薄膜電晶體液晶顯示器
製造流程
製造流程
製造流程
Array 段製程
Array 段製程 －各光罩相關流程
Array 段製程 － (i) 洗淨 (Clean)
• 洗淨的目的：
Array 段製程 － (ii) 成膜
Array 段製程 － 化學氣相沉積 (CVD)
• 反應氣體分子由主 氣流 (Main
Stream) 帶至反 應區域 (基板) 附 近。
• 反應氣體分子因濃度差而擴散並穿越邊界層 (Boundary Layer)。
• 反應氣體分子到達基板表面。
• 反應氣體分子吸附 (Absorption) 在基板表面，化學沉 積反應發生 — 沉積膜及副產物 (By-Products)。
• 副產物及剩餘氣體吸解 (Desorption) 離開基板表面。
• 副產物及剩餘氣體穿越邊界層。
• 副產物及剩餘氣體進入主氣流，並由真空系統抽離。
Array 段製程 － CVD 的分類
Array 段製程 － PECVD
• 乃是利用電漿內的高能電子，撞擊製程氣體分 子，斷裂其化學鍵，提高活性，在較低的製程溫 度下於加熱的基板表面形成化學反應，而形成所 需要的固態沉積。
Array 段製程 － PECVD
• 在 TFT 製程中的 PECVD 膜有：
(1)
a-Si (Amorphous Si) : 為半導體層，當 作TFT 開關的通道。
(2)
n
+a-Si : 在 a-Si 的成膜條件中加入 PH
3，形成高電子濃度的通道 (P 為 5 價) ， 作為歐姆接觸 (Ohmic contact)。
(3)
SiN
x(氮化矽) : 當作絕緣層及保護層
(Passivation) ，硬度及抗水氣佳。
Array 段製程 － 各膜層的製程方式
Array 段製程 － 濺鍍 (Sputter)
• Sputter 基本原理：
利用電漿將氬原子 (Ar) 游離成氬離子 (Ar+) 和電 子，再以電場加速氬離子使其撞擊靶材
(Target)，經過動量轉換，靶材原子就會被撞擊出 來，沉積在基板上。
• 選擇氬氣作為撞擊原子的理由：
(1) 化性安定，不和靶材形成化合物。
(2) 質量夠大。
(3) 相對於質量更大的鈍氣元素， 價格較低。
Array 段製程 － 濺鍍
• Sputter 裝置圖
◎ 反應室構造:
(1) 放置金屬靶的陰 電極。
(2) 放置晶片的晶座 (可以接地) 。
(3) 擋板(Shutter)：
將靶材與晶片隔開，使 濺鍍初期的沈積被擋在 擋板上，待機台穩定後 才移開擋板。
◎ 所使用的氣體主要有 氬氣與氮氣。
Array 段製程 － (iii) 微影 (Photolithography)
• 目的：
基板各層薄膜 (PVD 或 CVD) 欲製作之電極圖 案，經由光阻塗佈後，藉曝光機光源透過光罩，
照射至基板上之感光材料，再經顯影等步驟，使 電極圖案轉印至玻璃基板上。
Array 段製程 － 微影製程步驟
Array 段製程 － 微影製程步驟
Array 段製程 － (iV) 蝕刻 (Etch)
• 蝕刻目的：在已經有光阻圖形之基板上，
蝕刻出所需求的圖形。
Array 段製程 － 濕蝕刻 (Wet Etch)
• 利用薄膜與特定溶液間所進行的化學反應，
來去除未被光阻覆蓋的薄膜。
◎ 優點：製程單 純，產量速度快。
◎ 缺點：等向性 蝕刻 (Isotropic
Etch)，會產生底切
現象 (Undercut)。
Array 段製程 － 濕蝕刻
• 裝置：
Array 段製程 － 乾蝕刻 (Dry Etching)
Array 段製程 － 乾蝕刻
• 蝕刻非金屬材質 ( 如 SiN
x，a-Si ，n+a-Si )：
Array 段製程 － (V) 剝膜 (光阻去除)
• 目的：
已經蝕刻出所需求之圖 形的基板，將覆蓋於圖 形上之光阻去除以便進 行後續工程。
• 裝置：
Array 段製程 － 五道光罩製程
Array 段製程 － Array 組成材料
Array 段製程 － 膜層厚度
Array 段製程 － 現場 (華映)
Cell 段製程
Cell 段製程
Cell 段製程
Cell 段製程 － 清洗工程 (Cleaning)
• 藉助洗淨過程來避免製程中的不確定性。
• 清洗工程主要目的，是對下列四種危害製程良率的 污染源予以隔絕：
(1) 有機污染：像是人體的皮膚、油脂、化妝品、
空氣中的油氣、生物的污染源…等等。
(2) 無機污染：人體的汗、顏料、塵埃、金屬屑…
等等。
(3) 工程污染：搬運、裝置運轉、包裝紙材、製程 殘留物…等等。
(4) 表面變質。
Cell 段製程 － 清洗工程
• 清洗工程主要方式：
