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基于面向高世代tft-LCD线的Cu和COA工艺及其对igzo tft特性影响的研究

基于面向高世代TFT-LCD线的Cu和COA工艺及其对IGZO TFT特性影响的...

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作者：阙祥灯华南理工大学

学位级别：硕士

随着高世代(>G8.5)tft-LCD的建设,未来产品趋势大尺寸、高分辨率及高刷新频率趋势愈加明显,其所需Cu(铜)和COA(Color Filter On Array:将彩色滤光光阻制作在阵列基板上的技术)更加明确,以及未来igzo(铟镓锌氧化物)的引入成为关键。本论... 详细信息

随着高世代(>G8.5)tft-LCD的建设,未来产品趋势大尺寸、高分辨率及高刷新频率趋势愈加明显,其所需Cu(铜)和COA(Color Filter On Array:将彩色滤光光阻制作在阵列基板上的技术)更加明确,以及未来igzo(铟镓锌氧化物)的引入成为关键。本论文着重研究基于高世代tft-LCD线,大尺寸高分辨率及高刷新频率的产品,要求电容电阻延时(RC delay)要更好,因而Cu布线工艺的成为必须。本论文主要从Cu制作工艺上研究得出:随着Cu溅射的功率升高,晶胞大小增大,电阻率减小,此部分在经验上会对大板沉积均一性造成影响;Cu溅射温度的升高,主要影响Cu表明粗糙度,此部分在生产过程中容易形成尖刺(Hillock),造成产品静电炸伤(ESD)高发;Cu溅射压力对Cu晶胞、Cu表明粗糙度、Cu电阻率的影响弱相关。同时研究了 Cu翘曲的影响度:成膜温度>膜厚>玻璃弹性模量。对于Cu工艺的黏附层和阻挡层的厚度选择,黏附层金属Mo趋向偏薄,正常150A厚度即可;阻挡层Mo厚度300A,随着制程效果,可以适量增减。通过干法处理减少CuNx影响,以及通过不使用C12而采用NF3气体蚀刻,以减少CuClx副产物,研究发现不使用C12条件对器件的△Vth变异减小。COA是将RGB色阻制作于阵列基板,可以极大加大像素与扫描线/数据线的距离,采用COA产品可以极大减小Cpg和Cpd电容,极大限度减少金属电阻电容延时。本论文主要从制程面和设计面阐述COA产品特性。制程面:COA产品关键管理参数为RGB堆叠的堆叠高度,而对堆叠高度产生影响的主效益因子是RGB色阻的形貌角度(Taper),角度越缓,堆叠高度越小;而显影时间越短,角度越缓。设计面:Testkey测试RGB色阻设计的补值,选择合适的光罩设计规则,另外色阻设计开孔区,在后续高温制程中有效去除色阻中挥发的气体,避免tft-LCD空气气泡的发生。本文还研究了基于Cu和COA工艺的igzo tft特性,发现igzo tft采用COA制程存在天然优势,器件经过RGB进行多次烘烤后,整体Vth收敛均一性变好,迁移率升高,同时Ioff明显下降,Ion提升。另外因为COA工艺,使得tft可以进行色阻覆盖,隔绝水气能力越强,器件稳定性越佳。

关键词： bce igzo tft Cu布线 Cu溅射参数 COA工艺高世代tft-LCD线 IV特性

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