ITO连接过孔电阻定量计算与设计方法

TFT-LCD面板内的ITO连接过孔目前只有一些定性的设计规则,缺乏定量计算和设计过孔的方法。本文研究了此类过孔电阻的定量计算方法,同时探索了过孔电阻与击穿电流的关系,为合理设计过孔、防止过孔烧毁提供了指导依据。首先,通过分析过孔的结构,抽象出等效电阻电路图,得到多种不同结构的过孔电阻分解公式。过孔电阻主要由深孔接触电阻、浅孔接触电阻和深浅孔之间连接的ITO电阻组成。然后,通过设计不同尺寸的金属与ITO的接触过孔,使用开尔文四线检测法测量得到深孔接触电阻和浅孔接触电阻与孔尺寸之间的关系式。同时,深浅孔之间连接的ITO电阻可通过ITO方块电阻与深浅孔之间的ITO尺寸计算得到。由此,我们仅依据过孔的尺寸信息及ITO方阻数据即可计算得到各种结构的过孔电阻阻值。通过对大量过孔电阻的实测值与计算值进行相关性分析,线性相关系数达到0.96,证明了该计算方法的可靠性。最后,通过测量大量过孔的电阻阻值及其击穿电流值,发现过孔电阻阻值与击穿电流之间存在显著的幂函数关系,幂指数在-1.3附近,相关系数达到0.98。自此,建立起了一整套可定量计算和设计过孔电阻和击穿电流的方法。     

TFT-LCD过孔接触电阻研究

研究了过孔接触电阻变化规律,并进行机理分析,为优化薄膜晶体管的过孔设计提供依据。首先,运用开尔文四线检测法对不同大小、形状、数量的钼/铝/钼结构的栅极和源/漏层金属与氧化铟锡连接过孔的接触电阻进行测试。然后,通过扫描电子显微镜、能量色散X射线光谱仪和聚焦离子束显微镜对过孔内部形貌进行表征。最后,对过孔接触电阻变化规律进行机理分析。实验结果表明:过孔面积越大,接触电阻越小;过孔面积相同时,长方形过孔的接触电阻小于正方形过孔的接触电阻,多小孔的接触电阻小于单大孔的接触电阻,栅极金属与氧化铟锡的过孔接触电阻小于源/漏层金属与氧化铟锡的过孔接触电阻。为了降低钼/铝/钼与氧化铟锡连接过孔的接触电阻,过孔面积尽可能最大化,采用长方形过孔优于正方形过孔,多小过孔优于单大孔设计,同时优化过孔刻蚀工艺,减少过孔内顶层钼的损失。     

基于以顶层ITO为像素电极设计的产品工艺优化

HADS产品通常使用有机膜材料来减小寄生电容,以实现高像素密度(PPI)显示。本文对如何改善以顶层ITO为像素电极(Pixel Top)设计的有机膜产品的公共电极ITO与数据线间短路(DCS)不良进行了工艺优化研究。首先,通过显微镜、聚焦离子束对HADS有机膜产品DCS不良发生机理进行了分析,进而提出了第一钝化绝缘层刻蚀工序省略、保留第一钝化绝缘层至公共电极与像素电极间第二钝化绝缘层刻蚀时进行"一步刻蚀"的工艺流程变更改善方案。针对新工艺流程验证中TFT栅极过孔处第一钝化绝缘层出现的底切不良,通过调整等离子增强化学气相沉积成膜参数改善第一钝化绝缘层膜质,并选取最优成膜条件进一步调整干法刻蚀参数改善刻蚀形貌,获得了优良的栅极过孔刻蚀坡度角。优化后的"一步刻蚀"工艺进行的TFT基板,其栅极过孔第一钝化绝缘层坡度角小于40°,与栅极绝缘层间无明显刻蚀台阶。量产验证有机膜缺失导致的DCS发生率降为0。通过优化工艺,在降低产品不良率的同时还减少了工艺步骤,提升了产能。     

