Félvezető eljárás: kémiai gőzleválasztás (CVD)

A félvezetőknél és az FPD paneles kijelzőknél a vékony filmek előkészítése fontos folyamat. A vékony filmek (TF, Thin Film) elkészítésének számos módja van, a következő két módszer általános:

● CVD (kémiai gőzleválasztás)

● PVD (fizikai gőzleválasztás)

Ezek közül a pufferréteg/aktív réteg/szigetelőréteg mind a gép kamrájában van lerakva PECVD segítségével.

● Speciális gázokat használjon: SiH4/NH3/N2O SiN és Si/SiO2 filmek leválasztásához.

● Egyes CVD gépeknek H2-t kell használniuk a hidrogénezéshez a hordozó mobilitásának növelése érdekében.

● Az NF3 tisztítógáz. Összehasonlításképpen: az F2 erősen mérgező, és az SF6 üvegházhatása nagyobb, mint az NF3-é.

A félvezető készülékes eljárásban több fajta vékonyréteg létezik, az elterjedt SiO2/Si/SiN mellett W, Ti/TiN, HfO2, SiC stb.

Ez az oka annak is, hogy a félvezetőiparban használt fejlett anyagokhoz sokféle prekurzor létezik különféle vékonyrétegek előállítására.

Ezt a következő módon magyarázzuk:

1. A CVD típusai és néhány prekurzor gáz

2. A CVD és a filmminőség alapvető mechanizmusa

1. A CVD típusai és néhány prekurzor gáz

A CVD egy nagyon általános fogalom, és sok típusra osztható. A gyakoriak a következők:

● PECVD: Plasma Enhanced CVD

● LPCVD: Alacsony nyomású CVD

● ALD: Atomic Layer Deposition

● MOCVD: Fém-szerves CVD

A CVD folyamat során a prekurzor kémiai kötéseit meg kell szakítani a kémiai reakciók előtt.

A kémiai kötések megszakításához szükséges energia hőből származik, így a kamra hőmérséklete viszonylag magas lesz, ami bizonyos folyamatoknak, például a panel alapüvegének vagy a rugalmas képernyő PI anyagának nem barátja. Ezért ha más energiát viszünk be (plazma kialakítása stb.) a folyamat hőmérsékletének csökkentése érdekében, hogy megfeleljen bizonyos hőmérsékletet igénylő folyamatoknak, a hőköltségvetés is csökken.

Ezért az a-Si:H/SiN/poli-Si PECVD-leválasztását széles körben használják az FPD kijelzőiparban. Gyakori CVD prekurzorok és filmek:

Polikristályos szilícium/egykristályos szilícium SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

A CVD alapvető mechanizmusának lépései:

1. A reakció prekurzor gáza belép a kamrába

2. Gázreakcióval előállított köztes termékek

3. A gáz közbenső termékei a hordozó felületére diffundálnak

4. Adszorbeálódik az aljzat felületén és diffundál

5. A szubsztrát felületén kémiai reakció megy végbe, gócképződés/szigetképződés/filmképződés

6. A melléktermékeket deszorbeálják, vákuumszivattyúzzák és kiürítik, miután bekerültek a mosóba kezelés céljából

Amint korábban említettük, az egész folyamat több lépésből áll, mint például a diffúzió/adszorpció/reakció. A filmképződés általános sebességét számos tényező befolyásolja, mint például a hőmérséklet/nyomás/a reakciógáz típusa/a szubsztrát típusa. A diffúziónak van egy diffúziós modellje az előrejelzéshez, az adszorpciónak van adszorpciós elmélete, és a kémiai reakciónak van egy reakciókinetikai elmélete.

Az egész folyamatban a leglassabb lépés határozza meg a teljes reakciósebességet. Ez nagyon hasonlít a projektmenedzsment kritikus út módszeréhez. A leghosszabb tevékenységfolyam határozza meg a projekt legrövidebb időtartamát. Az időtartam lerövidíthető, ha erőforrásokat rendelünk hozzá, hogy csökkentsük ennek az útvonalnak az idejét. Hasonlóképpen, a CVD megtalálhatja azt a kulcsfontosságú szűk keresztmetszetet, amely korlátozza a filmképződés sebességét azáltal, hogy megérti a teljes folyamatot, és módosíthatja a paraméterbeállításokat az ideális filmképződési sebesség elérése érdekében.

2. A CVD film minőségének értékelése

Egyes fóliák laposak, vannak lyukkitöltésűek, és vannak horonykitöltésűek, nagyon eltérő funkciókkal. A kereskedelmi célú CVD gépeknek meg kell felelniük az alapvető követelményeknek:

● Gépi feldolgozási kapacitás, lerakódási sebesség

● Konzisztencia

● A gázfázisú reakciók nem tudnak részecskéket termelni. Nagyon fontos, hogy ne képződjenek részecskék a gázfázisban.

Néhány további értékelési követelmény a következő:

● Jó lépésfedés

● Képes kitölteni a nagy képarányú hézagokat (konformitás)

● Jó vastagsági egyenletesség

● Nagy tisztaságú és sűrűségű

● Magas fokú szerkezeti tökéletesség alacsony filmfeszültséggel

● Jó elektromos tulajdonságok

● Kiváló tapadás az aljzat anyagához