电子气体在平板显示行业中的应用

来源：中为咨询www.zwzyzx.com 【日期：2016-10-18 14:50:52】【打印】【关闭】

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（一）制程介绍

平板显示器已经占据了显示领域绝大多数市场份额，如移动通讯、数码设备、桌面电脑、手提电脑和电视等。平板显示主要技术包括：液晶显示（LCD，一般又分为TN/STN/TFT三种类型）、等离子显示（PDP）、有机发光二极管显示（OLED）、场发射显示器。鉴于TFT-LCD是目前主流的平面显示器，且其工艺制程较为成熟，以下以TFT-LCD为例介绍LCD的生产工艺。

TFT-LCD的制程可分为三个步骤，阵列制程（前段Array），组立制程（中段Cell），模组制程（ModuleAssembly），最后就是我们看到的产品。其中阵列制程工序分坚膜、清洗、曝光、显影、蚀刻、脱膜、检测等工序。中段的组立制程是将前段阵列制作好的玻璃基本与彩色滤光片的玻璃基板结合，并在两片玻璃基板间灌入液晶。后段模组组装制程是将Cell制程后的玻璃与其他如背光板、电路、外框等多种零件组件组装的生产作业。

TFT-LCD制造流程

（二）电子气体应用

TFT-LCD是以液晶为介质，以薄膜晶体管为控制元件的光电子产品。其工艺技术首先是做成各种膜，然后对膜进行加工，形成具有一定功能的半导体器件。下图给出了底栅TFT阵列的结构图。

TFT阵列主要由金属膜、源漏极金属膜、DrainMetal和透明导电膜（ITO）等金属膜，和有源层半导体膜（非晶硅层膜a-Si）、N+-Si层膜和绝缘保护膜（SiNx）等非金属膜组成。这些膜的成膜工艺通过化学或物理气相沉积、光刻、刻蚀等工艺过程来实现，电子气体在其中起到了相当重要的角色。

1、CVD非金属膜沉积

利用PECVD技术经过一系列化学反应和等离子体作为能量源，分析报告经一系列化学反应和等离子体反应，在样品表面形成数白埃到数千埃厚度的固态薄膜，这是非晶硅TFT阵列制造工程的核心，直接决定TFT的特性。在PECVD工序中使用到的工艺特气：硅烷，氨气，磷烷，笑气，NF3等。另外参与工业过程的还有高纯度氢气和高纯度氮气等大宗气体。

绝缘保护膜SiNX主要利用硅烷和氨气来生成，也有用笑气与氧化硅的反应来实现；非晶硅层膜a-Si是通过硅烷分解来实现；非金属反应膜N+-Si是在生成a-Si条件中加入磷烷PH3。在利用PEVCD设备进行镀膜加工时，PECVD反应腔上也必然会沉积上膜，需用F2对反应腔进行清洗。

2、溅射金属膜沉积

TFT结构中的栅极、源极、漏极和ITO膜属于金属膜，其成膜要通过溅射方式来完成。所谓溅射成膜是在真空室中，利用带电粒子轰击材料表面，使其原子获得足够能量二溅出进入气相，然后在工件表面沉积的过程。

溅射成膜气体是溅射的主要原材料。首先，要求成膜气体不能和靶材料发生化学反应，最合适的气体莫过于惰性气体；第二要有比较高的溅射率。溅射率与材料的质量有关，氦的分子量小，在电场中获得的能量不足以从靶材上轰击出原子，一般不选用。氙和氪价格很贵，另一方面由于其质量太大，电离困难，相应设备的成本提高；而氩气的价格比较便宜，同时分子量适中，工艺设的成本也比较便宜，离化相对容易。因此从工业化大规模生产的角度，选择氩气比较合适。

3、刻蚀工艺

TFT干刻工艺主要用非金属膜图形的刻蚀。在4次光刻工艺中，主要用来刻蚀硅岛、沟道和接触孔。干刻的方式有等离子刻蚀（PE），反应性离子刻蚀（RIE），和传导耦合等离子刻蚀（ICP）等。干刻工艺针对不同的膜，选择地刻蚀气体也不同。

TFT干刻气体选择

（三）市场规模

近年来，国内TFT-LCD企业无论从产量还是规模上看，都已经进入全球十大液晶生产厂商。从本土的京东方，华星光电不断上马新生产线，扩大产能来看，国内的平板显示产业还是可以有所为。在平板显示行业不断扩大产能的背景下，上游材料的发展却并未跟上步伐。LCD的主要利润集中在上游的原材料和下游的渠道经销商，上游材料无法国产化，看着好几亿美金的市场被国外的产商瓜分，国内的产商只能在低端的气体供应中徘徊。

最近几年，国内的电子气体开始逐步有些进展，拿TFT-LCD重要的气体之一Cl2来说，早在20多年前，光明化工研究院就开展了吨级高纯氯气产业化生产系列环节的研究，但进展一直缓慢。2013年，北京华宇同方化工科技开发有限公司已攻克难关，在成功开发高纯氯化氢的基础上，建立了国产高纯氯气生产线，目前企业正在做产品的使用工作，高纯氯气国产化值得期待。

真心期待随着国内平板产商不断地扩大，国内的原材料供应商也能跟上发展的脚步，实现原材料国产化，相信不久的将来，我们能听到越来越多的气体国产化的消息。

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