LS制程与技术发展

第8章LTPS製程與技術發展前言低溫多晶矽薄膜電晶體液晶平面顯示器(LowTemperaturePoly-SiliconThinFilmTransistor，LTPSTFTLCD)，乃指其TFT中之半導體薄膜的結晶形態是多結晶(Polycrystalline)，並非是非結晶(Amorphous)的。資料來源：工研院電子所資料來源：工研院電子所Poly-Si/α-Si特性比較α-SiTFTLCD的結構簡單化和畫面高精細化。P-SiTFTLCD是崁入不同功能的IC於玻璃基板上，減少模組工程上所使用IC的數量，換言之，模組接點減少，可靠度提升。資料來源：工研院電子所資料來源：工研院電子所LTPSTFTLCD的特點LTPSTFTLCD的特點，還有載體的移動度(Mobility)為非晶矽的300倍低耗電高亮度高解析度輕薄短小高品質完美的系統整合LTPSTFTLCD的前段製程陣列電路設計(1)LTPSTFT周邊電路的設計必須崁入主陣列電路，整合於同一片基板玻璃上可以減少半導體零組件的使用數量可以減少後段工程組合時接著點的數目使結構簡單化和工程可靠度提高陣列列電電路路設設計計(2)整體體電電路路設設計計時時，，應應考考慮慮低低耗耗電電量量耗電量的值(P)是與頻率(f)電容(C)電壓平方(V²)成比例關係係陣列電路設計計(3)電容值減低的的對策信號線(Busline)的線幅寬寬細線化TFT的小型型化低電壓的對策策使啟動電壓減減低，唯一方方法是開發出出新的驅動法法並使驅動電電壓減低頻率減低的對對策使相對應於影影像畫面產生生變化，促使使驅動頻率變變化，達到低低耗電化陣列電路設計計(4)以一般TFT通道寬度(52μm)和通道長度度(12μm)，及閘氧化化膜的厚度tox=3,500A為代表性性元件。陣列電路製程程(1)大部分TFTLCD製製造公司之LTPSTFT-LCD製程，是是採行頂部閘極(Top-Gate)的TFT電路結結構互補式金氧半半(CMOS)的驅動電電路設計目前主流製程程是需5道光光罩陣列電路製程程(2)Poly-Si薄膜形成成方法，有IC製程的高高溫製程法使用的玻璃基基板材料是耐耐熱性優且價價格較貴的石石英玻璃(Quartz)(尺寸限限於150mm/200mm)利用雷射退火火技術的低溫溫製程法使用與α-SiTFT相同的的不含鹼性離離子之玻璃基基板陣列電路製程程(3)高溫製程或低低溫製程的使使用，取決於於矽薄膜形成成之源極和汲汲極工程中之之摻雜(Doping)工程而定。。陣列電路製程程(4)與α-SiTFT製程相相比較，大部部分的步驟是是相類似的Poly-SiTFT的特徵，有有低溫雷射退火火的結晶化技技術(LaserAnnealingCrystallization)低溫摻雜汲極極技術(LightlyDopingDrain，LDD)氫化處理技術術(Hydrogeneration)陣列電路製程程(5)氫化處理的目目的在於使矽原子的未未結合鍵或未未飽和鍵，能能與氫原子結結合而使其呈呈飽和狀態可獲得得高的的載體體移動動度使電子子訊號號的傳傳送速速度變變快動態畫畫質顯顯示清清晰明明亮。。標準化化製作作過程程(1)標準化化製作作過程程約需需要六六項光光罩步步驟。。