Halvlederprosess: Kjemisk dampavsetning (CVD)

Hos halvledere og FPD -panelskjermer er tilberedningen av tynne filmer en viktig prosess. Det er mange måter å tilberede tynne filmer (TF, tynn film), følgende to metoder er vanlige:

● CVD (kjemisk dampavsetning)

● PVD (Physical Vapor Deposition)

Blant dem blir bufferlaget/det aktive laget/isolasjonslaget alle avsatt i maskinens kammer ved bruk av PECVD.

● Bruk spesielle gasser: SiH4/NH3/N2O for avsetning av SiN og Si/SiO2 filmer.

● Noen CVD -maskiner trenger å bruke H2 for hydrogenering for å øke bærermobiliteten.

● NF3 er en rengjøringsgass. Til sammenligning: F2 er svært giftig, og drivhuseffekten av SF6 er høyere enn for NF3.

I halvlederenhetsprosessen er det flere typer tynne filmer, i tillegg til den vanlige SiO2/Si/SiN, er det også W, Ti/TiN, HfO2, SiC, etc.

Dette er også grunnen til at det er mange typer forløpere for avanserte materialer som brukes i halvlederindustrien, for å lage forskjellige typer tynne filmer.

Vi forklarer det på følgende måte:

1. Typer CVD og noen forløpergasser

2. Grunnleggende mekanisme for CVD og filmkvalitet

1. Typer CVD og noen forløpergasser

CVD er et veldig generelt konsept og kan deles inn i mange typer. Vanlige er:

● PECVD: Plasmaforbedret CVD

● LPCVD: Lavt trykk CVD

● ALD: Avsetning av atomlag

● MOCVD: Metallorganisk CVD

Under CVD -prosessen må de kjemiske bindingene til forløperen brytes før kjemiske reaksjoner.

Energien for å bryte kjemiske bindinger kommer fra varme, så kammertemperaturen vil være relativt høy, noe som ikke er vennlig med noen prosesser, for eksempel underlagsglasset til panelet eller PI -materialet til den fleksible skjermen. Ved å legge inn annen energi (dannende plasma osv.) For å redusere prosesstemperaturen for å oppfylle noen prosesser som krever temperatur, vil det termiske budsjettet også bli redusert.

Derfor er PECVD-avsetning av a-Si:H/SiN/poly-Si mye brukt i FPD-skjermindustrien. Vanlige CVD-forløpere og filmer:

Polykrystallinsk silisium/enkrystall silisium SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

Trinn for den grunnleggende mekanismen til CVD:

1. Reaksjonsforløpergass kommer inn i kammeret

2. mellomprodukter produsert ved gassreaksjon

3.

4. Adsorbert på underlagets overflate og diffusert

5. Kjemisk reaksjon skjer på substratoverflaten, kjernedannelse/øydannelse/filmdannelse

6. Biprodukter er desorbert, vakuum pumpet bort og slippes ut etter å ha kommet inn i skrubberen for behandling

Som nevnt tidligere inkluderer hele prosessen flere trinn som diffusjon/adsorpsjon/reaksjon. Den totale filmdannelseshastigheten påvirkes av mange faktorer, som temperatur/trykk/type reaksjonsgass/type substrat. Diffusjon har en diffusjonsmodell for prediksjon, adsorpsjon har en adsorpsjonsteori, og kjemisk reaksjon har en reaksjonskinetikkteori.

I hele prosessen bestemmer det tregeste trinnet hele reaksjonshastigheten. Dette ligner veldig på den kritiske banemetoden for prosjektledelse. Den lengste aktivitetsflyten bestemmer den korteste prosjektvarigheten. Varigheten kan forkortes ved å tildele ressurser for å redusere tiden for denne banen. Tilsvarende kan CVD finne den viktigste flaskehalsen som begrenser filmformasjonshastigheten ved å forstå hele prosessen, og justere parameterinnstillingene for å oppnå den ideelle filmformasjonshastigheten.

2. Evaluering av CVD -filmkvalitet

Noen filmer er flate, andre er hullfylling, og noen er groovefylling, med veldig forskjellige funksjoner. Kommersielle CVD -maskiner må oppfylle grunnleggende krav:

● Maskinbehandlingskapasitet, avsetningshastighet

● Konsistens

● Gassfasereaksjoner kan ikke produsere partikler. Det er veldig viktig å ikke produsere partikler i gassfasen.

Noen andre evalueringskrav er som følger:

● God trinndekning

● Evne til å fylle hull med høyt sideforhold (konformitet)

● God tykkelse enhetlighet

● Høy renhet og tetthet

● Høy grad av strukturell perfeksjon med lav filmstress

● Gode elektriske egenskaper

● Utmerket vedheft til underlagsmaterialet