TFT-LCD有机绝缘膜附着性改善研究

TFT-LCD 有机绝缘膜附着性改善研究

刘刚

TCL华星光电技术有限公司

摘要:为了适应TFT-LCD显示屏超高分辨率极细布线的趋势，降低TFT-LCD有机绝缘膜附着性带来的损失，提高产品品质，本文研究TFT-LCD有机绝缘膜附着性改善研究。实验以有机绝缘膜附着性为主，有机绝缘膜附着性的方式，结合有机绝缘膜，具有精确控制有机绝缘膜侧壁切口角度和线宽的粘附能力，以及使用有机绝缘膜的选择优于优于优于优于优于改善表面烧蚀绝缘层，减少了对仪器活性层的干腐蚀，避免氧激活层，防止腐蚀副产品污染孔表面。实验结果表明，干法辅助湿法雕刻可作为消除腐蚀过程中雕刻和残留问题的基础，使有机绝缘膜因孔隙率差而损耗减少73%以上，TFT源泄漏接触电阻降低90%左右，仪器的开态电流增加约15%。干法辅助湿法酸洗是优化应用过程、提高产品性能的一种新方法。

关键词:TFT-LCD；有机绝缘膜附；改善

Abstract: in order to adapt to the trend of ultra-high resolution and ultra-fine wiring of TFT-LCD display screen, reduce the loss of adhesion of TFT-LCD organic insulating film and improve product quality, this paper studies the improvement of adhesion of TFT-LCD organic insulating film. The experiment focuses on the adhesion of organic insulating film. The adhesion of organic insulating film not only combines the accurate control ability of the adhesion of organic insulating film on the profile angle of side wall and the linewidth of organic insulating film, but also takes advantage of the excellent selection ratio of organic insulating film to improve the etching morphology of insulating layer, reduce the damage of dry etching to the active layer of device, avoid the oxidation of active layer and prevent the etching by-products from polluting the opening surface. The experimental results show that dry assisted wet etching can solve the problems of over etching and residue in the etching process, reduce the poor yield loss of organic insulating film by more than 73%, reduce the contact resistance of TFT source drain electrode by about 90%, and increase the on state current of the device by about 15%. Dry assisted wet etching is a new method to optimize etching process and improve product performance.

Key words: TFT-LCD; Organic insulating film; improve

1、前言

在TFT LCD生产过程中，涂层过程中经常出现不同厚度的有机绝缘膜；伴随有机绝缘膜的部分厚度可以很容易地黑白点，摩尔（亮度不均匀性）等。对产品效率产生不利影响，造成严重的生产成本，目前解决有机绝缘膜厚度分布问题是当务之急。

一方面，市场对TFT LCD的图案质量提出了更高的要求，另一方面，随着产品的升级换代，客户对摩尔和黑白点的要求越来越严格；另一方面，随着人们生活水平的提高，对手机、电脑、IT平台的需求也随之增加。越来越高，既追求更高的板透性（TR），又追求更快的板响应、更快的负晶体响应，工厂必须大，局部区域隔膜异质性在负液晶中，更容易变差的容限技术较少；与我司单品相比，负极液晶的快速响应能保持与反应时间相近的正液晶，也能使正液晶提高15-20%的渗透性。

以TFT-LCD有机绝缘膜的粘附性能为例，研究了有机绝缘膜涂层不均匀的影响因素，通过不好的分析和试验检测，找出了使有机绝缘膜更均匀分布的工艺改进，降低摩尔的可能性，降低生产成本，提升TFT-LCD有机绝缘膜品质。

2、实验

2.1样品准备

大尺寸LCD-TV产业，为降低电容，平坦地势以提高产品穿透和降低功耗的目的，通常在TFT侧会用到有机绝缘膜层。为了减少工艺生产成本，在有机绝缘膜工艺过程中希望尽可能的节省制程，如HMDS、Middle bake等，对材料以及工艺制程提出了更高需求。

2.2实验测试分析

HMDS工艺主要是作为PFA材料与基板附着力作用，省略此工艺容易导致PFA peeling，导致产品黑屏、线缺失等不良。PFA peeling主要表现如图1所示，SEM解析确认为PFA显影出现undercut，经过AK冲刷后PFA出现peeling。

通过大量实验证明，基板的前处理对PFA peeling影响较大，当基板接收EUV照射越强，基板更容易peeling。EUV能量越大，PFA与基板的接触角越大，如fig. 1，PFA材料与基板的浸润性变差，越容易出现peeling，如Table 2.