ITO/Ag/AgNW新型复合透明导电薄膜性能研究

采用磁控溅射和湿法涂布技术制备了一种ITO/Ag/AgNW结构的新型复合透明导电薄膜。研究其光学、电学等性能发现:ITO/Ag/AgNW薄膜在400~700nm的平均透过率高于ITO/Ag/ITO薄膜,且方块电阻远小于ITO/Ag/ITO薄膜,达到6.9Ω/□;耐弯折性能测试后,其方块电阻约增加62%,达11.2Ω/□。研究结果表明,这种新型的复合透明导电薄膜具有低阻、高透及耐弯折良好的特性,在柔性显示领域具有一定的应用潜力。     

摩擦Mura机理和设计改善方法

摩擦Mura是ADS型TFT-LCD中一种常见不良,本文主要对摩擦过程中固定位置的Mura进行理论研究和实验测试。摩擦Mura产生原因是TFT基板上的源极线附近的摩擦弱区漏光。从产品设计方面找出影响这种固定位置的摩擦Mura的主要因子为ITO材质、段差、过孔密度。ITO材质为金属材质,摩擦时对摩擦布损伤较大,摩擦方向上ITO越长对摩擦布损伤越大,摩擦Mura越明显。设计时需要尽力保证摩擦方向上ITO长度一致。段差会导致摩擦布经过高低不同区域时产生损伤,设计时需要尽力保证摩擦方向上段差一致。过孔是密度影响,孔径直径(5μm)摩擦布毛直径(11μm),密度越小则摩擦Mura越轻。以15.0FHD产品为例,对周边电路设计位置ITO材质/源极线/过孔密度等膜层进行设计优化,摩擦Mura发生率从5%降至0%,改善效果明显。     

Mo/Al/Mo结构电极的坡度角和关键尺寸差研究

Mo/Al/Mo结构金属作为TFT的电极,刻蚀后的坡度角和关键尺寸差是重要的参数。明确影响坡度角和关键尺寸差的工艺参数,进而控制坡度角和关键尺寸差,这对工艺制程至关重要。本文探究了膜层结构、曝光工艺、刻蚀工艺对坡度角和关键尺寸差的影响,并对刻蚀工艺进行正交试验设计。实验结果表明:Al膜厚每减小60nm,坡度角下降约9°,关键尺寸差增加0.1μm。曝光工艺中,显影后烘烤会增加光阻粘附力,导致关键尺寸差减小0.1μm,同时坡度角增加约9°。刻蚀工艺中,过刻量每增加10%,坡度角下降3.3°,关键尺寸差增加0.14μm;正交试验结果表明,对关键尺寸差、刻蚀均一性、坡度角影响因素的重要性顺序是:液刀流量Air Plasma电压水刀流量。经上述探究表明,坡度角和关键尺寸差呈负相关关系,刻蚀程度增加,关键尺寸差增加,而坡度角则减小。可以通过调节工艺参数对坡度角和关键尺寸差进行控制。     

有机玻璃衬底磁控溅射ITO膜的制备与性能研究

在低温条件下采用直流磁控溅射法在有机玻璃(PMMA)衬底上制备了ITO薄膜。分别采用分光光度计、四探针测试仪研究了底涂层、衬底温度、氧流量、溅射时间对PMMA上沉积的ITO薄膜性能的影响。研究结果表明:涂覆底涂层有助于ITO成膜;衬底温度影响薄膜的方块电阻值;适当增大O2流量可以提高薄膜的透射率,但过高的O2流量降低薄膜的导电性;溅射时间延长,方块电阻值减小。优化工艺后制备的ITO薄膜为非晶态膜,可见光平均透过率达83.5%,方块电阻为22Ω/□。     