陣列電電路設設計工工程：：包含含有TFT陣列列電路路圖案案(Pattern)彩色濾濾光片片圖案案配向膜膜圖案案封合圖圖案等等規劃劃與設設計資料來來源：：工研研院電電子所所資料來來源：：工研研院電電子所所標準化化製作作過程程(2)光罩製製作工工程：：使用電電子束束描繪繪裝置置(ElectronBeamLithographySystem)製作作出主主光罩罩(MasterMask)再利用用微影影技術術(Lithography)複複製工工程用用光罩罩網版版標準化化製作作過程程(3)透明玻玻璃基基板加加工工工程：：一定尺尺寸規規格要要求所所做的的切割割加工工表面精精密度度和平平坦度度的要要求所所進行行的研研磨加加工標準化化製作作過程程(4)洗淨工工程：：分為為陣列工工程前前液晶胞胞工程程前液晶胞胞工程程後等等三大大類標準化化製作作過程程(5)矽薄膜膜形成成工程程：在玻璃璃或石石英玻玻璃上上，TFT電路路通道道(Channel)部部分的的形成成方法法，是是使用用濺鍍鍍(Sputtering)裝置置和低低壓化化學氣氣相沉沉積(LowPressureChemicalVaporDeposition，LP-CVD)裝置置，將將α-Si薄膜堆積積於上再利用結結晶化退退火技術術的加熱熱爐退火火法或雷雷射光雷雷射退火火，將其其多結晶晶化處理理標準化製製作過程程(6)微影曝光光工程：：利用輥輪輪被覆式式(RollCoater)或旋旋轉被覆覆式(SpinCoater)塗塗佈光光阻劑於於光罩基基板(MaskBlank)後作作烘焙處處理(Baking)將光罩基基板上的的膜面圖圖案予以以曝光微微影和顯顯影處理理，形成成所需要要的圖案案標準化製製作過程程(7)蝕刻工程程：在CF和和TFT基板上上，形成成之金屬屬膜、絕絕緣膜和和半導體體膜等過過程中作作為光罩罩圖案所使用的的光阻劑劑必須利利用乾式式(Dry)或或濕式(Wet)蝕刻刻裝置進進行加工工處理，，再利用用濕式剝剝離裝置置(Wet-TypeResistStrippingSystem)將所所剩之光光阻劑，，予以剝剝離處理理並進行行圖案的的檢驗工工作標準化製製作過程程(8)閘極形成成工程：：Poly-SiTFT元件件之閘極極部分的的形成工工程在Poly-Si薄膜膜上利用用CVD或熱熱氧化法法(HeatOxidation)，將將絕緣性性SiO2薄膜形成成於上，，再利用用CVD將閘電電極功能能的Poly-Si薄薄膜堆積積其上標準化製製作過程程(9)雷射退火火結晶化化技術：：低溫Poly-Si結結晶化的的技術主主要是準準分子雷雷射退火火法(ELA)資料來源源：工研研院電子子所資料來源源：工研研院電子子所資料來源源：工研研院電子子所標準化製製作過程程(10)摻雜工程程：為了Poly-Si薄薄膜之源源極和汲汲極層的的低電阻阻化，及及使關閉閉(Off)電電壓值提提高，導導入高濃濃度不純純物的工工程方法：先利用離離子植入入裝置、、雷射摻摻雜裝置置和電漿漿摻雜裝裝置再將不純純物的原原子導入入，再利利用熱或或雷射能能量將不不純物原原子予以以活性化化。資料來源源：工研研院電子子所標準化製製作過程程(11)金屬電極極膜形成成工程：：配線和電電極材料料的選用用，以鉬鉬(Mo)、鉭鉭(Ta)、鉻鉻(Cr)和鋁鋁(Al)等金金屬導電電膜為主主製程以濺濺鍍法為為主流資料來源源：工研研院電子子所資料來源源：工研研院電子子所標準化製製作過程程(12)氫化工程程：為提升Poly-SiTFT之I-V特性關關係將TFT通道區區域的Poly-Si層之未未飽和鍵鍵與氫鍵鍵結合後後呈飽和和狀態，，促使電電場效應應移動度度的提升升一般使用用氫退火爐爐裝置電漿氫裝裝置：所所得之活活性化氫氫原子最最有效標準化製製作過程程(13)透明電極極形成工工程：把開關(Switching)元件件所傳送送之電壓