发布时间 : 星期六 文章第五代低温多晶硅薄膜晶体管液晶显示器件(LTPS TFT-LCD)项目环境影响报告书（简本） - 图文更新完毕开始阅读
低温多晶硅（Low Temperature Poly-silicon；LTPS，以下以LTPS代称）是平板显示器领域中的又一新技术。继非晶硅（Amorphous-Silicon，以下以a-Si代称）之后的下一代技术。
传统的非晶硅材料（a-Si）的电子迁移率只有0.5 cm2/V·S，而低温多晶硅材料（LTPS）的电子迁移率可达50～200cm2/V·S，因此与传统的非晶硅薄膜电晶体液晶显示器（a-Si TFT-LCD）相比，低溫多晶硅TFT-LCD具有更高解析度、反应速度快、亮度高(开口率aperture ratio高)等优点，同时可以将周边驱动电路同时制作在玻璃基板上，达到在玻璃上集成系统（SOG）的目标，所以能够节省空间和成本。低温多晶硅（LTPS）与非晶硅（a-Si）相比优点如下：
1、 把驱动IC的外围电路集成到面板基板上的可行性更强； 2、 反应速度更快，外观尺寸更小，联结和组件更少； 3、 面板系统设计更简单； 4、 面板的稳定性更强； 5、 解析度更高。
表3.3-1 非晶硅（a-Si）与低温多晶硅（LTPS）特性比较 TFT电性 TFT元件面积 耐冲撞强度 耐扭强度 周边接点数 PCB数量 TAB-IC数量 电容零件数 非晶硅（a-Si） 0.3~0.7 cm2/V·S 1 180G 约1000次 4000个接点 2片 Scan：3个；Data：10个 270个 低温多晶硅（LTPS） >100 cm2/V·S 约1/2 300G >10000次 ＜200个接点 1篇 无 195个 3.3.2工艺流程及产污环节分析
LTPS TFT-LCD 工程与现有的非晶硅TFT-LCD生产工艺主体工程相同，均包括阵列工程、彩膜工程、成盒工程和模块工程(见图3.3-1)。两者不同点体现在阵列工程，其他工序，如彩膜工程、成盒工程以及模块工程，生产工艺基本相同。
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阵列工程 成盒工程 彩膜工程 图3.3-1 液晶显示器生产工艺流程简图
模块工程 LTPS TFT-LCD阵列工程是制作TFT薄膜晶体管阵列基板（即下玻璃），包括玻璃基板清洗、薄膜（CVD、溅射）、多晶硅清洗、准分子镭射激光退火、光刻（涂胶、曝光、显影）、烘干、刻蚀（干法刻蚀、湿法刻蚀）、剥离、掺杂、退火、检查等工序，简化工艺流程见图3.3-2，图中标虚线的图框表示LTPS TFT-LCD与非晶硅TFT-LCD生产工艺不同之处。
玻璃基板
清洗 检查 注：虚线框代表新增工序，实线框代表现有工程工序 图3.3-2 TFT薄膜晶体管阵列工程生产工艺流程
清洗+激光退火 CVD/溅射 涂胶 快速加热回火 曝光 显影 烘干 退火 掺杂 (沟道, N型) 剥离 刻蚀 P型掺杂 具体的生产工艺以及生产原理如下： (1) 清洗
对于无论是非晶硅TFT-LCD还是多晶硅TFT-LCD生产，清洗都是非常重要的一道生产环节，目的是清除玻璃面板表面的尘埃颗粒、残留的有机物和吸附在表面的金属粒子。对于非晶硅TFT-LCD生产，清洗包括有玻璃基板的清洗、化学气相沉积后的清洗、溅射金属膜后的清洗、剥离时清洗以及成盒过程的清洗等，最主要的清洗方式是将玻璃面板沉浸在液体槽内或使用液体喷雾清洗，通常使用特殊过滤和纯化的半导体级化学试剂、有机溶剂和高纯水等作为清洗剂。在所有的清洗过程中，高纯水的用量最多，其他还包括使用碱性表面活性剂等清洗剂。
对于LTPS TFT-LCD生产来说，除了非晶硅TFT-LCD中需要清洗的环节外，还需进行多晶硅清洗，包括有ELA前的清洗、栅电极绝缘层前的清洗、源/漏电
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极前的清洗。多晶硅清洗最主要的清洗方式是使用DHF液体喷雾清洗。由于LTPS生产对多晶硅表面污染要求非常严格，因而通常使用特殊过滤和纯化的半导体级化学试剂（DHF）、有机溶剂和高纯水等作为清洗剂。