有机玻璃衬底磁控溅射ITO膜的制备与性能研究

在低温条件下采用直流磁控溅射法在有机玻璃(PMMA)衬底上制备了ITO薄膜。分别采用分光光度计、四探针测试仪研究了底涂层、衬底温度、氧流量、溅射时间对PMMA上沉积的ITO薄膜性能的影响。研究结果表明: 涂覆底涂层有助于ITO成膜; 衬底温度影响薄膜的方块电阻值; 适当增大O2流量可以提高薄膜的透射率, 但过高的O2流量降低薄膜的导电性; 溅射时间延长, 方块电阻值减小。优化工艺后制备的ITO薄膜为非晶态膜, 可见光平均透过率达83.5%, 方块电阻为22Ω/□。     

ITO与p型SiCGe的接触特性

利用直流磁控溅射系统在p型SiCGe和载玻片衬底上沉积ITO薄膜,并研究其ITO与p型SiCGe的接触特性与p型SiCGe制备条件、退火温度、退火时间的关系.结果表明:p型SiCGe制备条件的不同影响着退火使ITO/p型SiCGe的接触由线性变为非线性或者由非线性变为线性;随着退火温度的增加,接触电阻先减小后增加,这是由于退火过程中,接触界面层发生了反应以及接触势垒高度与宽度发生了变化造成的.当退火温度为500℃时,其接触电阻达到最小值,此时ITO薄膜的最高透过率高达90%,方块电阻为20.6Ω/□.     

快速热退火对ITO薄膜及LED芯片性能的影响

采用金属有机化学气相沉积(MOCVD)技术在蓝宝石衬底上制备了GaN基LED外延层,采用磁控溅射法制备了氧化铟锡(ITO)薄膜,ITO薄膜用于制作与p-GaN的欧姆接触.研究了快速热退火温度为550℃,退火时间为200 s时,不同氧气体积流量对ITO薄膜性能及LED芯片光电性能的影响.结果表明:不通氧气时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为33 Ω/口和93.1％,LED芯片出现电流拥挤效应,其电光转换效率只有33.3％;氧气体积流量为1 cm3/min时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为70 Ω/口和95.9％,LED芯片的电流扩展不佳,其正向电压较高,电光转换效率为43.8％;氧气体积流量为0.4 cm3/min时,ITO薄膜的方块电阻和透过率分别为58 Ω/口和95.4％,LED芯片的电流扩展最佳,其亮度最高、正向电压最低,电光转换效率较高,为52.9％.     

ITO与p型SiCGe的接触特性

利用直流磁控溅射系统在p型SiCGe和载玻片衬底上沉积ITO薄膜,并研究其ITO与p型SiCGe的接触特性与p型SiCGe制备条件、退火温度、退火时间的关系.结果表明:p型SiCGe制备条件的不同影响着退火使ITO/p型SiCGe的接触由线性变为非线性或者由非线性变为线性;随着退火温度的增加,接触电阻先减小后增加,这是由于退火过程中,接触界面层发生了反应以及接触势垒高度与宽度发生了变化造成的.当退火温度为500℃时,其接触电阻达到最小值,此时ITO薄膜的最高透过率高达90%,方块电阻为20.6Ω/□.     

阵列基板周边设计对聚酰亚胺液扩散的影响

为提高产能,笔记本电脑超高级超维场开关(HADS)显示产品的聚酰亚胺(PI)膜涂布方式从滚筒涂布的感光树脂转印版(APR)转印变更为喷墨打印,涂布方式的变更造成了PI液滴在面板周边V_(com)过孔和走线密集处扩散困难,难以扩散的PI液滴在面板边缘聚集形成周边黑线不良。首先,通过变更PVX(passivation SiN_x,钝化层)掩膜版解决V_(com)过孔周边PI液扩散不均问题,即通过改变面板周边过孔周期、尺寸以及距离像素区间距来减小过孔存在的影响,GP(Gate pad)侧过孔数量变为原来1/8,过孔面积比原来减小了98%,DP (Date pad)侧过孔数量变为原来的1/9,过孔面积比原来减小99%,同时DP侧过孔与像素区间距增大60%,PVX掩膜版变更极大地改善了PI液滴在过孔周围的扩散均匀性,最终周边黑线发生率从100%减小为6.6%。其次,通过变更喷墨打印涂布工艺来减小面板周边PI液积聚程度,我们开发出喷墨打印边缘补正功能,即保持像素区膜厚不变,面板边缘区域膜厚减少。边缘区域PI液的减少降低了该区域PI液积聚的可能性,边缘补正功能使得周边黑线发生率从6.6%降至0.5%。再次,阵列基板采用条形涂覆方式,即GP侧PI液全涂覆,周边黑线不良发生率降至0.05%。通过变更PVX掩膜版设计和喷墨打印涂布工艺参数,周边黑线不良发生率从100%减小为0.05%,满足量产需求。     

