TFT-LCD-Array-Prozess mit 5 Masken
Der TFT-Prozess mit 5 Masken ist ein Fertigungsablauf für a-Si-TFT-LCD-Arrays, bei dem fünf funktionale Schichtgruppen strukturiert werden: Gate-Metall, aktiver Halbleiter-Schichtaufbau, Source-/Drain-Metall, Passivierung mit Kontaktöffnungen und ITO-Pixelelektrode.
Die wichtigsten Punkte
- Jede Maske definiert durch Beschichtung, Belichtung, Entwicklung, Ätzen und Entfernung des Fotolacks eine funktionale Schichtgruppe.
- Die fünf Masken erzeugen den Transistor, die Signalleitungen, die Schutzschicht und die transparente Pixelelektrode auf dem Array-Glas.
- Die Maskenanzahl ist prozessabhängig; eine IPS-Struktur kann eine zusätzliche Maske für eine gemeinsame Elektrode erfordern.
Auf dieser Seite
- Warum der Prozess beim TFT-Schichtaufbau beginnt
- Maske 1: Gate-Elektrode und Scanleitung
- Maske 2: Gate-Isolator, Halbleiter und ohmscher Kontakt
- Maske 3: Source, Drain, Datenleitung und Kanal
- Maske 4: Passivierung und Kontaktöffnung
- Maske 5: ITO-Pixelelektrode
- Überblick über den Prozess mit fünf Masken
- TFT-Prozesse mit 5 oder 6 Masken
- Technische Quellen
- Weitere Leitfäden zu TFT-LCD-Arrays
Warum der Prozess beim TFT-Schichtaufbau beginnt
Der Array-Prozess lässt sich leichter verstehen, wenn jeder Lithografieschritt mit dem fertigen Aufbau des TFT-LCD-Array-Substratsverknüpft wird. In einem typischen a-Si-Beispiel im TN-Modus enthält das Substrat Gate-Metall, Gate-Isolator, Halbleiter- und ohmsche Kontaktschichten, Source-/Drain-Metall, Passivierung und die transparente Pixelelektrode.
Maske 1: Gate-Elektrode und Scanleitung
Maske 1 definiert die Gate-Elektrode und die horizontale Scanleitung auf dem gereinigten Glassubstrat. Ein beispielhafter Ablauf umfasst Metallabscheidung mittels PVD, Fotolackbeschichtung, Belichtung und Entwicklung, Metallätzen und Fotolackentfernung. Schichtmaterial und Ätzchemie hängen vom Fertigungsprozess ab.
Maske 2: Gate-Isolator, Halbleiter und ohmscher Kontakt
Maske 2 strukturiert den aktiven Schichtaufbau oberhalb des Gates. Gate-Isolator, intrinsischer a-Si-Halbleiter und dotierte N+-a-Si-Schichten für ohmsche Kontakte werden üblicherweise mittels CVD abgeschieden, bevor Lithografie und Trockenätzen die aktive Insel definieren. Dieser Aufbau isoliert das Gate elektrisch und bildet zugleich den Transistorkanal und niederohmige Kontakte.
Maske 3: Source, Drain, Datenleitung und Kanal
Maske 3 strukturiert die Source-/Drain-Elektroden und die vertikale Datenleitung. Nach Abscheidung des Source-/Drain-Metalls und Lithografie definiert das Metallätzen die Elektroden. Anschließend wird das freiliegende N+-a-Si zwischen Source und Drain entfernt, um den Kanal zu öffnen, während der darunterliegende intrinsische Halbleiter erhalten bleibt.
Maske 4: Passivierung und Kontaktöffnung
Maske 4 definiert Öffnungen in der Passivierungsschicht. Die Passivierung schützt den TFT und das Metall der Signalleitungen vor der späteren Prozessumgebung. Die Kontaktöffnung legt den Drain-Bereich frei, der zum Anschluss der Pixelelektrode benötigt wird. Die Ausrichtung der Öffnung und die Kontrolle des Ätzprozesses sind für Kontaktwiderstand und Ausbeute wichtig.
Maske 5: ITO-Pixelelektrode
Maske 5 strukturiert die transparente Pixelelektrode. ITO wird abgeschieden, mit Fotolack beschichtet, belichtet, entwickelt und geätzt. Die Pixelelektrode wird durch die Kontaktöffnung von Maske 4 mit dem Drain verbunden und vervollständigt damit das TFT-Array-Substrat mit fünf Masken.
