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湖畔光芯超高清、高亮硅基OLED微型显示器项目宜兴奠基 总投资50亿元

放大字体  缩小字体 发布日期:2022-11-23 浏览次数:218

11月22日,总投资50亿元的湖畔光芯超高清、高亮硅基OLED微型显示器项目在宜兴环科园奠基。据悉,湖畔光芯超高清、高亮硅基OLED微型显示器项目,由中金资本、美国高平、日本松下等机构共同投资。

项目分两期建设,其中一期投资30亿元,新建2条12英寸硅基OLED显示器生产线及1条研发线,以及超净智能制造车间、生产辅助设施及综合办公楼等。一期建设完成后,将启动二期第3条产线建设。项目全部建成达产后,预计年产值超60亿元。

依托该项目,计划在3年内形成年产不低于900万粒1.31英寸硅基OLED微型显示器的规模, 力争成为世界领先的超高清、高亮硅基OLED微型显示器的技术和生产厂商。

一、显示器件工艺流程简述:

蒸镀前清洗:外购入厂的硅片表面可能沾染少量灰尘颗粒物,为避免其对后续工序产生影响,利用晶圆清洗机对其进行喷淋清洗。清洗过程使用纯水,不添加清洗剂、添加剂等化学试剂。此过程产生蒸镀前清洗废水。

等离子体处理:利用低温等离子体表面处理机产生的高频电场对氩气及氧气进行电离,电离产生大量氩、氧离子并对硅片表面进行撞击,硅片的表面形态发生的显著变化;通过撞击,硅片引入含氧基团,使其表面由非极性、难粘性转为有一定极性、易粘性和亲水性,有利于粘结、涂覆和印刷。

有机层蒸镀:利用 OLED 蒸镀机对等离子体处理后的硅片进行有机层的蒸镀。首先,真空泵在蒸镀前工作,将蒸镀机蒸镀腔及多功能真空镀膜系统内的空气抽空并通过楼顶排气孔排放,为蒸镀创造真空密闭的环境。蒸镀过程真空泵不工作,多功能真空镀膜系统内坩埚对电子传输材料、空穴传输材料、电子注入材料、空穴注入材料、主体发光材料及发光材料进行加热,加热方式为电加热,根据不同材料沸点差异将加热温度控制在 100~400℃之间;上述材料受热后其原子或分子从表面气化逸出并形成蒸汽流,凝华到硅片表面并形成固态蒸镀层。硅片上覆盖有掩膜版(Mask 版),被覆盖的部分不会被蒸镀上蒸镀材料。整个蒸镀过程均在真空密闭环境下进行,故此过程无废气污染物外逸产生。

掩膜版、坩埚清洗:有机层蒸镀过程使用的掩膜版及坩埚需定期进行清洗,清洗后可循环使用,清洗过程使用丙酮、N-甲基吡咯烷酮、纯水、无水乙醇。超声波清洗机内先加丙酮对工件进行第一道清洗,溶解去除工件上附着的绝大部分有机残留物;接着将丙酮排空并加入 N-甲基吡咯烷酮水溶液进行第二道清洗,去除工件上残留的丙酮及剩余部分的有机残留物;最后将 N-甲基吡咯烷酮水溶液排空并加入无水乙醇进行第四道清洗,除去工件上残留的N-甲基吡咯烷酮水溶液。洗净的工件取出放入清洗机自带的烘箱进行烘干即可,烘干采用电加热,烘干温度约 80℃。上述清洗过程均加盖进行,每次清洗过后均对清洗液进行更换;清洗过程产生清洗废液及少量逸散的有机废气。

溅镀电极层:根据工艺设计,硅片表面需做一层或几层金属用于导电的作用,采用溅镀的方式进行。溅镀是物理气相沉积的一种,通过在真空系统中使用气体(使用氩气或氮气)在低压下离子化,向所用溅镀的材料组成的靶材(本项目使用 ITO 靶材及高纯电极材料)加速,将靶材及电极材料上的金属原子撞击落在硅片上沉积下来作为电路的内引线。此过程产生少量废金属材料。