(2) 化学气相沉积(CVD)
化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition，CVD)原理：以单独的或综合的利用热能、电浆放电、紫外光照射等形式的能源，使气态物质在固体的热表面上发生化学反应并在该表面上沉积，形成稳定的固态物质膜的工业过程。
而化学气相沉积(CVD)技术是半导体集成电路中最基本也是最重要的长薄膜方法之一。在半导体集成电路中使用的薄膜材料如介电质膜、半导体膜、导体膜等，几乎都能用CVD的技术备制。
在CVD的反应中，任何参与反应的气体分子的分解都需要一定的激发活化的能量，电浆增强化学气相沉积法是反应气体从辉光放电等离子场中获得能量，激发并增强化学反应，从而实现化学气相沉积的技术。
PECVD中用的发光放电等离子体属于非平衡等离子体。在此类的等离子体中，自由电子的绝对温度通常比平均气体温度高1到2个数量级，这些高能电子撞击反应物气体分子，使之激发并电离，产生化学性质很活泼的自由基团，并使硅的表面产生更为活泼的表面结构，从而加快了低温下的化学反应。在CVD工序中的反应器中，反应气体流入反应室，大部分发生反应消耗，并产生废气，未反应的气体由于混入废气，成分复杂，难以再回收利用，因此，这些气体将连同废气，最终以有害废气的形式先通过生产区内设备端除害设备进行燃烧处理后，剩余尾气再通过废气洗涤塔湿式处理后排放。
化学气相沉积：
--通过化学反应
--利用射频电浆提升效率
系统清洁方式：NF3与RPSC
--三氟化氮高效率分解
--对反应器零件无离子轰击现象
微波分离式电浆(等离子)
供应器(仅清洁用) 进气 电浆 玻璃基板 阻热式承载板 间距控制
图3.3-3 化学气相沉积示意图
射频 13.56 MHz
(仅沉积使用)
气体分散板
基板周边遮蔽框
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(3) 溅射
物理气相沉积技术(Physical Vapor Deposition)，如其名称所示，物理气相沉积主要是一种物理制程而非化学制程。
此技术一般使用氩等惰性气体，经由在高真空中将氩离子加速以撞击溅镀靶材后，可将靶材原子一个个溅击出来，并使被溅击出来的材质(通常为铬、铝、钛或其合金)如雪片般沉积在玻璃表面。
制程反应室内部的高温与高真空环境，可使这些金属原子结成晶粒，再通过微影图案化(patterned)与蚀刻，来得到半导体元件所要的导电电路。
薄膜沉积： -氩气轰击靶材释出原子 -原子在玻璃表面形成晶格 结构： 玻璃采用立式方式沉积，除了铝材有可能使 用水平方式 反应式溅镀(氧化铟锡)： ITO ITO H2O 或 O2 靶材
靶材(ITO,Ti 或Al)
磁场
玻璃基板
真空环境
图3.3-4 溅射示意图
(4) 光刻(涂胶、曝光和显影)
所谓的光刻术，简单的说就是希望将设计好的线路图形， 完整且精确地复制到玻璃基板上。面板厂首先需将设计好的图形制作成光罩(photo mask)，应用光学成像的原理，将图形投影至玻璃基板上。由曝光机光学系统的光经过光罩透明区域的部分，成像在基板表面。基板表面事先需经清洁处理，再涂抹上类似底片功能的感光化学物质，称为光刻胶(photo resist)。通过光罩的光线到达基板表面的光会与光阻剂产生反应，通常我们称此步骤为曝光。曝光后的基板需再经显影步骤，以酸碱中和的化学方式处理基板上曝光与未曝光的光阻剂，即可将光罩上的图形完整地转移到基板上，然后接续其他的制程。
此外为了增强光刻胶在玻璃基板表面的附着力，通常在基板清洁后，涂胶前会先以HMDS(HMDS-HexaMethylDiSilazane)作一次涂底制程，并于光刻液涂布
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