针对氧化物工艺形成的钝化层通孔柱状不良进行系统研究, 发现通孔柱状不良发生的根本原因, 并找到了有效改善措施。通过对比两种不同设计的通孔出现的差异推测通孔柱状不良可能与膜层结构相关, 对相应的膜层进行去除验证, 确定了通孔柱状不良为1ITO 膜层导致。通过扫描电镜发现1ITO 刻蚀后仍然有小颗粒ITO残留, 对通孔柱状不良提出合理解释。最后在通孔柱状不良形成机理上, 提出了有效改善措施。ITO结晶物无法被刻蚀液刻蚀, 残留的ITO结晶物阻挡SiO2刻蚀, 从而形成通孔柱状不良。ITO一旦结晶, 延长1ITO 刻蚀时间也不能改善柱状不良, 通过降低ITO 厚度可有效减轻通孔柱状不良, 但仍然无法消除, 通过加大钝化层刻蚀反应气体, 可以有效将ITO结晶物反应抽出, 彻底消除通孔柱状不良。

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。

过孔搭接失效一直是TFT-LCD行业中重点改善的不良之一。为了解决该不良, 本文分析了不同刻蚀模式（ICP和ECCP）对过孔形貌的影响, 利用四因子法研究ECCP模式刻蚀参数(压力、偏置/源极射频功率及O2/SF6气体比例)对刻蚀速率和均一性的影响, 并得出ECCP过孔改善的最佳刻蚀参数。结果表明: ECCP模式下, 氮化硅刻蚀过程中物理轰击对GI截面的下沿与Cu接触区域形成损伤后产生的缺陷, 是诱发过孔腐蚀的主要因素, ICP模式无腐蚀。反应腔压力增大刻蚀速率增大, 均一性下降; 偏置射频功率增大, 速率增大, 均一性提高; 源极射频功率增大, 速率变化小, 均一性下降; O2/SF6气体比例对速率影响小, O2含量越高, 均一性越高。为达到PR胶保护GI下沿截面的目的, 反应压力增大到1.7 Pa, 偏置射频功率减小到30 kW, 源极功率增加到30 kW, O2/SF6气体保持比例1∶1后, 增加了氮化硅的刻蚀量, 减小PR胶的内缩量, 避免物理溅射表面损伤; 同时刻蚀速率达到750 nm/s, 均一性达到10%, 腐蚀发生率为10%~0, 使ECCP刻蚀模式对过孔的腐蚀影响得到有效解决。