(1) 乾燥方式：(a) 旋轉乾燥 (Spin dry) ； (b) 風 刀式乾燥 (Air knife) ； (c) IPA 轉換法。
(2) 物理方式：(a) 毛刷(Brush) ；(b) 旋渦凹陷
(Cavitation Jet) ；(c) 超音波 (Ultra-Sonic) ；(d) 百萬頻率超音波 (Mega-Sonic) 。
(3) 化學方式：(a) 稀氫氟酸 (Dilute HF) ；(b) 異 丙醇 (IPA) ；(c) 臭氧水 (Ozonized pure
water) ；(d) 紫外線- 臭氧 (UV- Ozone) 。
• 風刀式洗淨 (Air Knife) ：利用風力將水 吹除。
Cell 段製程 － 清洗工程
• 旋渦凹陷洗淨
(Cavitations Jet;
CJ) ：使用高壓 水柱清除基板上 之不潔，利用空 氣與水混合後，
在基板表面產生 氣體爆破。
Cell 段製程 － 清洗工程
• MS 洗淨（百萬頻率超音波，Mega-Sonic) ：使用 超音波產生器震盪清除不潔。
(1) 25℃下，音速 C = 1500 m/sec，以頻率 f = 1 MHz，λ/2 = 0.75 mm
(2) 產生 Cavitations 音波強度 ≧100 W/cm2。 (3) 超音波在 1 MHz 產生之加速度為重力加速度 之 100,000 倍。
Cell 段製程 － 清洗工程
• 紫外線- 臭氧洗淨 (UV - Ozone) ：去除基 板表面有機污染。
Cell 段製程 － 清洗工程
Cell 段製程 － 配向膜與配向
Cell 段製程 － 配向膜
• 配向膜是控制 LCD 顯示品質的關鍵材料，用於液晶顯 示器上下電極基板的內側，目的在控制液晶分子排列 方向。配向膜材料主要成份為聚亞醯胺 (polyimide) 樹 脂，LCD 業界簡稱為 PI。
• 以印刷方式製作配向膜：PI (Polyimide) 經由 A 輪轉印 到 P 輪的凸版上，再經由凸版均勻的將 PI 液塗佈在基 板上。
• 將硬烤完成的基板，運用布毛以及設定精準的
Roller Stage 進行配向。將配向膜刷出溝槽狀的痕 跡，期使液晶分子能夠循一定的方向、角度 (預傾 角) 傾斜。
Cell 段製程 － 配向(Rubbing)
Cell 段製程 － 配向
Cell 段製程 － 框膠塗佈 (Sealant Printing)
• 框膠的目的：黏合上下基板並阻隔液晶。
• 銀膠的目的：導通上下板共電極 (common electrode) 。
Cell 段製程 － 間隔劑散佈 (Spacer Spraying)
• 目的：
形成上下玻璃間固定的間隙，穩定液晶層厚度。
LCD 用玻璃厚度僅 0.6 ~ 0.7 mm，面板越大，就 越顯示出間隔劑重要性。散佈均勻與否肉眼難以判 斷 (間隔劑粒徑一般在 3 ~ 7um) ，需借助間隔劑 檢查裝置判斷。間隔劑的材料有塑膠或二氧化矽，
而二氧化矽價格較高。
Cell 段製程 － 間隔劑散佈製程
• 如要將間隔劑在玻璃基板上均一分佈，需要使用
「間隔劑散佈裝置」。此一散佈有採用與酒精混 合而散佈之方式，此為濕式方式。也有採用利用 氣流散佈之乾式方式。由於濕式有環保問題，所 以逐漸改採用乾式方式。
Cell 段製程 － 貼合(Attachment) 與
組立(Alignment)
Cell 段製程 － 熱壓著(Hot Pressure)
Cell 段製程 － 面板 (Panel) 後段製程
Cell 段製程 － 液晶面板切割選取
Cell 段製程 － 切割 (Scribe) 與
裂片 (Break)
Cell 段製程 － 液晶注入
(LC Injection)
Cell 段製程 － 液晶注入
Cell 段製程 － 液晶注入
• 傳統 LCD 的液晶注入方式，是在上下玻璃對組之 後以毛細原理將液晶慢慢吸入，這種灌液晶方法的 缺點是非常耗時且浪費液晶。
• 新的滴下式液晶注入法則是在先將液晶直接滴在玻 璃上，然後在進行上下玻璃的對組，這種新的製程 可以大幅節省灌液晶的時間與液晶材料，尤其在超 大尺寸面板具有絕對的優勢。以三十吋面板為例，
傳統灌液晶方式灌一片大約需要五天的時間，
ODF 只需要兩個小時，並且節省約 40% 的液晶材 料。
Cell 段製程 － 磨玻璃
• 由於市場對於攜帶型電腦更輕薄的需求，磨玻璃 技術提供了一個降低攜帶式電腦重量及厚度的方 法。
• 藉由研磨薄膜電晶體及彩色濾光片玻璃，可有效 的降低此兩玻璃的重量及厚度，更可以對廣大的 可攜式電腦市場提供更輕薄液晶面板。
• 磨玻璃製程是於母玻璃接合， 裂片及液晶注入後 施行，經過研磨的玻璃可進行模組組裝來完成整 個製程。
