TFT元件結構及原理TFT廠生產部ARRAY課教育訓練教材吳英明 編製2021/6/71 TFT-LCD的面板構造2021/6/72 G1G2G3GmGm-1S1S2S3Sn-1 SnSource 線儲存電容Gate 線液晶電容TFTArray面板說明comITOCLC2021/6/73 單一畫素結構AA’BB’AA’TFT儲存電容(Cst)BB’GDSLW2021/6/74 G1G2G3GmGm-2Gm-1S1S2S3Sn-2 Sn-1 SnArray 面板示意圖2021/6/75 1.因TFT元件的動作類似一個開關(Switch)，液晶元件的 作用類似一個電容，藉Switch的ON/OFF對電容儲存的 電壓值進行更新/保持2.SW ON時信號寫入(加入、記錄)在液晶電容上，在以外 時間 SW OFF，可防止信號從液晶電容洩漏3.在必要時可將保持電容與液晶電容並聯，以改善其保持 特性保持電容TFT元件加入電壓液晶2021/6/76 1.上圖為TFT一個畫素的等效電路圖，掃描線連接同一列 所有TFT閘極電極，而信號線連接同一行所有TFT源極 電極2.當ON時信號線的資料寫入液晶電容，此時，TFT元件成 低阻抗(RON)，當OFF時TFT元件成高阻抗(ROFF)，可防 止信號線資料的洩漏。
3.一般RON與ROFF電阻比至少約為105以上掃描線信號線RONROFF液晶保持電容GDS2021/6/77 認識 TFTGDSDSG1. TFT為一三端子元件2.在LCD的應用上可將其視為一開關3.為何要採 Inverted Staggered 之結構？DSG2021/6/78 TFT元件的運作原理(1)Vgs>Vth：訊號讀取DSGGDSCLCcomG GD DS SV VGSGS > V > VththV VSDSDDSGTFT元件在閘極(G)給予適當電壓(VGS>起始電壓Vth ,註),使通道(a-Si)感應出載子(電子)而使得源極(S)汲極(D)導通 【註】：Vth 為感應出載子所需最小電壓 2021/6/79 TFT元件的運作原理(2)VgsVth則ON,當VGSVth：形成感應通道Ids=1/2unCox(W/L)[(Vgs-Vth)Vds-Vds2]三 Vgs>Vth&Vgd
2.在T1時域(水平選擇期間)TFT ON，畫素電極電位VP會被 充電至信號電位VID 在T2 時域(非選擇期間)TFT OFF， 在OFF的瞬間，VP會下降△V，此△V的大小與TFT元件 的閘極與汲極間的寄生電容CGD有關，因此在設計與製 程元件時盡量避免寄生電容的產生2021/6/713 (b)電路圖VGVPCGDCGSCSTCLCVCOMVID 1.△V的大小關係如下: CGD:閘極與汲極間電容 CLC:液晶電容 CST:保持電路2.此下降電壓△V與影像信號的極 性無關，永遠比畫素電位VP 下 降此一電壓值因此，只要將彩 色濾光片的共用電極電位VCOM設 定成相對於信號線的中心電壓VC 低一偏移值△V，便可以使加在 畫素電極上的電壓成為正負對稱 的波形，使直流位準的電壓降誤 差到最小值2021/6/714 儲存電容AA’AA’VgVSV目的：降低TFT關閉時，因Cgs所引 起的 畫素電壓變化(Voltage Offset)畫素電壓Source 線GDSGate 線CstCLCComVgVsCgs2021/6/715 1. 臨界電壓：Vth2. 電子遷移率(Mobility)：un Vp=unE3. Ion/Ioff4. 開口率(Aperture Ratio) (1)TFT；(2)Gate&Source 線；(3)Cst； (4)上下基板對位誤差；(5)Disclination of LC5. 因Cgs產生之DC Voltage Offset6. 訊號傳輸時的時間延遲(Time Delay)及 失真(Distortion)TFT-LCD關於Array之重要參數2021/6/716 Gate DriverSource DriverArray面板訊號傳輸說明2021/6/717 ARRAY製程及設備TFT廠生產部ARRAY課教育訓練教材吳英明 編製2021/6/718 TFT Array組成材料MASK 1-GEGate 電極Cr MASK 3-PE畫素電極ITOMASK 5-SDSource/Drain 電極Cr/Al/CrMASK 2-SE通道與電極之接觸介面 (n+)a-Si：H MASK 2-SE Channel( 通道)(i)a-Si：H MASK 2-SEGI 層(Gate 絕緣層)SiNxMASK 6-DC保護層SiNx MASK 4-CHContact hole2021/6/719 Mask 1：GE (Gate電極形成)AA’1. 受入洗淨SPC(島田)2. 濺鍍Cr (4000A)ULVAC/AKT3. 成膜前洗淨SPC/芝蒲4. UV處理東芝5. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 6. 顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi7. 硬烤光洋8. Cr Taper蝕刻(WET)DNS9. 光阻去除DNS10.