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MEMS工艺与TFT-LCD工艺

点击量:293 日期:2023-09-18 编辑:硅时代

         MEMS加工工艺目前主要有体硅微机械加工工艺、表面微机械加工工艺和非硅工艺3种。

        体硅微机械加工工艺通过双面光刻、腐蚀及键合的方法对硅衬底进行加工,形成三维立体微结构。在体硅微机械加工工艺中,由于需要双面光刻机,因此需要在硅片正反面制作有精确位置要求的图形。常用于针对几十或几百微米的硅片,制作大的深宽比。深硅刻蚀是体硅微机械加工技术的核心,利用刻蚀剂对硅的晶向依赖性,即其在不同晶面具有不同的腐蚀速率,从而刻蚀出具有高深宽比的凹槽。

        表面微机械加工工艺,通过在硅片表面形成牺牲层并对其进行腐蚀,形成各种表面微结构。由于其微加工过程都是针对腐蚀硅片表面的薄膜上的牺牲层进行的,因而又称为牺牲层腐蚀技术。表面牺牲层技术是表面微机械技术的核心工艺,其关键在于牺牲层和腐蚀液材料的选择,需要腐蚀液在腐蚀牺牲层的同时几乎不腐蚀上面结构层和下面衬底。由于精度控制要求较高,因而通过精确控制膜厚,可以形成几微米的结构图形。

        非硅工艺则是通过光刻、电铸和注塑工艺,形成较大深宽比(可达200)的微结构,又称为LIGA(即德文Lithographie(光刻)、Galanoformung(电铸)与Abformung(注塑))。由于要制作深度较大的微型器件,需要穿透力较强的X-Ray进行照射。而由于X-Ray深度光刻成本较高,无法进行大批量生产,因此目前LIGA技术的产业化需要通过电铸制模来实现。

       TFT-LCD是将微电子技术与液晶显示器技术巧妙结合的一种技术。将在硅基上进行的微电子精细加工的技术移植到大面积玻璃上,并将该阵列基板与带有彩色滤色膜的基板对盒,最后经偏光片贴覆等过程,形成显示器件。TFT-LCD的制造工艺包括以下4部分:(1)在玻璃基板上形成TFT阵列;(2)在彩色滤光片基板上形成彩色滤光图案;(3)基板对盒;(4)安装外围电路、组装背光源。其中TFT阵列基板最为常用的为非晶硅TFT,其主要利用的是金属和非金属薄膜工艺,经掩膜版曝光、显影、干法刻蚀及剥离步骤后形成所需布线图案。

       在3种MEMS加工工艺中,由于体硅微机械加工工艺需要双面光刻机及键合技术等,LIGA工艺需要X-Ray曝光机,因而不能与TFT-LCD工艺兼容。而表面微机械加工工艺简单,易于与TFT-LCD工艺兼容,因而得到广泛应用。本文所介绍的基于MEMS辅助的显示工艺,皆以表面微机械加工工艺为基础。

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