Διαδικασία ημιαγωγών: εναπόθεση χημικών ατμών (CVD)

Σε ημιαγωγούς και οθόνες πάνελ FPD, η προετοιμασία λεπτών μεμβρανών είναι μια σημαντική διαδικασία. Υπάρχουν πολλοί τρόποι παρασκευής λεπτών μεμβρανών (TF, Thin Film), οι ακόλουθες δύο μέθοδοι είναι κοινές:

● CVD (εναπόθεση χημικών ατμών)

● PVD (απόθεση φυσικού ατμού)

Μεταξύ αυτών, το στρώμα απομόνωσης/ενεργό στρώμα/μονωτικό στρώμα εναποτίθενται όλα στον θάλαμο του μηχανήματος χρησιμοποιώντας PECVD.

● Χρησιμοποιήστε ειδικά αέρια: SiH4/NH3/N2O για την εναπόθεση φιλμ SiN και Si/SiO2.

● Ορισμένες μηχανές CVD πρέπει να χρησιμοποιούν H2 για υδρογόνωση για να αυξήσουν την κινητικότητα του φορέα.

● Το NF3 είναι αέριο καθαρισμού. Συγκριτικά: Το F2 είναι πολύ τοξικό και το φαινόμενο του θερμοκηπίου του SF6 είναι υψηλότερο από αυτό του NF3.

Στη διαδικασία της συσκευής ημιαγωγών, υπάρχουν περισσότεροι τύποι λεπτών μεμβρανών, εκτός από το κοινό SiO2/Si/Sin, υπάρχουν επίσης W, Ti/Tin, HFO2, SIC κ.λπ.

Αυτός είναι επίσης ο λόγος για τον οποίο υπάρχουν πολλά είδη πρόδρομων ουσιών για προηγμένα υλικά που χρησιμοποιούνται στη βιομηχανία ημιαγωγών, για την κατασκευή διαφόρων τύπων λεπτών μεμβρανών.

Το εξηγούμε με τον ακόλουθο τρόπο:

1. Τύποι CVD και μερικά πρόδρομα αέρια

2. Βασικός μηχανισμός της CVD και της ποιότητας του φιλμ

1. Τύποι CVD και μερικά πρόδρομα αέρια

Το CVD είναι μια πολύ γενική έννοια και μπορεί να χωριστεί σε πολλούς τύπους. Τα κοινά είναι:

● PECVD: Βελτιωμένη CVD με πλάσμα

● LPCVD: CVD χαμηλής πίεσης

● ALD: απόθεση ατομικού στρώματος

● MOCVD: Μεταλλικό-οργανικό CVD

Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας CVD, οι χημικοί δεσμοί του προδρόμου πρέπει να σπάσουν πριν από τις χημικές αντιδράσεις.

Η ενέργεια για το σπάσιμο των χημικών δεσμών προέρχεται από τη θερμότητα, επομένως η θερμοκρασία του θαλάμου θα είναι σχετικά υψηλή, κάτι που δεν είναι φιλικό σε ορισμένες διαδικασίες, όπως το γυαλί υποστρώματος του πάνελ ή το υλικό PI της εύκαμπτης οθόνης. Επομένως, με την εισαγωγή άλλης ενέργειας (σχηματισμός πλάσματος, κ.λπ.) για τη μείωση της θερμοκρασίας της διεργασίας για την κάλυψη ορισμένων διεργασιών που απαιτούν θερμοκρασία, θα μειωθεί και ο θερμικός προϋπολογισμός.

Επομένως, η εναπόθεση PECVD του a-Si:H/SiN/poly-Si χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανία οθονών FPD. Συνήθεις πρόδρομες ουσίες και μεμβράνες CVD:

Πολυκρυσταλλικό πυρίτιο/μονόκρυσταλλο πυρίτιο SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

Βήματα του βασικού μηχανισμού της καρδιαγγειακής νόσου:

1. Το αέριο πρόδρομο αντίδρασης εισέρχεται στο θάλαμο

2. Ενδιάμεσα προϊόντα που παράγονται από αντίδραση αερίου

3. Τα ενδιάμεσα προϊόντα του αερίου διαχέονται στην επιφάνεια του υποστρώματος

4. Προσροφάται στην επιφάνεια του υποστρώματος και διαχέεται

5. Συμβαίνει χημική αντίδραση στην επιφάνεια του υποστρώματος, πυρήνωση/σχηματισμός νησίδας/σχηματισμός φιλμ

6. Τα υποπροϊόντα εκροφούνται, αντλούνται υπό κενό και απορρίπτονται αφού εισέλθουν στο πλυντήριο για επεξεργασία

Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, η όλη διαδικασία περιλαμβάνει πολλαπλά στάδια όπως διάχυση/προσρόφηση/αντίδραση. Ο συνολικός ρυθμός σχηματισμού φιλμ επηρεάζεται από πολλούς παράγοντες, όπως θερμοκρασία/πίεση/τύπος αερίου αντίδρασης/τύπος υποστρώματος. Η διάχυση έχει ένα μοντέλο διάχυσης για πρόβλεψη, η προσρόφηση έχει θεωρία προσρόφησης και η χημική αντίδραση έχει θεωρία κινητικής αντίδρασης.

Σε ολόκληρη τη διαδικασία, το πιο αργό βήμα καθορίζει ολόκληρο τον ρυθμό αντίδρασης. Αυτό είναι πολύ παρόμοιο με τη μέθοδο κρίσιμης διαδρομής της διαχείρισης έργων. Η μακρύτερη ροή δραστηριότητας καθορίζει τη συντομότερη διάρκεια του έργου. Η διάρκεια μπορεί να μειωθεί με την κατανομή των πόρων για τη μείωση του χρόνου αυτής της διαδρομής. Ομοίως, το CVD μπορεί να βρει το βασικό σημείο συμφόρησης που περιορίζει τον ρυθμό σχηματισμού φιλμ κατανοώντας ολόκληρη τη διαδικασία και να προσαρμόσει τις ρυθμίσεις παραμέτρων για να επιτύχει τον ιδανικό ρυθμό σχηματισμού φιλμ.

2. Αξιολόγηση της ποιότητας ταινιών CVD

Ορισμένες ταινίες είναι επίπεδες, μερικές είναι η πλήρωση των οπών, και μερικές είναι γεμιστές αυλάκωσης, με πολύ διαφορετικές λειτουργίες. Οι εμπορικές μηχανές CVD πρέπει να πληρούν τις βασικές απαιτήσεις:

● Χωρητικότητα επεξεργασίας μηχανών, ποσοστό εναπόθεσης

● συνέπεια

● Οι αντιδράσεις αερίου φάσης δεν μπορούν να παράγουν σωματίδια. Είναι πολύ σημαντικό να μην παράγουμε σωματίδια στην αέρια φάση.

Μερικές άλλες απαιτήσεις αξιολόγησης είναι οι εξής:

● Καλή κάλυψη βημάτων

● Δυνατότητα κάλυψης κενών υψηλού λόγου διαστάσεων (συμμόρφωση)

● Ομοιομορφία καλής πάχους

● Υψηλή καθαρότητα και πυκνότητα

● Υψηλός βαθμός δομικής τελειότητας με χαμηλή τάση φιλμ

● Καλές ηλεκτρικές ιδιότητες

● Εξαιρετική πρόσφυση στο υλικό του υποστρώματος