Überblick über den Prozess mit fünf Masken
| Maske | Hauptschichtgruppe | Elektrische Funktion |
|---|---|---|
| 11 | Gate-Elektrode und Scanleitung | Steuert das zeilenweise Schalten der Transistoren. |
| 12 | Gate-Isolator, Halbleiter und ohmscher Kontakt | Bildet den elektrisch isolierten aktiven Transistor-Schichtaufbau. |
| 1 | Source-/Drain-Elektroden, Datenleitung und Kanal | Führt das Pixelsignal zu und definiert den TFT-Kanal. |
| 2 | Passivierung und Kontaktöffnung | Schützt den TFT und legt den Drain-Kontakt frei. |
| 3 | ITO-Pixelelektrode | Erzeugt das elektrische Feld zur Steuerung des Pixels. |
TFT-Prozesse mit 5 oder 6 Masken
Fünf Masken sind keine allgemeingültige Regel für jede TFT-LCD-Backplane. Ein IPS-Design kann eine zusätzliche Struktur für die gemeinsame Elektrode erfordern, während andere Prozessintegrationen Schichtschritte anders zusammenfassen oder trennen können. Materialien, Bauelementarchitektur, Zuverlässigkeitsziele und Fertigungsmöglichkeiten bestimmen die endgültige Maskenanzahl. Die gemeinsamen Prinzipien der Strukturierung erläutert der Leitfaden zur TFT-LCD-Array-Fotolithografie.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der TFT-Prozess mit 5 Masken?
Es handelt sich um einen Fertigungsablauf für a-Si-TFT-LCD-Arrays, bei dem fünf funktionale Schichtgruppen strukturiert werden: Gate-Metall, aktiver Halbleiter-Schichtaufbau, Source-/Drain-Metall, Passivierung mit Kontaktöffnungen und Pixel-ITO.
Warum kann ein IPS-TFT-LCD sechs Masken benötigen?
Eine IPS-Struktur kann eine zusätzliche strukturierte gemeinsame Elektrode enthalten und damit eine Maske mehr benötigen als ein einfacheres TN-Beispiel mit fünf Masken. Die genaue Folge hängt vom Backplane-Design und der Prozessintegration ab.
Entspricht jede Maske einer abgeschiedenen Schicht?
Nein. Eine Maske kann eine Gruppe von Schichten strukturieren. Im Beispiel mit fünf Masken umfasst Maske 2 den Aufbau aus Gate-Isolator, Halbleiter und ohmschem Kontakt und nicht nur eine einzelne Schicht.
Ist der Array-Prozess mit fünf Masken in jeder Fabrik gleich?
Nein. Die funktionale Abfolge ist ähnlich, doch Schichtmaterialien, Abscheideverfahren, Ätzchemie, Abmessungen und Prozesskontrollen unterscheiden sich je nach Design und Fertigungslinie.
Technische Quellen
- Applied Materials: amorphes SiliziumHintergrundinformationen zu a-Si als Halbleiter für Aktivmatrix-TFT-LCDs.
- AGC: Glassubstrate für TFTsAnforderungen an Displayglas für die TFT-Array-Fertigung.
- Nippon Electric Glass: alkalifreies GlassubstratEigenschaften von alkalifreiem Glas für TFT-Prozesse.
- SID / Wiley: über TFTs aus amorphem Silizium hinausMaterialien und Ladungsträgermobilität im Zusammenhang mit TFT-Backplanes.
Weitere Leitfäden zu TFT-LCD-Arrays
- Vollständiger Fertigungsprozess für TFT-LCD-Arrays
- Aufbau des TFT-LCD-Array-Substrats
- Positiv- und Negativ-Fotolack, Belichtung und Ätzen
- Materialien für die TFT-LCD-Array-Fertigung
- Gate-Elektroden aus Kupfer oder Aluminium
Benötigen Sie Unterstützung bei der Auswahl eines TFT-LCD-Moduls?
Die Details des Array-Prozesses erklären den Aufbau des Panels. Eine OEM-RFQ sollte daraus Modulanforderungen wie Größe, Auflösung, Schnittstelle, Helligkeit, Touch, Umgebung und Lebenszyklus ableiten.
