Quá trình bán dẫn: lắng đọng hơi hóa học (CVD)

Trong màn hình bán dẫn và bảng điều khiển FPD, việc chuẩn bị màng mỏng là một quá trình quan trọng. Có nhiều cách để chuẩn bị màng mỏng (TF, màng mỏng), hai phương pháp sau đây là phổ biến:

● CVD (Lắng đọng hơi hóa học)

● PVD (Lắng đọng hơi vật lý)

Trong số đó, lớp đệm/lớp hoạt động/lớp cách điện đều được lắng đọng trong buồng của máy bằng PECVD.

● Sử dụng các loại khí đặc biệt: SiH4/NH3/N2O để lắng đọng màng SiN và Si/SiO2.

● Một số máy CVD cần sử dụng H2 để hydro hóa để tăng khả năng vận động của sóng mang.

● NF3 là khí làm sạch. So sánh: F2 có độc tính cao, hiệu ứng nhà kính của SF6 cao hơn NF3.

Trong quy trình sản xuất thiết bị bán dẫn, có nhiều loại màng mỏng hơn, ngoài SiO2/Si/SiN thông thường còn có W, Ti/TiN, HfO2, SiC, v.v.

Đây cũng là lý do tại sao có nhiều loại tiền chất cho các vật liệu tiên tiến được sử dụng trong ngành công nghiệp bán dẫn, để tạo ra nhiều loại phim mỏng khác nhau.

Chúng tôi giải thích nó theo cách sau:

1. Các loại CVD và một số khí tiền chất

2. Cơ chế cơ bản của CVD và chất lượng phim

1. Các loại CVD và một số khí tiền chất

CVD là một khái niệm rất chung chung và có thể được chia thành nhiều loại. Những cái phổ biến là:

● PECVD: CVD tăng cường huyết tương

● LPCVD: CVD áp suất thấp

● ALD: Lắng đọng lớp nguyên tử

● MOCVD: CVD kim loại-hữu cơ

Trong quá trình CVD, các liên kết hóa học của tiền chất cần phải bị phá vỡ trước các phản ứng hóa học.

Năng lượng để phá vỡ các liên kết hóa học đến từ nhiệt nên nhiệt độ trong buồng sẽ tương đối cao, không thân thiện với một số quy trình như bề mặt kính của tấm nền hay vật liệu PI của màn hình dẻo. Do đó, bằng cách đưa năng lượng khác (hình thành Plasma, v.v.) vào để giảm nhiệt độ quy trình nhằm đáp ứng một số quy trình cần nhiệt độ, quỹ nhiệt cũng sẽ giảm.

Do đó, sự lắng đọng PECVD của a-si: h/sin/poly-si được sử dụng rộng rãi trong ngành hiển thị FPD. Tiền thân và phim CVD thông thường:

Silicon polycrystalline/silicon đơn tinh thể SiO2 sin/sion w/ti wsi2 hfo2/sic

Các bước của cơ chế cơ bản của CVD:

1. Khí tiền chất phản ứng đi vào buồng

2. Sản phẩm trung gian tạo thành từ phản ứng khí

3. Sản phẩm trung gian của khí khuếch tán lên bề mặt đế

4. Hấp phụ trên bề mặt chất nền và khuếch tán

5. Phản ứng hóa học xảy ra trên bề mặt cơ chất, tạo mầm/hình thành đảo/hình thành màng

6. Sản phẩm phụ được giải phóng, máy hút bụi được bơm ra và xuất viện sau khi vào máy lọc để điều trị

Như đã đề cập trước đó, toàn bộ quá trình bao gồm nhiều bước như khuếch tán/hấp phụ/phản ứng. Tốc độ hình thành màng tổng thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, chẳng hạn như nhiệt độ/áp suất/loại khí phản ứng/loại chất nền. Khuếch tán có một mô hình khuếch tán để dự đoán, hấp phụ có lý thuyết hấp phụ và phản ứng hóa học có lý thuyết động học phản ứng.

Trong toàn bộ quá trình, bước chậm nhất sẽ quyết định toàn bộ tốc độ phản ứng. Điều này rất giống với phương pháp đường dẫn quan trọng trong quản lý dự án. Luồng hoạt động dài nhất xác định thời gian dự án ngắn nhất. Thời lượng có thể được rút ngắn bằng cách phân bổ nguồn lực để giảm thời gian của con đường này. Tương tự, CVD có thể tìm ra nút thắt chính làm hạn chế tốc độ tạo màng bằng cách hiểu toàn bộ quy trình và điều chỉnh cài đặt tham số để đạt được tốc độ tạo màng lý tưởng.

2. Đánh giá chất lượng phim CVD

Một số bộ phim phẳng, một số là lấp đầy lỗ, và một số được lấp đầy, với các chức năng rất khác nhau. Máy CVD thương mại phải đáp ứng các yêu cầu cơ bản:

● Công suất xử lý của máy, tốc độ lắng đọng

● Tính nhất quán

● Phản ứng ở pha khí không thể tạo ra hạt. Điều rất quan trọng là không tạo ra các hạt trong pha khí.

Một số yêu cầu đánh giá khác như sau:

● Bảo hiểm bước tốt

● Khả năng lấp đầy khoảng trống tỷ lệ khung hình cao (tính phù hợp)

● Tính đồng nhất độ dày tốt

● Độ tinh khiết và mật độ cao

● Mức độ hoàn hảo về cấu trúc cao với căng thẳng phim thấp

● Tính chất điện tốt

● Độ bám dính tuyệt vời với vật liệu nền