壓信號,傳送於於LC畫畫像素電電極和CF端的的共通電電極上共通電極極材料，，是利用用濺鍍法法將ITO透明明導電薄薄膜形成成於上，，並經由由微影、、蝕刻工工程製作作成所需需圖案LTPSTFTLCD的的後段製製程液晶胞製製程(1)洗淨工程程：洗淨技術術有使用用藥液、、機能水水和紫外外線臭氣氣、毛刷刷、超音音波、超超高音波波(MegaSonic)和高壓壓噴洗等等，其中中以純水水洗淨為為主為了去除除過剩的的水並達達到乾燥燥，有旋旋轉乾燥燥法和空空氣刀乾乾燥法液晶胞製製程(2)配向模形形成工程程：配向模是是有機薄薄膜的材材料，施施以面磨磨處理，，使其上上之液晶晶分子產產生配向向排列作作用一般配向向膜厚度度在500~1,000Å使用的配配向膜材材料有聚聚胺酸(PolyamicAcid)和和聚醯胺胺(Polyimide)，，以聚醯醯胺類為為主利用凹凸凸印刷方方式將數數百Å厚度的配配向層形形成其上上，並在在200-250℃進進行熱硬硬化處理理液晶胞胞製程程(3)面磨配配向(Lapping)處理理工程程：為使配向層層有一定的的方向性排排列，利用用附有毛布布的圓筒狀狀輥輪來回回旋轉液晶胞製程程(4)封合劑印刷刷形成工程程：經配向面磨磨處理後之之Array下基板板和CF上上基板，任任選其中一一片基板之之週邊封合合部，將熱熱硬化型或或紫外線硬硬化型環氧氧樹脂類的的接著劑以以網版印刷刷法或散佈佈法塗佈上上去，然後後進行100ºC左右的烘焙焙處理。液晶胞製程程(5)間隔物(Spacer)散佈佈工程：使上下兩片片基板保持持於5-7μm的液晶胞間間隙，以便便後續液晶晶胞注入工工程進行。。液晶胞製程程(6)貼合附著工工程：封合部分的的形成和間間隔物的散散布等處理理後之Array下下基板及CF上基板板，就其相相互間預先先設定之對對應電極進進行對位處處理(利用用光學式精精密對位)將其相互進進行一邊加加壓一邊加加熱，或照照射紫外線線使其貼合合緊密並達達到硬化處處理液晶胞製程程(7)分割切斷工工程：貼合合硬化後的的每片基板板進行多片片式的分割割和切斷處處理，使其其成為每一一單片的面面板半成品品。液晶胞製程程(8)液晶注入和和封止工程程：將每一單片片面板的半半成品之間間隙空間抽抽成低壓真真空狀態將其置入盛盛有液晶材材料的液晶晶皿容器內內藉由外界常常壓的作用用，利用毛毛細管現象象將液晶材材料填充於於液晶胞的的間隙空間間內然後於注入入口處塗佈佈上紫外線線硬化型樹樹脂類的接接著劑，並並以熱或紫紫外線照射射進行硬化化和封合作作用液晶晶胞胞製製程程(9)偏光光膜膜貼貼合合附附著著工工程程：：外側側分分別別貼貼合合附附著著上上具有有偏偏光光作作用用的的偏偏光光膜膜特殊殊性性光光學學補補償償膜膜增強強功功能能性性的的光光學學薄薄膜膜液晶晶胞胞製製程程(10)點燈燈檢檢查查工工程程：：進進行行人工工目目視視檢檢查查自動動化化精精密密儀儀器器檢檢查查使產產出出的的最最終終成成品品是是無無缺缺陷陷的的資料料來來源源：：工工研研院院電電子子所所資料料來來源源：：工工研研院院電電子子所所資料料來來源源：：工工研研院院電電子子所所資料料來來源源：：工工研研院院電電子子所所資料料來來源源：：工工研研院院電電子子所所資料料來來源源：：工工研研院院電電子子所所專有名名詞(1)準分子子雷射射(ExcimerLaser)：：準分子子是激激發態態的雙雙量體體(Dimer)，，Excimer為為ExcitedDimer的的英文文縮寫寫稀有氣氣體處處於能能量基基態時時是未未結合合的原原子，當形形