提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法与流程

本发明涉及显示面板制造技术领域，尤其涉及一种提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法。

背景技术：

在显示技术领域，液晶显示器(liquidcrystaldisplay，lcd)与有机发光二极管显示器(organiclightemittingdiode，oled)等平板显示器已经逐步取代crt显示器，广泛的应用于液晶电视、手机、个人数字助理、数字相机、计算机屏幕或笔记本电脑屏幕等。

显示面板是lcd、oled的重要组成部分。不论是lcd的显示面板，还是oled的显示面板，通常都具有一薄膜晶体管(thinfilmtransistor，tft)阵列基板。以lcd的显示面板为例，其主要是由一tft阵列基板、一彩色滤光片基板(colorfilter，cf)、以及配置于两基板间的液晶层(liquidcrystallayer)所构成，其工作原理是通过在tft阵列基板与cf基板上施加驱动电压来控制液晶层中液晶分子的旋转，将背光模组的光线折射出来产生画面。

在tft基板的生产过程中，通常使用化学气相沉积(chemicalvapordeposition，cvd)法即把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸汽及反应所需其它气体引入反应室，在衬底表面发生化学反应生成栅极绝缘层(gateinsulator，gi)，以对tft器件栅极(gate)起保护、钝化、绝缘、缓冲、介质等作用。因此，gi成膜均匀性(uniformity)对显示面板的性能尤为重要，然而目前现行的gi成膜不均匀度(u％)普遍在8％以上，且蚀刻后的gi膜层不均匀度可达到20％以上，虽然现有制程将gi膜层不均匀度卡控在15％以下，但因gi膜层厚度偏薄或偏厚引起后段发生水平多条线/垂直渐变线/灰阶色偏等不良有被持续反馈。

化学气相沉积装置通常包括制程腔、设于制程腔内且相对设置的上极板(diffuser)与下极板(susceptor)、以及设于制程腔内且设于所述下极板上方的玻璃基板，其中，所述制程腔是cvd成膜的反应场所，气体在制程腔中电离，部分或全部发生解离而形成高能原子、正负离子、电子和气体分子的混合体，到达基板表面发生化学反应并沉积在玻璃基板上；所述上极板用于让反应气体能够均匀的到达玻璃基板表面，从而提高成膜的均匀性；所述下极板给玻璃基板提供一个平行度很好的成膜平台并且给玻璃基板提供反应所需的制程温度。

对于化学气相沉积来说，上极板与下极板之间的间距(spacing)是cvd成膜的重要工艺参数，它影响离子团(plasma)的分布，从而影响膜层的沉积速率和成膜均匀性。然而现有gi成膜均匀性的改善手段仅限于调整cvd装置中上极板与下极板之间的间距(spacing)，有一定局限性而无法改善gi整体均匀度水平。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法，通过doe实验找出相关工艺参数的最优值，使栅极绝缘层成膜均一性更佳。

为实现上述目的，本发明提供一种提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法，包括如下步骤：

步骤s1、使用实验性设计方法设计在cvd装置中沉积形成栅极绝缘层的多个测试实验，其中，每一个所述测试实验对应一个与所述栅极绝缘层成膜均匀性有关的相关工艺参数及该相关工艺参数的一组取值；

步骤s2、执行所述多个测试实验，获取每一个相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性的影响趋势，找出影响栅极绝缘层成膜均匀性的关键工艺参数；

步骤s3、综合分析相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性和非均匀性指数的影响，对于所述关键工艺参数进行调整性验证实验，以确定相关工艺参数的最优值。

所述步骤s3中的非均匀性指数还包括栅极绝缘层的含氮量、生产成本及生产效率。

所述cvd装置包括反应腔及在所述反应腔内相对设置的上极板和下极板；

在cvd装置中沉积形成栅极绝缘层的过程为，提供基板，将基板放置于所述反应腔中的下极板上，向反应腔内通入反应气体，使所述反应气体在反应腔内电离而形成离子气体，所述离子气体到达基板表面、发生化学反应并沉积在基板上而形成栅极绝缘层。