ALD 薄膜封装:ALD 即原子层积层,原子层沉积(Atomic layer deposition)是一种可以将物质以单原子膜形式一层一层的镀在基底表面的方法。原子层沉积设备通过流量控制器精准控制加入 ALD 前驱体(本项目使用三甲基铝或四氯化钛),在电场作用下进行等离子体放电发生化学反应并进行薄膜的沉积。上述 ALD 前驱体基本都参与化学反应成膜,故此工序基本无废气污染物产生。

彩色滤光片封装前清洗:采用清洗棉刷洗、水汽二流体喷淋等方式对彩色滤光片进行清洗,主要是去除滤光片表面沾染的少量灰尘。该过程产生废水。

UV 胶粘合:依据设计好图案,利用点胶机在彩色滤光片上画出若干格框胶,然后运用真空贴合技术,通过紫外光照射,在瞬间使 UV 胶固化,将彩色滤光片与沉积有机层的硅片高精度贴合。UV 胶为本体型胶黏剂,基本不含溶剂,且光照固化在瞬间完成,无需加热,不考虑产生废气。此过程会产生废胶。

切割:将大尺寸玻璃湿式切割成规定的尺寸,湿式切割可避免产生玻璃粉尘,不会对生产环境造成影响。切割过程产生边角料,切割时产生比例切割废水。

切割后清洗:采用水汽二流体清洗,主要是清洗切割过程产生的微小玻璃颗粒。具体是将液滴混入高压加速空气中以产生喷雾,使喷雾高速冲击清洗面,冲击时可在低破坏下发挥高清洗效果。此过程会产生切割后清洗废水。

模组绑定:方式一热压:在切割好的芯粒边缘上粘贴异向导电胶 ACF,然后利用 FPC(柔性电路板)绑定机的热压头,将 FPC 压合到异向导电胶上。此过程产生废胶。方式二键合:首先利用环氧树脂胶将芯粒粘贴到 PCB 板上,然后用铝线在芯粒和 PCB板上键合。键合是在室温下使用超声波和压力得使铝线与下面的 PCB 的内部原子扩散,形成电气链接。键合是物理过程,不产生废气。此过程产生废胶、废铝线。

检测:对产品进行检测,会产生不合格品。

二、彩色滤光片生产工艺流程简述:

光刻前清洗:外购入厂的玻璃基材表面可能沾染少量灰尘颗粒物,为避免其对后续工序产生影响,利用全自动清洗机对其进行喷淋清洗。清洗过程使用纯水,不添加清洗剂、添加剂等化学试剂;此过程产生光刻前清洗废水。

掩膜光刻:光刻工艺是利用特定波长的光线透过光刻版使光刻胶发生反应从而将图形转移到基板上的过程。整个掩膜光刻过程包括涂胶、曝光、显影等工序。

涂胶:在清洗后的玻璃基板表面均匀涂上一层光刻胶。光刻胶主要由对光与能量非常敏感的高分子聚合物组成。为使光刻胶牢固附着在玻璃面板表面,涂匀胶后要进行烘烤,烘烤采用电加热,温度约 80℃,烘烤后光刻胶中的高分子聚合物和光敏剂等作为涂层牢固地附着在基质表面;此过程产生少量有机废气。

光刻胶又叫光致抗蚀剂,是指通过紫外光、电子束、离子束、X 射线等的照射或辐射,其溶解度发生变化的耐蚀剂刻薄膜材料,由感光树脂、增感剂和溶剂 3 种主要成分组成的对光敏感的混合液体。在光刻工艺过程中,用作抗腐蚀涂层材料,主要应用于显示面板、集成电路和半导体分立器件等细微图形加工作业。本项目使用的光刻胶类型属于“紫外正性光刻胶”,外购成品用于生产。经查阅资料,该种光刻胶生产方法为:由混合甲酚与甲醛缩聚制得酚醛树脂,以β-萘胺经重氮化、氧化生成邻重氮萘醌,再与磺酰氯反应生成 2-重氮-1-萘醌-5-磺酰氯(215 磺酰氯),然后 2-重氮-1-萘醌-5-磺酰氯与三羟基二苯甲酮发生酯化,得到感光剂;然后将酚醛树脂、树脂、感光剂、添加剂和溶剂按一定比例混合配胶,制得紫外正性光刻胶。成膜剂是光刻胶的基本成分,它对光刻胶的黏附性、抗蚀性、成膜性及显影性均有影响,常用的为酚醛树脂,一般为了获得线型酚醛树脂,采用酚量多于醛量,以草酸作催化剂进行缩聚,反应后用水蒸气蒸馏脱酚,经热水水洗、冷却后即得线性酚醛树脂。因此,酚醛树脂中甲醛完全反应,无残留,光刻胶使用过程无游离甲醛挥发,不考虑甲醛排放。