除了通过制程控制来解决这个问题，也可以通过材料配方改善。业界主要通过如下两个方式进行调整：方法一，增加PFA材料与SiNx基板间结合力：硅氧烷-OH增加；方法二，降低显影液界面渗透，增强PFA材料表面疏水性，如图2所示。

通过以上制程工艺以及材料配方共同作用，可以很好的改善在没有HMDS工艺状况下PFA的peeling问题。

able 表1. （膜厚异常）PFA peeling Image

图2 材料与基板的浸润性变差

Table 表2膜厚度

3、TFT-LCD有机绝缘膜附着性改善实验

这个质量改进实验是在TFT LCD工厂进行的，每个实验都使用一个变量进行。改进实验设计，一是考虑到提高基地清洁度；二是在现有基体纯度的基础上提高隔膜均匀性。

3.1 清洗能力提升

如表2所示，水洗不明显，剥离液清洗明显。剥落液的主要成分为任何碱性溶液的20%，去除污垢油渍的能力高，去除水中油渍的能力弱。

表1清洗能力提升测试结果

Split	清洗液	有机绝缘膜附着性发生率
1	水	2.5%
2	剥离液	0.1%

3.2 实验室攻略

如前所述，有机绝缘膜附着性与Test Chamber相关性强。在FT液晶阵列测试生产过程中，滑板可以有效降低白摩尔出现的概率。

表2 Test Chamber Skip测试结果

Split	进Test Chamber	有机绝缘膜附着性发生率
1	是	2.7%
2	否	0.0%

3.3 配向膜涂覆工艺改善

如表3所示，随着传播时间的延长，白蚁发病率明显下降，疗效提高；理论上，采用全扩散后涂膜需要20S，目前TFT液晶涂膜工艺是正常的生产工艺，采用6S左右扩散后涂膜，通过涂膜后添加delay buffer装置，扩散时间延长到60S以上。

表3配向膜扩散时间延长测试结果

Split	扩散时间	有机绝缘膜附着性发生率
1	延长	0.1%
2	不延长	4.1%

如图4和图5所示，在涂层和位置预测之间，Delay Buffer实际上是基板的临时存储库。

图4 Delay Buffer添加位置

图5 Delay Buffer渲染图

4、结果与讨论

通过实验和理论分析，结合薄膜涂层不均匀，可从三个方向进行改进；第一个方向：改善基板和清洁度，第一个方向：提高薄膜应用技术的一致性均匀性，第三个方向：改善板材表面的平整度。

4.1改善基板洁净度

4.1.1提升清洗能力

目前，TFT LCD工厂在涂膜前对油的清洗效果较差。在安装TFT液晶薄膜涂层机之前，上一个工厂有许多检测过程，包括电工控制、维修、检测外来物质，其中浮油很容易蒸发到玻璃衬底上，因此，有必要提高净化区的生产率，增加处理油污的设备或技术。

4.1.2污染源规避及监控

对于可用于增加油污强度的设备，在储油库基础上及时实施油污大气控制；对于易挥发设备的部分，应采取措施防止石油挥发，或探讨用挥发性较低的油代替易挥发油的可能性。

4.2提升配向膜涂覆均一性

参考我司目前的涂装工艺，目前没有明显的空间优化，工艺参数稳定.根据我们的数据，薄膜涂层厚度分布的改进部门不均匀，从薄膜预固化中增加扩散时间，可大大提高层厚分布的均匀性，由于隔膜厚度不均匀，导致负改善。

4.3改善基板平整度

配向膜涂覆在CF （ClolorFliter)基板，IT-FT（断裂列I）的基础上涂有涂层，从我司目前采用的技术来看，TFT表具有与CF主体不同的平滑刻度，目前TFT侧100%的位置效果不佳，与基面对齐一致。如图6所示，CF主板的最上部和最上部都有一个OC层负责优化对齐，而TFT主板上没有这样的层，而切片图中的TFT不平整是CF基板和TFT基板差异较大的原因；因此，在后续产品设计中，基板平整度的提高对具有定向涂层的均匀涂层是有效的。

图6 TFT基板与CF基板的示意图

5、结论

通过对TFT-LCD有机绝缘膜附着性改善的研究，通过改进和优化洗涤工艺，对工艺品进行涂层，可以很好地提高隔膜厚度的均匀性；比较建议提高产品薄膜的均匀性，从而提高产品的效率，降低亏损资本。工艺上，提高洗涤能力，避免污染源，延长配电膜的扩散时间，可提高隔膜厚度的均匀性；理论上可以有效地提高TFT基体平整度时的光圈均匀性。

参考文献

1. 白金超，王玉堂，郭总杰，等.TFT-LCD过孔接触电阻研究[J].液晶与显示，2015,30(3)；432-436.

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