液晶材料学科与技术(12)——LCD工艺技术讨论—阵列2.ppt

干刻的方式有 等离子刻蚀 (plasma etching， PE)， 反应性离子刻蚀(reactive ion etching， RIE) 传导耦合等离子刻蚀(inductive couple plasma etching， ICP）等 液晶材料与技术 TFT-LCD设计及制作 等离子刻蚀是利用高能量惰性气体离子轰击被刻蚀物体的表面，达到溅射刻蚀的作用。 因为采用这种方法，所以可以得到非常小的特征尺寸和垂直的侧壁形貌。这是一种“通用”的刻蚀方式，可以在任何材料上形成图形。它的弱点刻蚀速度较低，选择性较差。 传导耦合性等离子体刻蚀的优势在于刻蚀速率高、良好的物理形貌和通过 对反应气体的选择，达到针对光刻股和衬底的高选择比。一般用于对特征形貌没有要求的去胶(ashing，灰化)工艺。 反应离子刻蚀是上述两种刻蚀方法相结合的产物，它是利用有化学反应性气体产生具有化学活性的基团和离子。经过电场加速的高能离子轰击被刻蚀材料，使表面受损，提高被刻蚀材料表面活性，加速与活性刻蚀反应基团的反应速度，从而获得较高的刻蚀速度。 这种化学和物理反应的相互促进，使得反应离子刻蚀具有上述两种干法刻蚀所没有的优越性:良好的形貌控制能力(各向异性)、 较高的选择比、可以接受的刻蚀速率。 因此在干法刻蚀工艺中反应性离子刻蚀得到广泛应用。 液晶材料与技术 基本步骤： （1）将待刻蚀材料置于真空腔的电极板正中央，经由机械泵粗抽真空室到10-20mtorr的真空度。 （2）由涡轮泵细抽真空，到1mtoor以下。 （3）达到高真空后，通入刻蚀气体。 （4）设定射频的功率大小及刻蚀时间 （5）待气压稳定且符合预定刻蚀气压后，启动射频电源。 液晶材料与技术 对于活性离子刻蚀中所使用的气体有几点要求： (1)气体必须能被刻蚀材料表面所吸附，以形成化学键。 (2)材料表面的原子必须能重新排列，以形成化学生成物。 (3)形成的化学生成物必须能够从材料表面被释出。 这3项条件缺一不可，否则刻蚀就不会发生。 液晶材料与技术 刻蚀气体的选择 干刻工艺针对不同的膜，选择的刻蚀气体是不同的。 液晶材料与技术 非晶硅层和n+非晶硅的刻蚀边用四氟化碳(CF4 )、六氟化硫(SF6 )、氯化氢 (HCl)、氦气(He)作为工艺气体，采用反应式等离子刻蚀。 光刻胶的刻蚀（和硅岛刻蚀）采用的气体是氧气和氨气。 沟道刻蚀也采用反应式等离子体刻蚀，气体采用四氟化碳、六氟化疏、氯化氢、氦气。 在接触孔刻蚀中，不同部位的刻蚀量差异大，需要采用刻蚀速率快的传导藕合等离子体刻蚀方式，采用六氟化碳、氦气和氧气(灰化用)作为工艺气体。 液晶材料与技术 二氟化碳(CF2)和氟( F )是四氟化碳等离子体中主要的化学基，氟和非晶 硅膜以及二氧化硅(SiO2)绝缘膜中的硅原子( Si )反应速率相当快，会形成四氟化硅（SiF4 )的挥发生成物，是良好的刻蚀气体。 为了增加刻蚀速率也可以 通入氩气(Ar) ，因为氩原子的质量较大，当获得能量时就会有较大的冲量产生，进而将材料表面的原子键打断，因此增强了物理轰击的作用。 液晶材料与技术 刻蚀步骤 刻蚀的具体过程可描述为如下6个步骤: (1)刻蚀物质的产生。射频电源施加在一个充满刻蚀气体的反应腔上，通过等离子体辉光放电产生电子、离子、活性反应基团。 (2)刻蚀物质向基板表面扩散。 (3)刻蚀物质吸附在基板表面上。 (4)在离子轰击下刻蚀物质和基板表面被刻蚀材料发生反应。 (5 )刻性反应副产物在离子轰击下脱离基板表面。 (6 )挥发性刻蚀副产物和其他未参加反应的物质被真空泵抽出反应腔。 液晶材料与技术 整个过程中有诸多的参数影响刻蚀工艺，其中最重要的是:压力、气体比率、气体流速、射频功率。 另外基板的位置和刻蚀设备的结构也是刻蚀工艺的重要条件。 液晶材料与技术 干刻设备 干法刻蚀系统主要由主控制台，工艺室，电源，工作气体供应系统，环保废气处置系统，真空系统等组成。根据不同的刻蚀要求，系统可以做必要的局部调整。 液晶材料与技术 不同的干刻对象需要采用不同的干刻设备和干刻材料。 液晶材料与技术 湿法刻蚀与干法刻蚀的比较 湿法 干法 加工可控性 侧向刻蚀大 （各向同性刻蚀） 斜度控制容易 （各向异性刻蚀） 均匀性 大型基板不太容易实现均匀性 良 选择性 可以做到很大 比较小 颗粒的影响 比较小 比较大 工艺过程对组件的损伤 小 大（等离子体损伤） 吞吐量（生产效率） 刻蚀速率大 刻蚀速率小，单片出来 多层膜连续处理 困难 通过玻璃基板交换来实现 装置价格 比较便宜 较为昂贵（真空装置） 光刻胶剥离与退火 在TFT工艺中，通过溅射射或者CVD在阵列基板成膜。以光刻胶作为掩膜，通过湿法刻蚀或者干法刻蚀，在膜层上得到所需要的图案。然后去除作为掩膜