曝光:光刻胶对很窄的紫外光敏感,被光照射后发生化学变化,很容易被显影液去除,而没有感光的光刻胶则不会被清洗去除。曝光就是利用光刻胶的这种特性,使用光刻机将事先设计好的电路通过掩模版以照像术透射到面板表面,使部分光刻胶得到光照,另外部分光刻胶得不到光照,从而改变光刻胶性质。基板四边附着的光刻胶则利用去边液进行清洗,清洗过程产生清洗废液。

显影:使用显影液对片材进行显影,洗去玻璃基材上感光后的光刻胶,使下面的基板暴露出来,以便于下一道工序进行刻蚀;而没有感光的光刻胶则不会被清洗下来,从而使下面的基板得以保护。显影液反应之后需要使用去离子水对显影液进行清洗,之后载片台旋转基板甩干,产生清洗废液。

旋涂保护胶:R、G、B 图形制作完成后,需要在表面旋涂一层保护胶防止图形损坏或者被腐蚀,并使用纯水进行表面冲洗,该工序会产生废有机废气、废清洗有机废液。

阳极干刻:干法刻蚀是指利用等离子体激活的化学反应或者利用高能离子束轰击完成去除物质的方法;由于在刻蚀中不使用液体,故称为干法刻蚀。在二氧化硅和氮化硅的干法刻蚀中,等离子体的刻蚀工艺大多采用含有氟碳化合物的气体进行刻蚀;本项目的气体有CF4、CH4、BCl3、Cl2、HBr等,主要设备为刻蚀机。

以CF4为例,刻蚀反应过程如下:

CF4→2F+CF2, SiO2+4F→SiF4+O2 , Si+4F→SiF4

SiO2+2CF2→SiF4+2CO, Si+2CF2→SiF4+C2

在干法蚀刻中,大部分蚀刻气体与基材发生反应消耗,极少量未参与反应的蚀刻气则作为废气排出,故此工段产生极少量蚀刻废气。

PECVD:PECVD 即等离子体增强化学气相沉积,是反应气体从辉光放电等离子场中获得能量,激发并增强化学反应,从而实现化学气相沉积的技术。PECVD 中用的发光放电等离子体属于非平衡等离子体,在此类等离子体中,自由电子的绝对温度通常比平均气体温度高1 到 2 个数量级,这些高能电子撞击反应物气体分子,使之激发并电离,产生化学性质很活泼的自由基团,并使玻璃的表面产生更为活泼的表面结构,从而加快了低温下的化学反应。在 PECVD 工序中的反应器中,反应气体(本项目使用 SiH4、N2O、NH3)和携带气体( H2)不断流过反应室,等离子体中含有很多活性很高的化学基团这些基团经过经一系列化学和等离子体反应,在产品表面形成固态薄膜(Si3N4 和 SiO2)从而形成薄膜封装(TFE)阻隔水氧对产品影响。具体反应过程如下:

沉积 a-Si:采用 SiH4;主要反应方程如下:SiH4→Si+2H2

沉积 SiNx:采用 SiH4、NH3;主要反应方程如下:3SiH4+4NH3→Si3N4+12H2

沉积 SiO2:采用 SiH4、N2O;主要反应方程如下:SiH4+2N2O→SiO2+2H2+2N2

在 PECVD 中,大部分反应气体发生反应消耗,极少量未参与反应的反应气体则作为废气排出,故此工段产生极少量特殊废气。

检测:利用高分辨率自动检测设备对 CF 基板微小图形进行检测,该过程产生不合格品完成上述加工后即为前述 OLED 微型显示器件生产中使用的彩色滤光片,入库待用。

来源:MicroDisplay整理于无锡日报、环评报告

 

 
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