次光刻技术

3.5　4次光刻技术

4次光刻的工艺流程图如图3.29所示。

图3.29　4次光刻循环流程

4次光刻是在5次光刻基础上发展起来的，其中比较重要的变化是将非金属层非晶硅与n^＋非晶硅的光刻和漏极与源极的光刻合并在一起，把ITO膜制作放在最后，通过在保护膜上打接触孔的方法，实现ITO膜与源极的接触。

TFT-LCD的生产工艺的核心技术是基本稳定的，各家的生产工艺大同小异。图3.30所示是TN型4次光刻和IPS/SFT宽视角显示器5次光刻的工艺比较。许多第5代生产线厂家采用5次光刻技术。特别是宽视角屏基本上都是采用5次光刻技术。5次光刻技术主要是把非晶硅层的光刻和漏源极的光刻分开了。宽视角显示器栅极以后的检查非常重要，而TN型没有这个检查。但TN型增加了一个终检，宽视角显示器TFT阵列不需要终检。

图3.30是TN型TFT 4次光刻工艺和IPS/SFT型TFT 5次光刻工艺的比较。IPS/SFT多了一道栅极检查工艺，有源层和漏/源电极的光刻是分开进行的。TN型材料的TFT制作完成后有一道终检工艺，IPS/SFT型材料的TFT不需要这道工艺。

图3.30　4次光刻和5次光刻工艺比较

4次光刻工艺流程如下：

●Lot构成—受入洗净—栅极溅射—第1次光刻（涂光刻胶—曝光—显影检查—线幅测定—栅极湿刻—PR剥离）—剥离后外观检查—线幅测定—栅极段差测定；

●成膜前洗净——第1层SiN_x-CVD；

●成膜前洗净——非晶硅—CVD—n^＋非晶硅CVD；

●成膜前洗净—漏源极溅射—第2次光刻（涂光刻胶，曝光—显影检查—线幅测定—PR形状检查—第1次漏源湿刻—I/PR干刻—线幅测定—第2次漏源湿刻—PR剥离）—剥离后外观检查—线幅测定—D/I段差测定—D检查（自动外观检查）—修复（切断）—沟道干刻—沟道段差测定；

●成膜前洗净—修复（连接）—修复后洗净—保护层SiN_x-CVD第3次光刻（涂光刻胶，曝光—显影检查—线幅测定—接触孔干刻—PR剥离）—剥离后外观检查—接触孔段差测定—导通检查；

●成膜前洗净—像素电极溅射（PI—SP）—第4次光刻（涂光刻胶—曝光—显影检查—尺寸测定—PI—湿刻—PR剥离）—剥离后外观检查—尺寸测定—ITO段差测定—退火前洗净—退火—接触检查—特性检查—Array检查—修复（切断）—外观检查—入库。

下面详细介绍4次光刻工艺。

（1）在准备好的玻璃基板上溅射栅极金属膜（Cr/AlNd），见图3.31。

图3.31　溅射栅极金属膜

（2）经过栅极涂光刻胶—曝光—显影检查—线幅测定—栅极湿刻—PR剥离—剥离后外观检查—线幅测定—栅极段差测定，形成栅极图形，见图3.32。

图3.32　第1次曝光，湿刻形成栅极图形

（3）准备制作3层非金属膜，成膜前洗净，连续生长3层非金属膜：（3-a）栅极SiN_x绝缘层；（3-b）a-Si膜；（3-c）n^＋a-Si膜，见图3.33。

图3.33　连续生长3层非金属膜

再溅射一层漏源极金属膜。在栅极图形上一共形成4层膜，3层非金属，1层金属，然后准备实施第2次光刻。

（4）再溅射一层漏、源极金属膜。在栅极图形上一共形成4层膜，其中3层是非金属膜，1层是金属膜，见图3.34。

图3.34　溅射漏、源极金属膜

（5）在第4层膜上涂光刻胶，见图3.35。

图3.35　在第4层膜上涂光刻胶

（6）曝光，TFT栅极顶部部分采用双缝曝光，控制曝光量在35%，见图3.36。

图3.36　第2次曝光（双缝曝光MASK的结构）

（7）将曝光部分光刻胶剥离。栅极顶部保留了二分之一的光刻胶，见图3.37。

图3.37　剥离曝光部分光刻胶

（8）采用湿刻，刻去多余的源极和漏极金属部分，采用干刻除去多余的n^＋a-Si/a-Si层，见图3.38。

图3.38　第1次湿刻和干刻

（9）采用干刻，除去多余的n^＋a-Si/a-Si层。再对沟道顶部的光刻胶进行干刻，把沟道顶部的金属膜露出来，见图3.39。

图3.39　第2次干刻

（10）线幅测定，检查光刻胶图形形状，进行第2次漏源湿刻，将源极和漏极分开。步骤为：线幅测定-Ｄ/段差测定—D检查（自动外观检查）—修复（切断），见图3.40。

图3.40　第2次湿刻，将源极和漏极分开

（11）干刻n^＋a-Si形成TFT沟道，光刻胶完全被剥离。剥离后进行外观检查，测定沟道段差。

（12）第3次干刻n^＋a-Si，形成非晶硅图形，光刻胶完全剥离，见图3.41。

图3.41　第3次干刻

（13）准备制作TFT保护膜，成膜前洗净，如果有缺陷，进行必要的修复（连接），修复后再洗净，然后CVD制作SiN_x保护层。

（14）形成SiN_x保护膜，见图3.42。

图3.42　形成SiN_x保护膜

（15）涂光刻胶，曝光，显影检查，线幅测定，接触孔干刻，光刻胶剥离。剥离后外观检查，接触孔段差测定，导通检查，见图3.43。

图3.43　第3次曝光、干刻，形成源极和像素电极的接触孔

（16）准备制作ITO膜，成膜前洗净，溅射像素电极透明导电膜ITO最后形成像素电极，见图3.44。

图3.44　制作ITO膜

图3.45　形成ITO电极图形

（17）第4次光刻，涂光刻胶，曝光，检查显影，测定尺寸，湿刻ITO，剥离光刻胶，形成ITO电极图形，见图3.45。剥离后进行外观检查，测定尺寸，测定ITO段差，退火前洗净，退火，检查接触，检查特性，进行阵列检查。在这个进程中，如果发现缺陷，要修复缺陷，再进行外观检查。至此，整个TFT阵列制作完成，流入下一道工序——制屏。