LTPSprocessflow预处理第48页/共89页49RTASystemOverview

Model：YHR-100HTCSTPort（3个）CSTRobot（1个）Chamber（2个）Coolingstage（4层）第49页/共89页50沉积缓冲层\有源层GlassPECVD缓冲层+有源层有源层缓冲层去氢防止氢爆工艺材料工艺条件Remark缓冲层PECVDSiNx/SiO2有源层PECVDa-Si去氢PECVDheatchamber清洗第50页/共89页51多晶硅晶化Glass晶化多晶硅测量XRD,RAMAN,SEM,AFM,MIC,UVSLOPESpinclean工艺材料工艺条件RemarkSpincleanO3water、BHF、CO2water、H2waterELAXeF(351nm)第51页/共89页52P-Si刻蚀(mask1)Glass光刻DriverareaPixelareaP-channelN-channel干刻P-Si去胶工艺材料工艺条件RemarkP-Si刻蚀p-Si450-500Å第52页/共89页53P-Si刻蚀(mask1)Taper49第53页/共89页54PR沟道掺杂(mask2)B+P-channelN-channelChanneldoping光刻补偿vth工艺材料工艺条件Channeldoping1.B+掺杂

n沟道2.根据Vth结果，调整掺杂类型与区域GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel去胶第54页/共89页55沟道掺杂第55页/共89页56PRN+掺杂(mask3)GlassP-channelN-channelPHX+工艺材料工艺条件remarkN+dopingPHx+IonimplantingDose：1×1014-5×1014(ion/cm2)薄层电阻：103-104Ω/□PHOTOPRpeelingN+doping第3次光刻灰化去胶DriverareaPixelarea第56页/共89页57N+掺杂(mask3)第57页/共89页58GATEInsulatorPECVDGIDriverareaPixelareaP-channelN-channel工艺材料工艺条件SpincleanO3water、BHFGATEInsulatorPECVDSiO2(或SiO2/SiNx双层结构）Spin清洗Glass第58页/共89页59PRPRPRPRGate层（mask4）GlassGate成膜DriverareaPixelareaP-channelN-channel工艺材料工艺条件SpincleanO3water、BHFGATEMoNbSpin清洗光刻PR第59页/共89页60Gate刻蚀(干刻)DriverareaPixelarea工艺材料工艺条件RemarkGATEMoNbGlassP-channelN-channelECCP干刻去胶第60页/共89页61Gate刻蚀(干刻)Taper53GIloss~350ATaper46GIloss~0A第61页/共89页62LDD掺杂Gate掩膜PHX+LDDDopingLDDDopingP-channelN-channel工艺材料工艺条件厂商LDDPHx+IonimplantingDose：1×1013-5×1013(ion/cm2)薄层电阻：104-105Ω/□LDDGlassDriverareaPixelarea第62页/共89页63PR

PRGlassB+DopingP-channelN-channelP+掺杂(mask5)工艺材料工艺条件remarkP+dopingB+IonimplantingDose：1014-1015(ion/cm2)薄层电阻：103

-104Ω/□共4次掺杂：Channeldoping、LDD、N+doping、P+dopingP+doping第5次光刻灰化去胶DriverareaPixelarea第63页/共89页64P+掺杂第64页/共89页65ILD成膜与活化（氢化）GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelBHF清洗ILD成膜活化(氢化）工艺材料工艺条件厂商ILD成膜SiNx/SiO23000Å/3000Å，SiNx/(SiH4,NH3,N2)SiO2(SiH4,N2O)活化(氢化）活化：600℃1-3分钟氢化：380-420℃，30分钟第65页/共89页66Via1(mask6)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel光刻ICP刻蚀去胶工艺材料工艺条件厂商通孔刻蚀

SiO2/SiNx/SiO21000Å/3000Å/3000Å（P-Si过孔深7000Å，gate过孔深6000Å)第66页/共89页67通孔刻蚀第67页/共89页68通孔刻蚀第68页/共89页69SD层(mask7)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelBHF清洗SD成膜光刻ECCP干刻工艺材料工艺条件RemarkSD成膜

Ti-纯Al-Ti

PVD100/200300/4000/700Å台阶覆盖性，腐蚀问题，接触电阻,hillock;SD干刻Metalanneal

350℃40min去胶Metalanneal第69页/共89页70Power↓Ar↓成膜温度↓SD成膜第70页/共89页71SD干刻第71页/共89页72Passivation层(mask8)GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel清洗SiNx成膜光刻ICPorRIE工艺材料工艺条件Remark平坦化层SiNx(mask9)

CVD200

3000ÅRIE均可实现SiNx与Ti选择比去胶第72页/共89页73Passivation层第73页/共89页74平坦化层(mask9)工艺材料工艺条件Remark平坦化层有机膜(mask10)Anneal后2.0umJSRPC405G清洗涂布有机膜光刻GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel第74页/共89页75平坦化层LTPS（TN）LTPS-OLEDLTPS-IPS第75页/共89页76像素电极清洗工艺材料工艺条件Remark反射电极

ITOGlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelITO镀膜第76页/共89页77电极刻蚀(mask10)光刻去胶工艺材料工艺条件Remark反射电极刻蚀

ITOITO:草酸ITO残留CDloss退火湿刻GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelLTPS-TNarray完成第77页/共89页78反射电极清洗Ag镀膜工艺材料工艺条件Remark反射电极

(

ITOAgITO)

Ag:PVD400:1000Å

ITOPVD400:150Å

ITO:粗糙度与功函数,均匀性

ITO/Ag/ITO一次刻蚀GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channelITO镀膜ITO镀膜第78页/共89页79电极刻蚀(mask10)光刻去胶工艺材料工艺条件Remark反射电极刻蚀

(

ITOAgITO)ITO:草酸Ag:铝酸ITO残留CDloss退火湿刻GlassDriverareaPixelareaP-channelN-channel第79页/共89页80电极刻蚀(mask10)第80页/共89页81PDL/Spacer层(mask11/12)forOLED工艺材料工艺条件Remar