阵列工艺技术课题

3.8　TFT阵列工艺技术课题

TFT制造工艺中难度最大的就是提高TFT阵列的开口率。提高开口率就是缩小TFT的单元面积，窄化布线宽度，提高TFT阵列基板同CF基板的对盒精度。这里简单介绍提高TFT阵列开口率的几个途径。

提高TFT基板与CF基板的对盒精度是将黑短阵（black matrix，BM）和彩膜直接制作到TFT阵列上，可以消除由于对盒精度不够造成的开口率下降。但是由于该工艺的复杂性提高和工序增加，解决成品率成为主要矛盾。

引进半导体集成电路中运用的微细化技术，可实现数据线和栅极线的精细加工，提高开口率。20世纪70年代半导体集成电路布线精度是10μm，90年代TFT第1代生产线的布线精度是10μm。现在半导体集成电路的布线精度已经达到0.15μm左右。因此，TFT在布线精度方面还有很大的潜力，特别是低温多晶硅技术的成熟，为布线精细化提供了必要的基础。TFT的布线精度达到1μm左右应该不是幻想。

但是，布线窄化必须解决低阻线的问题，否则，由于布线窄化会导致栅线电阻增高，使栅脉冲的延迟时间增加，像素数据输入不足，引起图像对比度低。

提高TFT阵列开口率的另一个途径是称为场屏蔽（field shield pixel，FSP）的像素电极面积扩大化（称为ITO on array技术）。其原理是将低电容率感光性聚合物（organic film）覆盖在TFT阵列上，进行平坦化以后加上透明导电膜形成像素电极，使像素电极的面积扩大到总线上，从而TFT阵列的开口率可以由63%左右提高到约80%。

当然，提高开口率最根本的问题是提高TFT的电子迁移率。把TFT做小了，开口率自然也就提高了。所以多晶硅TFT的开口率远远高于非晶硅。但是大面积激光退火技术在工艺上极具挑战性。如果能够找到直接成膜的高迁移率半导体材料，将从根本上解决高开口率问题。现在用氧化物半导体做TFT的研究工作非常活跃，这是一个值得努力的方向。

其实，所谓开口率的问题，本质上是解决背光源光能利用效率的问题，是一个节能的问题。TFT-LCD采用背光源加彩膜的方案，开口率的提高总是有限的，光能利用率不会超过16%，这也是TFT-LCD技术在未来与主动发光式平板显示器竞争的瓶颈所在，TFT-LCD显示技术最后的王牌是反射式全彩色TFT-LCD显示。

最近LED场序列背光源和自然光光阀研究的发展，是解决TFT-LCD效率问题的另一条途径。