TFT-LCD器件氧化铟锡层无退火工艺研究

对TFT-LCD器件氧化铟锡(ITO)层无退火新工艺进行了深入研究,通过将氧化铟锡相变与聚酰亚胺(PI)膜固化过程同步进行,简化了工艺过程,节约了生产成本。采用无退火工艺氧化铟锡膜层的平均电阻值和膜层透过率与传统高温退火工艺下基本相同,可以实现低的电阻值和高的透过率。无退火工艺下PI膜表面平整均匀,氧化铟锡膜与PI膜界面结合良好,无鼓包、麻点等,也没有反应产物生成;经过TFT特性测试发现,无退火工艺比高温退火工艺条件下,无论暗态还是光照状态,开电流没有明显区别,漏电流可降低44%;通过无退火工艺和传统高温退火工艺制备的液晶显示屏的V-T特性相同。

栅极绝缘层工艺优化对氢化非晶硅TFT特性的改善

在TFT小型化趋势下,需要进一步提高氢化非晶硅薄膜晶体管的TFT特性,尤其是开态电流特性。本文结合生产实际,阐述了工艺上改善氢化非晶硅开态电流特性的方法,包括提高单位面积栅绝缘层电容和改善载流子迁移率。实验结果表明,降低高速沉积栅绝缘层的气压和厚度,能有效提高单位面积栅极绝缘层电容。增加低速沉积栅绝缘层的Si/N比及优化氢等离子体处理工艺,可以有效改善载流子迁移率。

钝化层沉积工艺对过孔尺寸减小的研究

为了适应TFT-LCD小型化与窄边框化以及在面板布线精细化的趋势,提高工艺设计富裕量以及增加面板的实际利用率,研究了通过改变钝化层(PVX)的沉积工艺来减小液晶面板阵列工艺中连接像素电极与漏极的过孔(VIA)尺寸的方案,通过设计实验考察了影响过孔大小的钝化层的主要影响因素(黑点、倒角、顶层钝化层沉积厚度,顶层钝化层沉积压力),得出了在不改变原有刻蚀方式基础之上使过孔的尺寸降低20%～30%的优化方案,并对其进行了电学性能评价(Ion:开态电流、Ioff:关态电流、Vth:阈值电压、Mobility:迁移率),从而获得了较佳的减小过孔尺寸的方案,提高了产品品质。

栅极绝缘层和有源层沉积工艺的优化对TFT特性的影响研究

通过对低速沉积的栅极绝缘层(GL层)和低速沉积的有源层(AL层)的薄膜沉积条件进行了优化,分析了沉积AL层的功率,间距等条件的变更对薄膜的沉积速率和均匀性的影响,解释这些工艺条件对I on的影响的本质,确定最佳的沉积AL层的沉积条件;调整了GL层的功率和NH3流量,分析了两者对I on的影响规律并分析了内在的原因。通过对比优化前后的薄膜晶体管(TFT)特性曲线发现,I on提升了32%,开关比(I on/I off)提升了约40%,达到了优化TFT特性的目的。

栅绝缘层过孔的反应离子刻蚀研究

为了适应薄膜晶体管液晶显示器窄边框化以及面板布线精细化的趋势,以及利用较少光刻次数生产出高品质的产品,本文研究了利用反应离子刻蚀栅绝缘层过孔。介绍了栅绝缘层过孔刻蚀的原理,通过实验以及测试研究与分析了刻蚀过刻量、刻蚀反应压力以及刻蚀气体比例等因素对栅绝缘层过孔刻蚀坡度角的影响。实验结果表明:当SF6气体比例为M3、反应压强为p3,制备的栅绝缘过孔坡度角较理想。

过孔刻蚀工艺优化对过孔尺寸减小的研究

为了适应TFT-LCD小型化与窄边框化以及在面板布线精细化的趋势,提高工艺设计富裕量以及增加面板的实际利用率,之前做过钝化层沉积工艺优化来减小液晶面板阵列工艺中连接像素电极与漏极的过孔尺寸的研究.本文在此基础上进行过孔刻蚀工艺的优化,从而最终达到进一步减小过孔尺寸实现TFT-LCD小型化与窄边框化的趋势.通过设计实验考察了影响过孔大小刻蚀主要影响因素（功率、压强、气体比率、刻蚀速率选择比）.实验结果表明,在薄膜沉积优化的基础上可使过孔的尺寸再降低10％～20％.对其进行了良率检测与工艺稳定性评价,最终获得了过孔尺寸减小的方案,并成功导入到产品生产中,从而提高了产品品质.

