3.5.1 阵列制造技术

如图2-23所示，LCD阵列制造过程是一个成膜工艺与光刻工艺多次重复的过程。阵列制造的关键是成膜、曝光、刻蚀及剥离。以5道掩模版（Mask）工艺为例，根据成膜的先后顺序，依次分为G工程、I工程、D工程、C工程和PI工程。G工程形成扫描线（Gate）相关的图案，I工程形成TFT沟道用硅岛（Island）图案，D工程形成数据线（Date）相关的图案，C工程形成接触孔（Contact Hole）图案，PI工程形成像素电极。每形成一层薄膜图案，就需要一张掩模版。每形成一层薄膜图案，就需要进行一次光刻胶的图案处理，所以，5Mask工艺也称为5PEP（Photo Engraving Process）工艺。

图3-23 阵列制造流程循环示意图

G工程主要包括PVD成膜（G-Sputter）、光刻胶涂布（G-PR）、金属湿法刻蚀（G-WE）、光刻胶剥离（PR剥离）等重要工艺。投入的玻璃基板经过洗净处理后，进入G-Sputter工程，溅射形成一定厚度的G金属层。接着，在G金属层上涂布一层正性光刻胶PR，用G层对应的G-Mask进行曝光处理。被光照射到的P R接触显影液后，溶于显影液，P R被去除。没有被光照射到的PR留下。PR被去除的地方，用刻蚀液处理后，相应的金属也被去除掉，只留下没有被光照射到的PR及其下面的金属图案。最后把基板放入剥离液，溶解剥离掉剩余PR，只剩下所需的G金属图案。

I工程主要包括CVD成膜（第一层SiNx-CVD和3层-CVD）、光刻胶涂布（I-PR）、干法刻蚀（I-DE）、光刻胶剥离（PR剥离）等重要工艺。G工程结束后，进行I工程的成膜前洗净。首先，利用CVD成膜工艺生成第一层SiNx薄膜。接着再进行洗净，然后连续采用CVD成膜工艺生成第二层SiNx薄膜、本征a-Si薄膜和n+a-Si薄膜。先后形成的SiNx层，因为形成于G金属层上，所以简称为G-SiNx层。分两层成膜，可以有效降低针孔（pinhole）现象。G-SiNx层上的a-Si薄膜先采用低速成膜，获得电子迁移率较高的TFT前沟道。然后采用高速成膜，提高生产节拍。本征a-Si和D层金属之间的接触势垒较大，所以引入n+a-Si薄膜层来减小接触电阻。在沉积a-Si前通常对衬底用H₂等离子体处理，目的是在衬底上预沉积一层H原子，增强Si原子和衬底的浸润性。另外，界面也是缺陷和杂质离子容易聚集的地方，所以经常需要对界面进行等离子处理。3层CVD成膜结束后，涂布一层PR。在用I-Mask进行曝光和PR显影处理后，硅岛处的PR保留下来，下面的n+a-Si和本征a-Si也保留下来，而其他地方的a-Si薄膜经过干刻处理后被完全去除。最后，把PR剥离就留下所需的I层图案。对于IGZO TFT阵列基板，I工程类似G工程，但一般用干刻形成IGZO图案，并在IGZO上下层用SiO₂薄膜保护。

D工程主要包括PVD成膜（D-Sputter）、光刻胶涂布（D-PR）、金属湿法刻蚀（D-WE）、沟道过刻蚀（CH-DE）、光刻胶剥离（PR剥离）等重要工艺。I工程结束后，进行D工程的成膜前洗净。然后溅射形成D金属层。D金属成膜结束后，涂布一层PR，并用D-Mask进行曝光。TFT源漏极对应的PR和D端子对应的PR没有被光照射，经过PR显影后，这里的PR会留下来。然后，经过湿刻处理，没有被PR保护的D金属层被完全去除。D金属图案形成后，还要把沟道的n+a-Si薄膜去掉，然后还要刻蚀掉一部分本征a-Si薄膜，也就是沟道过刻蚀工艺。最后，把PR剥离留下所需的D层图案。

C工程主要包括CVD成膜（PA-CVD）、光刻胶涂布（C-PR）、干法刻蚀（C-DE）、光刻胶剥离（PR剥离）等重要工艺。D工程结束后，进行C工程的成膜前洗净。先用CVD方式形成PA-SiNx层，作用是把裸露在外的D金属图案和TFT沟道保护起来。接着，在PA-SiNx层上涂布一层PR，并用C-Mask进行曝光。C-Mask是一张反版，需要接触孔图案的地方才让光透过。所以，只有连接像素电极的地方和端子处的PR会在光照射后，经PR显影被去除掉。然后，经过干刻处理，把这些没有用PR保护的PA-SiNx层完全去除。最后，把PR剥离留下所需的C层图案。

PI工程主要包括PVD成膜（PI-Sputter）、光刻胶涂布（PI-PR）、金属湿法刻蚀（PI-WE）、光刻胶剥离（PR剥离）、退火等重要工艺。C工程结束后，进行PI工程的成膜前洗净。PI工程的工艺类似于G工程和D工程。先溅射生成ITO薄膜，然后涂布PR，接着用PI-Mask曝光，需要留下ITO图案的地方光被挡住，PR显影后只有这里的PR被保留下来。没有PR保护的地方，经过湿刻处理后，ITO薄膜被完全去除。最后，把PR剥离，就留下所需的PI层图案。PI层图案是阵列制造的最后一道PEP工艺，完成PI工程后需要对整个阵列基板进行退火处理。