高电阻浮置电极液晶透镜的仿真研究

设计了采用薄膜介质层分隔浮置电极与模式控制电极的液晶透镜,浮置电极与模式控制电极处于基板的同一侧,避免了浮置电极与模式控制电极处于基板两侧而需要采用薄型基板的限制。采用Comsol Multiphysics仿真软件仿真研究了浮置电极方块电阻和薄膜介质层厚度对液晶透镜波前误差的影响规律。对于直径2 mm的液晶透镜,当浮置电极方块电阻在150Ω·-1～300 MΩ·-1间变化时,液晶透镜波前误差先减小后增大,在40 MΩ·-1时波前误差达到极小值。当介质层厚度在50～5 000 nm间变化时,液晶透镜波前误差最小的浮置电极方块电阻由50 MΩ·-1减小到2 MΩ·-1,最佳方块电阻参数呈现单调减小规律。取浮置电极方块电阻40 MΩ·-1和介质层厚度250 nm时,研究了液晶透镜的调焦特性和波前误差特性,当焦距在250 mm至无限远间变化时,589 nm光波长下的波前均方根误差最大值为0.041 2μm,小于λ/14,满足Marechal判据的要求。     

MCM-C/D微波基板工艺技术研究

提出了一种新型的MCM-C/D微波基板研制方法,克服了低温LTCC基板微带线耐焊性差及附着力差的缺点。研究了MCM-C/D基板的膜层结构特征及制作过程的工艺控制方法,并给出相应的试验结果,这对于微波电路基板的设计和应用有一定的参考价值。     

大尺寸高分辨率TFT-LCD垂直串扰的机理研究与改善

随着生活质量的提升,大尺寸、高刷新频率、高分辨率的显示器件越来越受到人们的青睐。然而,高规格产品同时也会伴随更多的显示问题,垂直串扰就是其中一种。垂直串扰产生原因主要是由于数据线与像素电极之间的耦合电容C_pd以及薄膜晶体管(TFT)关闭时的漏电流I_off使像素电压发生偏移。高分辨率8 K产品由于其存储电容大幅减小、布线密集程度增大,导致其垂直串扰现象严重。本文通过软件模拟了C_pd的影响因子,再结合不同像素电极2ITO交叠面积样品的反置现象确定C_pd的影响程度,同时通过改变各项工艺参数确定最佳存储电容及漏电流条件,最后在最佳存储电容及漏电流条件下探讨与之匹配的2ITO交叠面积。在所有最优工艺条件下,不良比率由最初的55.6%下降至4.2%,画质大幅改善。     

弹片连接的弱力接触电阻测试与分析

弹片作为一种重要的电连接器,它的可靠性会直接影响设备的电性能。研究弹片电连接的规律和影响因素,对于提升设备性能并节约成本具有重要意义。本文通过软件仿真及实验测量,测试了在弱外加力(<2 N)的条件下,以弹片为代表的电连接部件,接触电阻阻值随着接触金属面材料的电阻率减小而减小,且随着外加力的增大而减小的规律。通过机械接触理论分析及计算,验证了接触电阻会受到材料的电阻率与外加力影响;对弹片的接触电阻产生机理给出了明确解释,能够更准确地判断弹片与不同接触界面产生接触电阻的大小关系。     