有源层刻蚀工艺优化对TFT-LCD品质的影响

TFT-LCD产品为现代显示的主流,如何提高其显示品质成为大家普遍关注的问题,尤其近期发现的 过孔发黑（黑点）问题尤为突出,严重影响了产品的良率,降低了产品的品质,文章通过研究发现产生黑点不良的罪魁祸首不是过孔刻蚀的问题,而是有源层刻蚀工艺所导致的,并有针对性地进行了试验设计,分别考察了有源层刻蚀条件、附加一步刻蚀方式对黑点不良的解决效果,根据实验效果附加一步刻蚀方式完美地解决了黑点不良问题,从而将产品的良率提升了3%~4%,而电学性能评价（Ion：开态电流、Ioff：关态电流、Vth：阈值电压、迁移率）和正常条件相比没有异常,从而获得了最终完美的解决该不良的方案,提高了产品品质。

氮化硅在触摸屏中的应用分析(英文)

研究了氮化硅材料在触摸屏领域中的应用,利用等离子体化学气相沉积技术,在一定厚度的玻璃表面沉积不同厚度的氮化硅薄膜。通过理论分析和试验测试的方法得到了氮化硅膜层厚度和折射率对触摸屏透过率以及表面宏观颜色的影响。分析结果表明,氮化硅膜层折射率对触摸屏的平均透过率影响明显,而膜层厚度对触摸屏的平均透过率影响很小,但是膜层厚度的改变对触摸屏特定波长处透过率和膜层宏观颜色影响很明显。在实际生产中可以通过改变沉积条件获得合适折射率及厚度的氮化硅薄膜材料。

高分辨率显示用小孔设计技术

为了满足市场对显示产品高分辨率的要求,需要从产品的设计和工艺各个方面进行优化,其中过孔尺寸和线宽两个因素对阵列基板分辨率影响最大,本文通过相移掩模技术可以实现对过孔尺寸的精确控制,通过在普通过孔上增加一定厚度和透过率的相移层,并对各种参数下过孔的光透过率进行模拟分析,可以获得不同相移层参数对过孔特性的影响,最后提出一种可以获得稳定微小过孔的方法。结果表明,通过对相移层透过率和宽度的控制,可以获得对曝光光强不敏感的稳定微小过孔,曝光量增大一倍乃至数倍的过程中,过孔尺寸始终保持稳定,提高了工艺容忍度。对于模拟中过孔尺寸可以小于设备的4μm分辨极限。通过减小过孔尺寸,可以有效提升TFT显示产品的开口率,实现产品对高分辨率的要求。

栅极绝缘层和有源层沉积工艺的优化对TFT电学特性的改善

对低速沉积的栅极绝缘层和低速沉积的有源层的薄膜沉积条件进行了优化,设定4个实验条件,考察了不同条件下膜层的均匀性,TFT产品的开路电流(Ion)的整体分布规律以及均匀性,Ion的提升比例以及产品的阈值电压,确定条件二为最优条件。对比优化前后产品的栅极偏应力下TFT的转移曲线和高频信号下电容-电压曲线,进一步分析了产品的电学稳定性。研究发现Ion提升了42%,开关比(Ion/Ioff)提升了约70%,优化后的TFT的稳定性优于优化之前,达到了改善TFT特性的目的。

应用低介电材料丙烯酸酯树脂作为TFT-LCD的钝化层材料(英文)

将具有低介电常数的丙烯酸酯树脂作为薄膜晶体管液晶显示器的钝化层整合到阵列基板中。与传统的SiNx薄膜(ε≈7)相比,丙烯酸酯树脂钝化层具有平坦的表面,其低介电常数(ε≈4.5)可以降低器件的RC延迟,这都将有利于提高薄膜晶体管液晶显示器的开口率,从而提高显示器的亮度,降低能耗和制作成本。

不同狭缝与遮挡条设计对TFT特性的影响与规律(英文)

通过对掩膜版上不同狭缝与遮挡条设计与TFT沟道形貌、电学特性相互关系的分析,发现随着狭缝与遮挡尺寸的减小,TFT的电学特性、沟道处光刻胶起伏与最终关键尺寸偏移量都会改善。狭缝的尺寸比遮挡条的尺寸对TFT特性的影响更加显著。考虑到沟道转角处的短路几率问题,小的狭缝与遮挡条尺寸设计更加适合于四次掩膜光刻工艺,转角处的缺陷可以通过调整遮挡条的尺寸来避免。