製程完成檢查 KLA/ORBOAA’2021/6/720 Mask 2：SE (島狀半導體形成)AA’AA’1. 成膜前洗淨 SPC/芝蒲2. 成膜SiNx Barlzers3. 成膜前洗淨 SPC/芝蒲4. 成膜SiNx/a-Si/n+Si Barlzers 5. 光阻塗佈/曝光/顯影 TEL/Nikon 6. 顯影檢查 Nikon/ Hitachi7. 蝕刻(DRY) TEL/PSC8. 光阻去除 DNS9. 製程完成檢查 KLA/ORBO2021/6/721 Mask 3：PE (畫素電極形成)AA’AA’1. 成膜前洗淨SPC/芝蒲2. 成膜ITOULVAC3. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 4. 顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi5. 蝕刻(WET)DNS6. 光阻去除DNS7. 製程完成檢查 KLA/ORBO2021/6/722 Mask 4：CH (Contact Hole形成)1.Array 6道Mask工程中唯一沒有 成膜製程2.蝕刻GI層(SiNx)，定義出不同層 金屬間的連接區 AA’AA’1. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 2. 顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi3. 蝕刻(DRY)TEL/PSC4. 光阻去除DNS5. 製程完成檢查 KLA/ORBO2021/6/723 Mask 5：SD (Source及Drain電極形成)AA’AA’1. 成膜前洗淨SPC/芝蒲2. 成膜Cr/Al/CrULVAC/AKT3. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 4. 顯影檢查/光阻寸檢Nikon/Hitachi5. 蝕刻上層Cr(WET)DNS6. 硬烤光洋7. 蝕刻Al(WET)DNS8. 硬烤光洋9. 蝕刻下層Cr(WET)DNS10.蝕刻n+Si(DRY)TEL/PSC11.光阻去除DNS12.製程完成檢查 KLA/ORBO2021/6/724 Mask 6：DC(保護層形成)AA’AA’1. 成膜前洗淨SPC/芝蒲2. 成膜SiNxBarlzers3. 光阻塗佈/曝光/顯影TEL/Nikon 4. 顯影檢查Nikon/Hitachi5. 蝕刻(DRY)TEL/PSC6. 光阻去除DNS7. 退火光洋TFT元件製程結束 , 後流至ARRAY TESTER 2021/6/725 Repair Ring的配置Source Driver2021/6/726 Repair Ring的目的：Repair Source 線開路Source Driver2021/6/727 靜電保護：避免因Gate與Source電極的電壓差，而對TFT產生不良的影響，達到靜電保護的目的。
Source DriverGate DriverSource 線或Gate 線Short Ring尖端放電說明：Source 及 Gate皆以 Short Ring之電位為參考電位2021/6/728 ARRAY製程1. GE製程璃板玻基Gate成膜Cr:4000Gate蝕刻Cr:4000閘極(Gate):40002. SE製程GI(L)成膜SiNx:2000GI(H)成膜SiNx:2000閘極絕緣層(SiNx):2000 +2000a-Si成膜a-Si:1500半導體層(a-Si):1500n+成膜n+ :300歐姆接觸層歐姆接觸層(n(n+ + a-Si):300 a-Si):300SE蝕刻3. PE製程ITO成膜ITO:1000ITO蝕刻ITO:1000ITOITO層層:1000:10004. CH製程5. SD製程SD成膜Cr+Al+CrSD蝕刻Cr+Al+CrBCE蝕刻 源極金屬層源極金屬層(Source):1000(Source):1000 +3000+3000 +1000+1000 Cr + Al Cr + Al + Cr+ Cr汲極金屬層汲極金屬層(Drain):1000(Drain):1000 +3000+3000 +1000+1000 Cr + Cr + Al + CrAl + Cr6. CD製程SiNx成膜SiNx:5000 SiNx蝕刻SiNx:5000保護層(SiNx):5000完成!後流至ARRAY TESTER工程2021/6/729 CPT工埸 2樓 Block layout 圖〈TFT 陣列 (TFT Array) 製造工程〉760 130001000500 15500X100038005005500 ARRAY檢查受入洗淨區暫存 區7乾蝕刻區濕 蝕刻區剝膜區維修區化學氣相沉積區濺鍍區 爐室回風區搬入埸成膜前洗淨烘箱玄關應接室ELVWC會議室(ELV)ELV搬入搬入埸ELV立體倉 庫NS暫存 區6 暫存 區5褪火區 INLINE 檢查暫存 區4 暫存 區3 暫存 區2 暫存 區1微 影區2021/6/730 部分资料从网络收集整理而来，供大家参考，感谢您的关注！ 。