小尺寸TFT-LCD GOA显示屏不良横纹的研究

随着GOA(Gate On Array)技术的不断发展,在小尺寸TFT-LCD窄边框显示屏上的应用也越来越频繁,但是由于GOA电路的复杂性和TFT器件自身的稳定性,以及外界温度、湿度的影响,显示屏还存在显示不稳定的问题。本文针对小尺寸TFT-LCD GOA显示屏在高温高湿环境下产生的异常显示横纹,进行了深入分析与改善研究。通过对GOA区域ITO过孔电阻测试、显微镜检查以及修复实验验证,找出了不良产生的直接原因为ITO发生腐蚀,过孔电阻增大,导致GOA驱动信号无法上下导通。接着进一步研究ITO腐蚀发生的条件、ITO腐蚀情况、驱动信号对应关系以及腐蚀成分,证明了ITO发生腐蚀原因为产品长期工作(200h左右)在高温高湿环境下,由于水汽的不断渗入,使GOA区域ITO发生了电化学腐蚀效应。最后根据电化学腐蚀原理,通过采用隔水性强的封框胶、增加ITO膜厚以及降低ITO电位差等措施对工艺进行了改善,结果表明改善后的显示屏超过1 000h,未发生ITO腐蚀。     

热处理对磁控溅射法制备p-ITO(40 nm)薄膜特性的影响

为改善在实际生产中,p-ITO在膜厚较薄时所表现出的多种不良,如退火后膜质存在花斑不良、膜层易被刻蚀液腐蚀等,进行退火对p-ITO薄膜特性影响的研究。本实验利用磁控溅射法在玻璃基板上制备出40nm厚度的p-ITO膜,并在氮气环境中对膜层进行不同温度和时间的退火处理。分别采用XRD、AFM和SEM对p-ITO的结晶度和微观结构进行表征,并使用四探针(4-point probe,4P)和自动光学测试设备分别测试其方块电阻和光透射率。测试结果表明:pITO结晶温度相对于α-ITO存在严重滞后性;α-ITO(40nm)230℃已结晶充分,而p-ITO在230℃才开始结晶;p-ITO在230～250℃时结晶程度及均一性较差,导致多种特性的不稳定,比如膜质花斑状颜色差异(花斑不良),方块电阻、膜层厚度均一性差,膜层易受腐蚀等;退火温度提高到260～270℃时结晶基本完全,对薄膜的各种特性改善效果显著,如方块电阻降低、光透射率增加、花斑和腐蚀改善等。测试数据还反映出玻璃中部位置相对于边缘位置结晶程度差,可能原因为退火设备实际生产时玻璃中间位置热风阻力较边缘位置大,受热不充分导致。适当提高退火温度和时间,对pITO实际生产中遇到的多种不良有显著改善效果。     

异质结n＋多晶硅/n型4H-SiC欧姆接触的制备

从理论和实验的角度研究了n型4H-SiC上的多晶硅欧姆接触.在P型4H-SiC外延层上使用P 离子注入来形成TLM结构的n阱.使用LPCVD淀积多晶硅并通过P 离子注入及扩散进行掺杂,得到的多晶硅方块电阻为22Ω/□.得到的n 多晶硅/n-SiC欧姆接触的比接触电阻为3.82×10-5Ω·cm2,接触下的注入层的方块电阻为4.9kΩ/□.对n 多晶硅/n-SiC欧姆接触形成的机理进行了讨论.     

基底温度对ITO薄膜红外发射特性的影响

本文采用射频磁控溅射法制备ITO薄膜,该薄膜具有较低的红外发射率。利用紫外-可见-近红外分光光度计、红外发射率测量仪、四探针测试仪研究了溅射过程中基底温度对ITO薄膜红外特性和光电性能的影响,并且用AFM对ITO薄膜的表面形貌进行了表征。实验发现,随着基底温度的升高,薄膜的表面颗粒增大,透过率、方块电阻、平均红外发射率均会降低。本文还讨论了8μm～14μm波段平均红外发射率与方块电阻之间的关系。