TFT-LCD画面闪烁影响因子及定量分析方法

画面闪烁(Flicker)是TFT-LCD画面品质评价的重要指标。文章基于ΔVp及闪烁发生机理,通过一系列实验,首先研究了Vcom对闪烁的影响,结果表明Vcom对闪烁具有显著影响;随着闪烁灰阶升高,最佳闪烁呈逐渐减小趋势,常白模式产品最佳闪烁对应Vcom逐渐减小,而常黑模式产品最佳闪烁对应Vcom逐渐增加。其次,研究了VGH、VGL对闪烁影响,结果表明VGH、VGL变化对闪烁均有显著影响;同一闪烁灰阶,VGH增加不会影响最佳闪烁,但对应Vcom逐渐减小,而VGL增加最佳闪烁逐渐减小,但对应Vcom逐渐增加。最后,提出一种可以预测不同灰阶闪烁水平的定量分析方法,通过该方法计算得到的闪烁水平与VESA标准下FMA测试法所得的闪烁值趋势一致,常白模式和常黑模式产品线性相关系数均达0.95以上,证明该方法可以用来预测不同灰阶闪烁水平。这些研究对改善TFT-LCD闪烁问题提供了分析方法和解决思路。

SiN_x:H薄膜沉积条件变更对TFT特性的影响

利用等离子化学气相沉积法连续制备SiNx:H和a-Si:H薄膜。通过电学、光学、力学测试研究了SiNx:H薄膜沉积条件对其界面性能的影响。研究结果表明,过度的富硅化将显著增大体系的界面态,严重影响器件的TFT特性。当SiH4和NH3气体流量比值为7:15时,开关比(Ion/Ioff)可达3.24×107。适当增加功率同样可以提高Ion,但高于31.5W/cm2后,只会严重地增大薄膜的应力。优化SiNx:H的沉积参数,开关比可以提高5.5倍。

栅极坡度角对TFT器件制程的影响

薄膜晶体管(Thin film transistor,TFT)的栅极在截面方向上是一个台阶,栅极绝缘层(Gate Insulator,GI)和源漏极(Source和Data电极,SD电极)依次覆盖于台阶之上,覆盖程度以台阶覆盖率(台阶处GI层水平厚度与竖直厚度的比值)进行衡量。本文结合重庆京东方的HADS产品工艺制程,探究了栅极厚度、坡度角对GI层的台阶覆盖率的影响。同时,在覆盖率的基础上研究了台阶处和非台阶处的SD膜层刻蚀程度差异。结合量产中的不良,分析栅极坡度角、覆盖率、栅极腐蚀等相关不良的关系,并提出相应的良率提升措施。实验结果表明坡度角是影响GI覆盖率的关键因素,且栅极坡度角与GI覆盖率呈负线性关系。当栅极厚度在280~500 nm范围变化时,栅极坡度角每增加10°,GI层台阶覆盖率下降约20%。SD膜层覆盖在台阶上,因台阶的存在造成此处的SD层减薄,最终导致该处的SD膜层刻蚀程度加大。如果栅极坡度角偏大,会导致台阶处GI层减薄或者产生微裂纹,工艺制程中的腐蚀介质会透过减薄的GI层进而腐蚀栅极;此外,偏大的栅极坡度角会导致台阶处的SD电极有断线的风险。通过刻蚀液种类变更、刻蚀液成分微调、刻蚀工艺的优化可以降低栅极坡度角,规避上述良率风险。此外,对于栅极腐蚀型不良,也可以通过调整GI层的成膜参数来提升覆盖率。对于SD电极断线风险,可尝试增加光刻胶粘附力、台阶处SD线加宽等措施规避风险。

真空干燥参数对TFT栅极光刻性能的影响

液晶显示器薄膜晶体管(TFT)的栅极需经光刻工艺制得。在光刻工艺中,除曝光与显影环节外,光刻胶显影后的关键尺寸(DICD)和锥角(Taper)还受到真空干燥参数的影响。为此,文章以干燥制程的慢抽时间、保压时间和底压为自变量,DICD和Taper为因变量,采用全因子实验,研究了真空干燥制程对光刻胶DICD和Taper的影响。结果表明:慢抽时间和底压产生的影响较小,保压时间则是关键参数:随着保压时间增加,DICD增加、Taper降低。这是因为随着保压时间增加,光刻胶中的溶剂挥发总量增加,光刻胶更致密,显影速度下降,导致DICD增加;同时,光刻胶顶部溶剂挥发量增加,顶部感光剂浓度增加,导致顶部侧向显影程度增加,最终造成光刻胶Taper下降。此外,建立了DICD和Taper与保压时间的回归方程,可以预测光刻效果,或者由预期的光刻效果反推出所需的保压时间。此工作可为薄膜晶体管光刻产线的参数优化和产品良率提升提供参考。

