平板工艺基础
平板工艺基础
发布日期：2021-07-23 16:56
显示器产业技术正朝着高分辨率、高亮度、低功耗和柔性化快速发展，新型平板显示技术主要包括液晶显示（LCD）、等离子显示 （PDP）、有机发光二极管显示（OLED）和微缩化发光二极管显示（Micro-LED）等几类，其中薄膜晶体管液晶显示屏(TFT-LCD)、有源矩阵有机发光显示器件(AMOLED)和 Micro-LED 属于半导体显示 技术，目前 LCD 和 OLED 显示技术相对成熟。
Micro-LED又称微型发光二极管，是指高密度集成的LED阵列，阵列中的LED像素点距离在10微米量级，每一个LED像素都能定址，单独驱动发光。Micro-LED 微显示器生产制造主要包括衬底外延生长、芯片制造、电路互联键合、性能检测等环节。
OLED的基本结构是在铟锡氧化物（ITO）玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层，发光层上方有一层低功函数的金属电极，构成如三明治的结构。OLED显示包含了TFT背板和发光器件，通过TFT调控的电流通过之后，有机发光器件材料便会有光发出。具体来说，是由TFT控制的导电阳极、再加上一层阴极，中间夹了叠层的空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层结构作为发光器件。
TFT-LCD是以液晶为介质、以薄膜晶体管为控制原件的集大规模半导体集成电路技术和平板光源技术于一体的光电子产品。TFT-LCD显示，整个显示模组包括TFT背板、液晶、彩膜基板、偏光片和背光源，前四者合在一起称为面板。其中背光源提供光的来源；TFT分布于玻璃基板上、 阵列排布，属于LCD当中的关键部件。具体功能是对各个像素的色彩以及具体亮度进行电学控制，所以LCD也被称为TFT-LCD。液晶分子可以视为光阀，通过不同电压调控它的偏转角度得到不同的光，结合彩膜基板上的红绿蓝色阻以及上下偏光片的产生的不同偏振光作用，最终发射出不同亮度和色度的光。
TFT-LCD主要涉及工艺
阵列工艺中PECVD系统内的清洁程度对高分辨率面板十分重要，在腔体清洁过程中常使用NF3做为清洁气体。
溅射工艺在TFT-LCD 生产中，主要用于淀积栅电极，源/漏电极和铟锡氧化物（ITO）像素电极。
干法刻蚀也可以根据被刻蚀的材料类型来分。在Array 制程刻蚀工艺中，按材料分，主要可分为非金属和金属刻蚀。非金属刻蚀有a-Si/n+a-Si/SiNx刻蚀，可概括性的视为Si刻蚀，其刻蚀气体可选用的有SF6及CFx系，一般在LCD制程选用SF6，因为其解离之F自由基较多，反应速率较快，且制程较为洁净；CFx系由于在反应过程中，容易有CH化合物产生，较少被选用，但CFx系可通入O2，通过改变F/C 比例及O与C的结合，减少CFx与F的再结合，增加F自由基来加快刻蚀速率，并可调整Si/Oxide之选择比，制程控制的弹性较SF6要高。金属刻蚀则以Al刻蚀为主，一般采用Cl2作为刻蚀气体，可得到各向同性的化学性刻蚀效果。
刻蚀用的工艺气体
下面将结合TFT器件不同部分所使用的有代表性的干刻工艺气体作简单的介绍。
1． a-Si的刻蚀
刻蚀a-Si层可以采用RIE模式、PE模式和ICP模式，目前一般多采用前两种。PE模式下和RIE模式下采用的反应气体组成分别为：
PE模式： SF6+HCl+He
SF6：F元素的供给源，用来刻蚀a-Si。
HCl：提高对下层物质SiN的选择比。
He：使等离子体均一化。
RIE模式：Cl2+SF6
Cl2：Cl元素的供给源，刻蚀a-Si的主要气体。
SF6：F元素的供给源，用来与a-Si发生反应，辅助刻蚀，提高刻蚀速率。
2． SiN的刻蚀
可以采用RIE模式、PE模式和ICP模式。反应气体的组成可以是SF6+O2，SF6+He或SF6+O2+He。其中：
SF6：F元素的供给源，刻蚀SiN、SiO用的主要气体。
O2：有利于形成Taper角，也可用于光阻的灰化过程。
3． Mo、Ta、MoW的刻蚀
可以采用RIE模式、PE模式和ICP模式，目前一般采用RIE模式和ICP模式。反应气体的组成可以是SF6+O2和SF6+O2+He。其中SF6的作用主要是F元素的供给源，用作Mo、Ta和MoW的主要刻蚀气体。O2的作用是形成Taper角和光阻的灰化。
4． Al的刻蚀
纯Al干刻一般采用RIE模式，Al-Nd合金一般采用ICP模式。反应气体采用BCl3+Cl2。
BCl3：主要用于去除Al膜表面的自然氧化膜（Al2O3）。
Cl2：Al元素的供给源，刻蚀Al的主要气体。
5． ITO的刻蚀
主要采用ICP模式，因为ITO是由铟（In）、锡（Sn）和氧元素构成，所以可以用Cl2或HBr或HI进行刻蚀。反应方程如下
In+3（Cl or Br or I）→InCl3 or InBr3 or InI3
Sn+4（Cl or Br or I）→SnCl4 or SnBr4 or SnI4
6. SiO的刻蚀
主要采用ICP模式，反应气体组成可以是C4F6+H2+Ar或者C4F6+CH2F2+Ar。其中 C4F6：CFX基的供给源。
H2、CH2F2：F离子的去除（F+H→HF↑）。
Ar：Ar本身的活性不强，主要利用离子轰击促进CFX和SiO的反应。
对于干刻工艺，协微NSPW1.5K/3K和NPCR系列尾气处理器通过等离子体火焰产生高温出色分解PFC气体。
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