Polovodičový proces: Chemická depozice páry (CVD)

U polovodičů a panelových displejů FPD je příprava tenkých vrstev důležitým procesem. Existuje mnoho způsobů přípravy tenkých filmů (TF, Thin Film), běžné jsou tyto dva způsoby:

● CVD (chemická depozice z plynné fáze)

● PVD (depozice fyzické páry)

Mezi nimi jsou v komoře stroje uložena vrstva/aktivní vrstva/aktivní vrstva/izolační vrstva pomocí PECVD.

● Používejte speciální plyny: SIH4/NH3/N2O pro uložení filmů Sin a Si/SiO2.

● Některé CVD stroje potřebují k hydrogenaci používat H2, aby se zvýšila mobilita nosiče.

● NF3 je čisticí plyn. Ve srovnání: F2 je vysoce toxický a skleníkový účinek SF6 je vyšší než účinek NF3.

V procesu polovodičového zařízení existuje více typů tenkých filmů, kromě běžného SIO2/SI/SIN, existují také W, Ti/Tin, HFO2, SIC atd.

To je také důvod, proč existuje mnoho druhů prekurzorů pro pokročilé materiály používané v polovodičovém průmyslu, aby se vytvořily různé typy tenkých filmů.

Vysvětlujeme si to následujícím způsobem:

1. Druhy CVD a některé prekurzorové plyny

2. Základní mechanismus CVD a kvalita filmu

1. Druhy CVD a některé prekurzorové plyny

CVD je velmi obecný pojem a lze jej rozdělit do mnoha typů. Běžné jsou:

● Pecvd: Plazma Enhanced CVD

● LPCVD: CVD s nízkým tlakem

● ALD: Depozice atomové vrstvy

● MOCVD: Kovo-organické CVD

Během procesu CVD musí být chemické reakce přerušeny chemické vazby prekurzoru.

Energie pro lámání chemických vazeb pochází z tepla, takže teplota komory bude relativně vysoká, což není přátelské k některým procesům, jako je substrátové sklo panelu nebo materiál PI flexibilní obrazovky. Proto zadáním jiné energie (vytváření plazmy atd.), Aby se snížila teplota procesu tak, aby splňovala některé procesy, které vyžadují teplotu, bude také snížen tepelný rozpočet.

Proto je PECVD depozice a-Si:H/SiN/poly-Si široce používána v průmyslu displejů FPD. Běžné CVD prekurzory a filmy:

Polykrystalický křemík/jednokrystalický křemík SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

Kroky základního mechanismu CVD:

1. Reakční prekurzorový plyn vstupuje do komory

2. Meziprodukty vznikající reakcí plynu

3. Meziprodukty plynu difundují k povrchu substrátu

4. Adsorbovaný na povrchu substrátu a rozptýlený

5. Chemická reakce probíhá na povrchu substrátu, nukleace/tvorba ostrůvků/tvorba filmu

6. Vedlejší produkty jsou desorbovány, vakuově odčerpávány a vypouštěny po vstupu do pračky za účelem úpravy

Jak již bylo zmíněno, celý proces zahrnuje několik kroků, jako je difúze/adsorpce/reakce. Celková rychlost tvorby filmu je ovlivněna mnoha faktory, jako je teplota/tlak/typ reakčního plynu/typ substrátu. Difúze má difúzní model pro predikci, adsorpce má adsorpční teorii a chemická reakce má teorii reakční kinetiky.

V celém procesu určuje nejpomalejší krok celou rychlost reakce. To je velmi podobné metodě kritické cesty řízení projektu. Nejdelší tok aktivity určuje nejkratší doba trvání projektu. Doba trvání může být zkrácena přidělením zdrojů, aby se zkrátil čas této cesty. Podobně může CVD najít klíčové úzké hrdlo, které omezuje rychlost tvorby filmu, pochopením celého procesu a upravit nastavení parametrů tak, aby bylo dosaženo ideální rychlosti tvorby filmu.

2. Hodnocení kvality CVD filmu

Některé fólie jsou ploché, některé vyplňují díry a některé vyplňují drážky s velmi odlišnými funkcemi. Komerční stroje CVD musí splňovat základní požadavky:

● Kapacita strojního zpracování, depoziční rychlost

● Konzistence

● Reakce v plynné fázi nemohou produkovat částice. Je velmi důležité, aby nevznikaly částice v plynné fázi.

Některé další požadavky na hodnocení jsou následující:

● Dobré pokrytí kroku

● Schopnost vyplňovat mezery s vysokým poměrem stran (konformita)

● Dobrá rovnoměrnost tloušťky

● Vysoká čistota a hustota

● Vysoký stupeň konstrukční dokonalosti s nízkým namáháním filmu

● Dobré elektrické vlastnosti

● Výborná přilnavost k podkladovému materiálu