光刻胶剥离制程中的寄生栅极效应

在薄膜晶体管(Thin film transistor,TFT)的公共电极制程中,有部分TFT样品的漏电流(I_(off))异常偏高,该部分样品经历同一个光刻胶剥离设备,导致该设备暂停流片,造成产能损失。明确该剥离设备造成TFT漏电流偏高的原因并予以解决,对产能和品质确保具有积极意义。本文首先收集了异常设备剥离液和正常设备的剥离液并分析成分,发现异常设备的剥离液中Al离子含量高。其次,发现TFT的I_(off)会随着在异常设备流片次数的增加而上升。其原因是Al离子在剥离制程生成Al_(2)O_(3)颗粒,该颗粒附着在TFT器件钝化层上形成寄生栅极效应,最终造成I_(off)增加。最后,结合TRIZ输出解决方案,并优选方案进行改善验证。实验结果表明,剥离液中的Al离子浓度由1×10^(-8)上升到2.189×10^(-6)时,I_(off)由3.56 pA上升到7.56 pA。当剥离液中含有Al离子,经历的剥离次数增加时,I_(off)呈上升趋势。钝化层成膜前的等离子体处理功率增强、钝化层膜厚增加可以抑制I_(off)增加。由此,可以确定剥离设备造成I_(off)偏高的原因是剥离液中的Al离子形成的寄生栅极效应,钝化层成膜前处理强化和膜厚增加均可以抑制该效应。

LCD面板TFT特性相关残像研究

残像是影响TFT-LCD画面品质的重要因素,也是发生原因最为复杂的一种不良。本论文提出了一种定量测量残像水平的方法,同时对TFT特性引起的残像不良进行了实验研究,得到了由TFT特性引起的交流(AC)残像发生规律及发生机理。本文通过对比研究残像画面黑白格亮度与TFT漏电流变化曲线,同时结合像素充放电计算公式进行电压差模拟,发现黑白格像素放电差异导致的像素保持电位差异(ΔV>12.5mV)是发生残像的根本原因。根据以上机理,本论文提出了两种方法改善此类残像。第一种是通过改善TFT a-Si成膜工艺减小漏电流(<50pA),同时提升TFT特性的稳定性,可以减小棋盘格画面残像评价导致的TFT转移特性曲线偏移;第二种是通过改变栅压低电平,避开关态时不同显示区域的TFT漏电流差异峰值;以上两种方法均可以有效改善残像(ΔL<0.5cd/m^2)。

全染料系光刻胶在液晶显示器中的应用

为了提升液晶显示器的透过率,优化产品白平衡提升色温,本研究在液晶显示器行业内首次使用了全染料系的蓝色光阻材料,并搭配实际产品,对该材料进行了一系列应用性评价。首先,对材料进行原理性分析,初步评估全染料系材料的透过率和光学稳定性、热稳定性;接着,使用该材料光谱进行初步的色度评估,并搭载产品进行测试。测试结果表明此款全染料系蓝色光阻材料相较于传统颜料、染料混合系蓝色光阻材料,透过率可提升约9%;产品组装背光源后,产品透过率可提升约3%,并且可将某一款特定TV产品的色温提升至10700 K(客户规格10000 K±1000 K),对产品显示性能有较大提升。结合G8.5世代线工艺性测试和产品信赖性评价,可以得出结论全染料系蓝色光阻材料具有更优异的性能,满足量产标准,可在G8.5世代线应用和量产。

ADS液晶面板划痕Mura研究

手指滑动ADS(Advanced Super Dimension Switch)液晶面板的L255画面时,由于按压导致的液晶分子形变和电场作用,滑动位置亮度会降低,表现为留下发暗的按压的痕迹。如果该痕迹在按压5 s后不能恢复,我们称之为划痕Mura(Trace Mura)。本文通过对比5种不同像素设计的液晶面板的滑动按压实验的结果,得到了像素电极设计、驱动电压对Trace Mura的影响;进一步模拟分析液晶分子状态,得到判断不同像素设计的Trace Mura风险的模拟方法。主要结论如下首先,像素电极尾部设计对于Trace Mura改善方面,弧角设计优于切角设计,切角设计优于开口设计;像素电极间距(Space)越小,Trace Mura风险越小。其次,Trace Mura需要在高灰阶电压下按压划动液晶面板才能发生;而发生Trace Mura的液晶面板,可以通过降低液晶面板的电压灰阶来消除按压痕迹。最后,对比液晶分子状态模拟结果,确认在电极末端的液晶分子方位角会发生突变(即向相反方向偏转),模拟的突变角度在-15°以上,预测有Trace Mura风险。