1 重庆大学 物理学院，重庆 400044
2 重庆京东方光电科技有限公司，重庆 400700
3 北京京东方显示技术有限公司，北京 100176
在薄膜晶体管（Thin film transistor，TFT）的栅极（Gate）刻蚀制程中，显示区（AA区）和引线区（Fanout区）因布线密度差异而存在刻蚀负载效应，两区域刻蚀程度差异大，刻蚀时间难以确定。抑制栅极刻蚀制程中的刻蚀负载效应，对品质确保具有积极意义。本文分析了湿法刻蚀微观过程，提出增加刻蚀液喷淋流量抑制刻蚀负载效应的方案。将增加喷淋流量的方案转化为调节3个刻蚀腔室（Etch1~Etch3）的刻蚀时间比例。在总刻蚀时间不变的前提下，进行3腔室不同时间比例的刻蚀验证，并对刻蚀结果进行聚类分析。最后，优选出抑制刻蚀负载效应的时间比例，并结合神经网络分析，对结果进行解析。实验结果表明，降低Etch3时间比例，增加Etch2时间比例，刻蚀负载效应可以被抑制。Etch1~Etch3的时间比例由33.33%∶33.33%∶33.33%调整为10%∶80%∶10%，AA区和fanout区刻蚀程度差异由0.575 μm下降为0.317 μm。通过调节3个刻蚀区间的时间比例，可以抑制刻蚀负载效应，缓解不同区域刻蚀程度差异，满足TFT量产需求。
栅极 湿法刻蚀 负载效应 聚类分析 神经网络 gate electrodes wet etch loading effect cluster analysis neural networks
1 重庆京东方光电科技有限公司，重庆 400700
2 重庆大学 物理学院，重庆 400044
3 中国科学院大学 重庆学院，重庆 400714
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（Ioff）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Ioff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Al2O3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Ioff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，Ioff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，Ioff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Ioff增加。由此，可以确定剥离设备造成Ioff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。
薄膜晶体管 光刻胶剥离 Al离子 寄生栅极效应 发明问题解决理论 thin film transitor photo-resist strip al ion parasitic gate effect TRIZ
1 重庆京东方光电科技有限公司, 重庆 400700
2 重庆大学 物理学院, 重庆 400044
3 中国科学院大学 重庆学院,重庆 400714
4 重庆大学 计算机学院, 重庆 400044
5 重庆电子工程职业学院, 重庆 401331
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。
薄膜晶体管 栅极光刻 减压真空干燥 全因子实验 关键尺寸 坡度角 thin film transistor gate lithography vacuum drying full factor experiments DICD Taper
1 重庆京东方光电科技有限公司, 重庆 400700
2 重庆大学 物理学院, 重庆 400044
3 中国科学院大学 重庆学院, 重庆 400714
ITO刻蚀产线由刻蚀设备、中央药液供给系统(Chemical central Supply System, CCSS)、刻蚀液管理系统(Etchant Management System, EMS)3大组件构成。明确组件之间的相互作用, 确认相互作用对刻蚀液浓度的影响, 进而管控刻蚀, 对ITO刻蚀制程至关重要。本文结合重庆京东方ITO刻蚀产线, 探究不同生产模式下刻蚀液各组分浓度的变化, 结合回归分析、因果链和统计方法分析了各成分浓度变化的原因, 并确认刻蚀液浓度变化对刻蚀程度的影响。实验结果表明: 仅CCSS开启, 刻蚀液中酸液浓度增加, 致其刻蚀能力逐渐增强。在CCSS开启的基础上, EMS开启补充水和硝酸功能, 可以保持刻蚀液浓度稳定, 进而延长刻蚀液的使用时间。但是, 在CCSS和EMS补给均开启的模式下, 刻蚀液浓度在初期波动, 然后逐步趋于稳定, 且在浓度波动期间会有一个硝酸浓度偏高的区域, 此区域的刻蚀能力强。该研究为ITO刻蚀液使用时间延长、产品良率提升提供了参考。
薄膜晶体管 湿法刻蚀 ITO刻蚀液 浓度变化 ITO电极 thin film transistor wet etch ITO etchant concentration change ITO electrode
1 重庆京东方光电科技有限公司，重庆 400700
2 重庆大学 物理学院，重庆 400044
3 中国科学院 重庆绿色智能技术研究院，重庆 400714
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。
薄膜晶体管 栅极坡度角 台阶覆盖率 信号线断线 栅极腐蚀 thin film transistor gate profile step coverage data line open gate corrosion
本文通过电学特性测试设备在黑暗(Dark)和光照(Photo)两种测试环境下, 研究了沟道不同a-Si剩余厚度对TFT电学特性的影响。通过调整刻蚀时间改变沟道内a-Si 剩余厚度, 找出电学特性稳定区域以及突变的临界点。实验结果表明: 在黑暗(Dark)环境下a-Si 剩余厚度在30%~48%之间时, TFT器件的电学特性比较稳定, 波动较小; 而剩余厚度少于30%时, TFT特性变差, 工作电流变小, 开启电压变大, 电子迁移率变小; 在光照环境下主要考虑漏电流的影响, 在a-Si剩余厚度43%以内时, 光照 Ioff相对较低(小于Spec 20 pA), 同时变化趋势较缓; 而剩余厚度大于43%时, 光照Ioff增加25%, 同时变化趋势陡峭。综合黑暗和光照测试环境, 在其他条件不变的情况下, a-Si 剩余厚度在30%~43%之间时TFT的电学特性较好, 同时相对稳定。
a-Si剩余量 电学特性 工作电流 漏电流 a-Si remain electrical characteristics Ion Ioff
IGZO-TFT钝化层设计三元复合过孔结构, 出现了20%过孔相关不良。本文以CF4/O2为反应气体, 采用控制变量法, 从功率、气体成分和比例、压力等方面对氧化物TFT钝化层的电感耦合等离子体刻蚀机理进行研究。当钝化层为SiO2或SiNx单组分时, 氧气可以促进刻蚀反应; 随着CF4/O2比例增加, 刻蚀速率先增大后趋于稳定, 并且当CF4/O2=15/8时, 刻蚀速率和均一性达到最优; 与源功率相比, 提高偏压功率在提升刻蚀速率中起主导作用, 同时均一性控制在15%以内; 当压力在4 Pa以内时, 刻蚀速率随着压力的降低而增加。据此分析, 对复合结构SiNx/SiO2、SiO2/SiNx、SiNx/SiO2 /SiNx的刻蚀过程进行优化, 得到了形貌规整、无残留物的过孔, 过孔相关不良得到100%改善。
氧化物TFT 三元复合结构 钝化层 过孔刻蚀 IGZO-TFT ternary composites passivation hole etching
