Напівпровідниковий процес: хімічне осадження з парової фази (CVD)

У напівпровідникових і панельних дисплеях FPD підготовка тонких плівок є важливим процесом. Існує багато способів приготування тонких плівок (TF, тонка плівка), поширені два методи:

● CVD (хімічне осадження пари)

● PVD (фізичне осадження з парової фази)

Серед них буферний шар/активний шар/ізоляційний шар наносяться в камеру машини за допомогою PECVD.

● Використовуйте спеціальні гази: SiH4/NH3/N2O для осадження плівок SiN та Si/SiO2.

● Деякі машини CVD повинні використовувати H2 для гідрування для підвищення рухливості носія.

● NF3 - це очищувальний газ. Для порівняння: F2 високотоксичний, а парниковий ефект SF6 вищий, ніж у NF3.

У процесі напівпровідникового пристрою існує більше типів тонких плівок, крім загальних SIO2/Si/SIN, є також W, Ti/TIN, HFO2, SIC тощо.

Це також причина, чому існує багато видів попередників для передових матеріалів, що використовуються в напівпровідниковій галузі, щоб зробити різні типи тонких плівок.

Ми пояснюємо це таким чином:

1. Типи CVD і деякі гази-попередники

2. Основний механізм ЦВД і якість плівки

1. Типи CVD і деякі гази-попередники

ССЗ є дуже загальним поняттям, яке можна розділити на багато типів. Загальні:

● PECVD: Посилений у плазмі ССЗ

● LPCVD: CVD низького тиску

● ALD: атомно-шарове осадження

● Моквд: Металоорганічний ССД

Під час процесу ССЗ хімічні зв’язки попередника потрібно порушити перед хімічними реакціями.

Енергія для розриву хімічних зв’язків походить від тепла, тому температура камери буде відносно високою, що не є дружнім для деяких процесів, таких як склянку підкладки панелі або PI матеріалу гнучкого екрану. Тому, вводячи іншу енергію (утворюючи плазму тощо) для зниження температури процесу для задоволення деяких процесів, що потребують температури, тепловий бюджет також буде зменшено.

Тому PECVD осадження a-Si:H/SiN/poly-Si широко використовується в галузі дисплеїв FPD. Поширені провісники та плівки ССЗ:

Полікристалічний кремній/монокристалічний кремній sio2 sin/sion w/ti wsi2 hfo2/sic

Етапи основного механізму ССЗ:

1. Газ -попередник реакції потрапляє в палату

2. Проміжні продукти, що утворюються в результаті газової реакції

3. Проміжні продукти газу дифундують до поверхні підкладки

4. Адсорбується на поверхні підкладки та дифундує

5. Хімічна реакція відбувається на поверхні субстрату, утворенням зародження/острівця/плівки

6. Побічні продукти десорбуються, відкачуються вакуумним насосом і викидаються після надходження в скрубер для обробки

Як було сказано раніше, весь процес включає кілька кроків, таких як дифузія/адсорбція/реакція. На загальну швидкість утворення плівки впливає багато факторів, таких як температура/тиск/тип реакційного газу/типу субстрату. Дифузія має дифузійну модель для прогнозування, адсорбція має теорію адсорбції, а хімічна реакція - теорія кінетики реакцій.

У всьому процесі найповільніший крок визначає всю швидкість реакції. Це дуже схоже на метод критичного шляху управління проектами. Найдовший потік діяльності визначає найкоротшу тривалість проекту. Тривалість можна скоротити, виділивши ресурси, щоб зменшити час цього шляху. Подібним чином CVD може знайти ключове вузьке місце, яке обмежує швидкість утворення плівки, розуміючи весь процес, і налаштувати налаштування параметрів для досягнення ідеальної швидкості утворення плівки.

2. Оцінка якості плівки CVD

Деякі плівки плоскі, деякі - наповнення отвору, а деякі - наповнення канавки, з дуже різними функціями. Комерційні машини ССЗ повинні відповідати основним вимогам:

● Машинна здатність машинної обробки, швидкість осадження

● Послідовність

● Газофазові реакції не можуть утворювати частинки. Дуже важливо не утворювати частинки в газовій фазі.

Деякі інші вимоги до оцінки такі:

● Добре покриття кроку

● Можливість заповнити прогалини з високим співвідношенням сторін (конформність)

● Гарна рівномірність товщини

● Висока чистота та щільність

● Високий ступінь структурної досконалості з низьким напруженням плівки

● Гарні електричні властивості

● Відмінна адгезія до матеріалу підкладки