薄膜電晶體陣列(TFT-Array)段之製程簡介

相似於半導體製程利用 PVD/ CVD 成膜技術與光學顯影原理，一個典型的非晶矽 (a-Si)薄膜電晶體陣列製程，如圖 2- 5 所示，除了一開始的玻璃基板投入外，主要是 由循環數道的薄膜(thin-film)、黃光(photo)、蝕刻(etching)與去光阻(stripper)等製程所 組成以形成多層微細電路，最後再經由電性測試與檢查以完成 TFT-Array 基板。參考 圖 2- 6 之 a-Si 產品次像素圖案與斷面圖可以了解，除了組成的各薄膜層如閘極、半導 體層、源/汲極、保護膜與像素電極等分別屬金屬層與非金屬層外，包含像素圖案、線 路寬窄與各薄膜厚度等，均是透過薄膜沉積後塗佈一層光阻然後透過曝光、顯影將電 路圖形從光罩上轉移到玻璃基板上，接著進蝕刻區作薄膜的蝕刻然後去除光阻並留下 被光阻保護住的薄膜形成電路，再循環相同原理的步驟所控制及完成的。

由於在設計適用於薄膜電晶體陣列廠之現場排程方法前，必須對其生產流程與特性 有一基本的瞭解，茲將一個典型的非晶矽(a-Si)薄膜電晶體陣列製程各站製作流程簡要敘 述如下：

圖 2- 5 TFT-LCD 陣列基板製作流程【35】

圖 2- 6(a)次像素圖案 圖 2- 6(b)斷面圖結構 圖 2- 6 陣列基板次像素圖案與結構【36】

1. 洗淨(cleaning)：主要以清洗機(cleaner)在每一道製程長膜前利用 detergent 及上下 軟刷清洗、超音波震盪產生氣泡使微粒離開表面或水柱衝擊等物理或化學方式將玻 璃基板上油脂、微粒子或其他污染物去除以確保長膜品質。

2. 薄膜(thin-film)：根據膜質為金屬或非金屬又通常可區分為電漿氣相沉積(PVD, Plasma Vapoured Deposition )與化學氣相沉積(CVD, Chemical Vapoured Deposition)製 程，其中 PVD 製程設備主要利用電漿(plasma, 解離氣體產生各種帶電荷的電子、離 子及不帶電的分子及原子團組成)，藉著解離離子經電場加速而對置放於陰極的靶材 (target)進行轟擊，而經轟擊出之靶材原子隨著擴散過程再被吸附到陽極的玻璃基板 表面沈積成所需的金屬薄膜。另外 CVD 製程設備則將製程氣體通入反應室並利用高 壓周波使其轉變成電漿，製程氣體經解離後形成反應物(含所需薄膜離子)，隨後則 藉擴散作用並吸附於玻璃基板表面發生化學沈積成長為非金屬膜。

3. 光阻塗佈(coating)¹：光阻塗佈的技術主要有旋轉塗佈( spin coating )與線性塗佈

1 TFT-LCD 陣列廠屬於黃光(photo)站之光阻塗佈、曝光與顯影等製程通常會整合成一條整合式連續生產 線(in-line)類似圖 2- 7 晶圓微影製程模組之例子。

(linear coating)等，例如旋轉塗佈的作法是利用離心力的原理滴上適量光阻(photo 考量等會有採用濕蝕刻(wet etching)或乾蝕刻(dry etching)不同的製程原理需求。

濕蝕刻利用不同的化學溶液裡的反應物對未受光阻保護之膜層產生特定的化學

不易控制精準且變異程度較大，易有底切(under cut)現象發生。一般來說控制濕蝕刻 反應的主要參數有︰(1)溶液濃度、(2)蝕刻時間、(3)反應溫度、(4)溶液的攪拌等。

反應性離子蝕刻(Reactive Ion Etching 簡稱 RIE)乾蝕刻是一種非等向性蝕刻 (Anisotropic Etching)，具有很好的方向性(Directional Properties)但選擇性(Selectivity) 比濕蝕刻較差，係將特定氣體解離成各種帶電荷的電子、離子及不帶電的分子及原 子團，相似 PVD 電漿製程的原理利用這些解離離子對薄膜加以轟擊及特定離子同時 的化學反應性蝕刻，達到去除未經光阻保護膜層的目的，其優點為易於控制 CD (critical dimension)蝕刻輪廓及線寬穩定性。

7. 剝離光阻(stripper)：經過蝕刻製程後，利用控制高壓去光阻液(例如成分為單乙醇 銨與單丁醚的混合物)將原本仍覆蓋在基板上面所用於保護所需圖形之光阻去除，之 次電子並加以量測電量的電子槍技術(electron-beam technology) ，及利用與 pixel 間 產生電場使透過 modulator 上之液晶不同透光率反射回來的光線判斷是否有缺陷之 電壓影像光學感應方法(voltage image optical method)。

(2) 雷射修補(laser repair) – 例如利用紅外線雷射具焦方式根據 Array tester 的點位與 defect 資訊來將短路(short)線路切斷的暗點化(dark point)技術使 pixel defect 不明顯，

或以 laser CVD 長膜方式使斷路(open)得以修補維持 TFT-Array 線路正常運作。

(3) 目視檢查(visual inspection) – 藉由將 TFT-Array 基板翻轉各種角度搭配各種適當 光源，使無法藉由電性檢查偵測但會影響視覺效果的不正常光影(mura)現象得以由目 視加以攔檢，透過此 Array 製程結束後的 panel 表面檢查，避免不良品流至 Cell。