所述步骤s1中，多个测试实验所对应的相关工艺参数包括反应气体的流量、上极板与下极板之间的距离、反应腔内的压力以及向上极板施加的功率。

所述反应气体包括硅烷、氨气及氮气。

所述栅极绝缘层的材料为氮化硅。

所述步骤s1中硅烷的流量的取值范围为3000-7000sccm。

所述步骤s1中上极板与下极板之间的距离的取值范围为500-2000mil。

所述步骤s1中反应腔内的压力的取值范围为1000-2000mtorr。

所述步骤s1中向上极板施加的功率的取值范围为10-25kw。

本发明的有益效果：本发明提供的一种提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法，使用实验性设计(doe)方法设计在cvd装置中沉积形成栅极绝缘层的多个测试实验，其中，每一个所述测试实验对应一个与所述栅极绝缘层成膜均匀性有关的相关工艺参数及该相关工艺参数的一组取值，然后执行所述多个测试实验，获取每一个相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性的影响趋势，找出影响栅极绝缘层成膜均匀性的关键工艺参数，最后综合分析相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性和非均匀性指数的影响，对于所述关键工艺参数进行调整性验证实验，以确定相关工艺参数的最优值，可使栅极绝缘层成膜均一性更佳，产品整体不均匀度降低。

附图说明

为了能更进一步了解本发明的特征以及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图中，

图1为本发明的提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法的流程示意图。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明所采取的技术手段及其效果，以下结合本发明的优选实施例及其附图进行详细描述。

请参阅图1，本发明提供一种提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法，包括如下步骤：

步骤s1、使用实验性设计方法(doe)设计在cvd装置中沉积形成栅极绝缘层的多个测试实验，其中，每一个所述测试实验对应一个与所述栅极绝缘层成膜均匀性有关的相关工艺参数及该相关工艺参数的一组取值。

具体地，所述cvd装置包括反应腔及在所述反应腔内相对设置的上极板和下极板；在cvd装置中沉积形成栅极绝缘层的过程为，提供基板，将基板放置于所述反应腔中的下极板上，向反应腔内通入反应气体，使所述反应气体在反应腔内电离而形成离子气体，所述离子气体到达基板表面、发生化学反应并沉积在基板上而形成栅极绝缘层。

具体地，所述栅极绝缘层的材料为氮化硅(sinx)，所述反应气体包括硅烷(sih4)、氨气(nh3)及氮气(n2)。

具体地，所述步骤s1中，多个测试实验所对应的相关工艺参数包括反应气体的流量、上极板与下极板之间的距离、反应腔内的压力以及向上极板施加的功率。

具体地，所述步骤s1中硅烷的流量的取值范围为3000-7000sccm。

具体地，所述步骤s1中上极板与下极板之间的距离的取值范围为500-2000mil。

具体地，所述步骤s1中反应腔内的压力的取值范围为1000-2000mtorr。

具体地，所述步骤s1中向上极板施加的功率的取值范围为10-25kw。

步骤s2、执行所述多个测试实验，获取每一个相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性的影响趋势，找出影响栅极绝缘层成膜均匀性的关键工艺参数。

步骤s3、由于栅极绝缘层的含氮量直接影响到材料的介电常数等性能，因此栅极绝缘层的氮含量的监控也同样重要，综合分析相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性和包括含氮量、生产成本及生产效率的非均匀性指数的影响，对于所述关键工艺参数进行调整性(tuning)验证实验，以确定相关工艺参数的最优值。

本发明的提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法，通过对栅极绝缘层成膜各相关工艺参数进行doe验证分析，找出影响均匀性的关键工艺参数，综合分析相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性和非均匀性指数的影响，对关键工艺参数进行调整性验证实验，找出相关工艺参数的最优值，可使栅极绝缘层成膜均一性更佳，产品整体不均匀度降低约1-4％。

综上所述，本发明提供的一种提高栅极绝缘层成膜均匀性的方法，使用实验性设计(doe)方法设计在cvd装置中沉积形成栅极绝缘层的多个测试实验，其中，每一个所述测试实验对应一个与所述栅极绝缘层成膜均匀性有关的相关工艺参数及该相关工艺参数的一组取值，然后执行所述多个测试实验，获取每一个相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性的影响趋势，找出影响栅极绝缘层成膜均匀性的关键工艺参数，最后综合分析相关工艺参数对栅极绝缘层成膜均匀性和非均匀性指数的影响，对于所述关键工艺参数进行调整性验证实验，以确定相关工艺参数的最优值，可使栅极绝缘层成膜均一性更佳。

以上所述，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思作出其他各种相应的改变和变形，而所有这些改变和变形都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。