Halvlederproces: Chemical Vapor Deposition (CVD)

I halvledere og FPD-panelskærme er fremstillingen af ​​tynde film en vigtig proces. Der er mange måder at fremstille tyndfilm på (TF, tyndfilm), følgende to metoder er almindelige:

● CVD (kemisk dampaflejring)

● PVD (Physical Vapor Deposition)

Blandt dem er bufferlaget/det aktive lag/isoleringslaget alle aflejret i maskinens kammer ved hjælp af PECVD.

● Brug specielle gasser: SiH4/NH3/N2O til afsætning af SiN og Si/SiO2 film.

● Nogle CVD-maskiner skal bruge H2 til hydrogenering for at øge bærermobiliteten.

● NF3 er en rensegas. Til sammenligning: F2 er meget giftig, og drivhuseffekten af ​​SF6 er højere end for NF3.

I halvlederenhedsprocessen er der flere typer tyndfilm, udover de almindelige SiO2/Si/SiN er der også W, Ti/TiN, HfO2, SiC osv.

Dette er også grunden til, at der findes mange slags forstadier til avancerede materialer, der anvendes i halvlederindustrien, for at lave forskellige typer tyndfilm.

Vi forklarer det på følgende måde:

1. Typer af CVD og nogle forløbergasser

2. Grundlæggende mekanisme for CVD og filmkvalitet

1. Typer af CVD og nogle forløbergasser

CVD er et meget generelt begreb og kan opdeles i mange typer. De almindelige er:

● PECVD: Plasma Enhanced CVD

● LPCVD: Lavtryks-CVD

● ALD: Atomisk lagaflejring

● MOCVD: Metal-organisk CVD

Under CVD-processen skal prækursorens kemiske bindinger brydes før kemiske reaktioner.

Energien til at bryde kemiske bindinger kommer fra varme, så kammertemperaturen vil være relativt høj, hvilket ikke er venligt for nogle processer, såsom panelets substratglas eller PI-materialet på den fleksible skærm. Ved at tilføre anden energi (dannelse af plasma osv.) for at reducere procestemperaturen for at imødekomme nogle processer, der kræver temperatur, vil det termiske budget derfor også blive reduceret.

Derfor er PECVD-aflejring af a-Si:H/SiN/poly-Si meget brugt i FPD-skærmindustrien. Almindelige CVD-prækursorer og film:

Polykrystallinsk silicium/enkeltkrystal silicium SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

Trin i den grundlæggende mekanisme af CVD:

1. Reaktionsforstadiegas kommer ind i kammeret

2. Mellemprodukter fremstillet ved gasreaktion

3. Gassens mellemprodukter diffunderer til substratoverfladen

4. Adsorberet på underlagets overflade og diffuseret

5. Kemisk reaktion sker på substratoverfladen, kernedannelse/ødannelse/filmdannelse

6. Biprodukter desorberes, vakuumpumpes væk og udledes efter at de er kommet ind i scrubberen til behandling

Som tidligere nævnt inkluderer hele processen flere trin såsom diffusion/adsorption/reaktion. Den samlede filmdannelseshastighed påvirkes af mange faktorer, såsom temperatur/tryk/type reaktionsgas/type af substrat. Diffusion har en diffusionsmodel til forudsigelse, adsorption har en adsorptionsteori, og kemisk reaktion har en reaktionskinetikteori.

I hele processen bestemmer det langsomste trin hele reaktionshastigheden. Dette minder meget om den kritiske vej-metode til projektledelse. Det længste aktivitetsflow bestemmer den korteste projektvarighed. Varigheden kan forkortes ved at allokere ressourcer for at reducere tiden på denne sti. På samme måde kan CVD finde den vigtigste flaskehals, der begrænser filmdannelseshastigheden ved at forstå hele processen og justere parameterindstillingerne for at opnå den ideelle filmdannelseshastighed.

2. Evaluering af CVD-filmkvalitet

Nogle film er flade, nogle er hulfyldende, og nogle er rillefyldende med meget forskellige funktioner. Kommercielle CVD-maskiner skal opfylde grundlæggende krav:

● Maskinens bearbejdningskapacitet, deponeringshastighed

● Konsistens

● Gasfasereaktioner kan ikke producere partikler. Det er meget vigtigt ikke at producere partikler i gasfasen.

Nogle andre evalueringskrav er som følger:

● God trindækning

● Evne til at udfylde huller med højt billedformat (konformitet)

● God ensartet tykkelse

● Høj renhed og tæthed

● Høj grad af strukturel perfektion med lav filmspænding

● Gode elektriske egenskaber

● Fremragende vedhæftning til underlagsmaterialet