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MEMS工藝與TFT-LCD工藝
點擊量:556 日期:2023-09-18 編輯:硅時代
MEMS加工工藝目前主要有體硅微機械加工工藝、表面微機械加工工藝和非硅工藝3種。
體硅微機械加工工藝通過雙面光刻、腐蝕及鍵合的方法對硅襯底進行加工,形成三維立體微結構。在體硅微機械加工工藝中,由于需要雙面光刻機,因此需要在硅片正反面制作有精確位置要求的圖形。常用于針對幾十或幾百微米的硅片,制作大的深寬比。深硅刻蝕是體硅微機械加工技術的核心,利用刻蝕劑對硅的晶向依賴性,即其在不同晶面具有不同的腐蝕速率,從而刻蝕出具有高深寬比的凹槽。
表面微機械加工工藝,通過在硅片表面形成犧牲層并對其進行腐蝕,形成各種表面微結構。由于其微加工過程都是針對腐蝕硅片表面的薄膜上的犧牲層進行的,因而又稱為犧牲層腐蝕技術。表面犧牲層技術是表面微機械技術的核心工藝,其關鍵在于犧牲層和腐蝕液材料的選擇,需要腐蝕液在腐蝕犧牲層的同時幾乎不腐蝕上面結構層和下面襯底。由于精度控制要求較高,因而通過精確控制膜厚,可以形成幾微米的結構圖形。
非硅工藝則是通過光刻、電鑄和注塑工藝,形成較大深寬比(可達200)的微結構,又稱為LIGA(即德文Lithographie(光刻)、Galanoformung(電鑄)與Abformung(注塑))。由于要制作深度較大的微型器件,需要穿透力較強的X-Ray進行照射。而由于X-Ray深度光刻成本較高,無法進行大批量生產(chǎn),因此目前LIGA技術的產(chǎn)業(yè)化需要通過電鑄制模來實現(xiàn)。
TFT-LCD是將微電子技術與液晶顯示器技術巧妙結合的一種技術。將在硅基上進行的微電子精細加工的技術移植到大面積玻璃上,并將該陣列基板與帶有彩色濾色膜的基板對盒,最后經(jīng)偏光片貼覆等過程,形成顯示器件。TFT-LCD的制造工藝包括以下4部分:(1)在玻璃基板上形成TFT陣列;(2)在彩色濾光片基板上形成彩色濾光圖案;(3)基板對盒;(4)安裝外圍電路、組裝背光源。其中TFT陣列基板最為常用的為非晶硅TFT,其主要利用的是金屬和非金屬薄膜工藝,經(jīng)掩膜版曝光、顯影、干法刻蝕及剝離步驟后形成所需布線圖案。
在3種MEMS加工工藝中,由于體硅微機械加工工藝需要雙面光刻機及鍵合技術等,LIGA工藝需要X-Ray曝光機,因而不能與TFT-LCD工藝兼容。而表面微機械加工工藝簡單,易于與TFT-LCD工藝兼容,因而得到廣泛應用。本文所介紹的基于MEMS輔助的顯示工藝,皆以表面微機械加工工藝為基礎。