فرآیند نیمه هادی: رسوب بخار شیمیایی (CVD)

در نمایشگرهای نیمه هادی و پانل FPD ، تهیه فیلم های نازک یک فرآیند مهم است. روش های زیادی برای تهیه لایه های نازک (TF, Thin Film) وجود دارد که دو روش زیر رایج است:

● CVD (رسوب بخار شیمیایی)

● PVD (رسوب بخار فیزیکی)

در میان آنها ، لایه بافر/لایه فعال/لایه فعال همه با استفاده از PECVD در محفظه دستگاه قرار می گیرند.

● از گازهای مخصوص استفاده کنید: SiH4/NH3/N2O برای رسوب فیلم های SiN و Si/SiO2.

● برخی از ماشین های CVD برای افزایش تحرک حامل نیاز به استفاده از H2 برای هیدروژناسیون دارند.

● NF3 یک گاز تمیز کننده است. در مقایسه: F2 بسیار سمی است ، و اثر گلخانه ای SF6 بالاتر از NF3 است.

در فرآیند دستگاه نیمه هادی، انواع بیشتری از لایه های نازک وجود دارد، علاوه بر SiO2/Si/SiN رایج، W، Ti/TiN، HfO2، SiC و غیره نیز وجود دارد.

همچنین به همین دلیل است که انواع بسیاری از پیش سازها برای مواد پیشرفته مورد استفاده در صنعت نیمه هادی ها به منظور ساخت انواع لایه های نازک وجود دارد.

ما آن را به روش زیر توضیح می دهیم:

1. انواع CVD و برخی از گازهای پیشرو

2. مکانیسم اساسی CVD و کیفیت فیلم

1. انواع CVD و برخی از گازهای پیشرو

CVD یک مفهوم بسیار کلی است و می توان آن را به انواع مختلفی تقسیم کرد. موارد رایج عبارتند از:

● PECVD: CVD افزایش یافته پلاسما

● LPCVD: CVD کم فشار

● ALD: رسوب لایه اتمی

● ماتری: CVD فلزی آلی

در طول فرآیند CVD، پیوندهای شیمیایی پیش ساز باید قبل از واکنش های شیمیایی شکسته شوند.

انرژی برای شکستن پیوندهای شیمیایی از گرما ناشی می شود ، بنابراین دمای محفظه نسبتاً زیاد خواهد بود ، که برای برخی از فرآیندها مانند شیشه بستر پانل یا ماده PI صفحه انعطاف پذیر دوستانه نیست. بنابراین ، با وارد کردن انرژی دیگر (تشکیل پلاسما و غیره) برای کاهش دمای فرآیند برای برآورده کردن برخی فرآیندهای مورد نیاز دما ، بودجه حرارتی نیز کاهش می یابد.

بنابراین، رسوب PECVD a-Si:H/SiN/poly-Si به طور گسترده در صنعت نمایشگر FPD استفاده می شود. پیش سازها و فیلم های رایج CVD:

سیلیکون پلی کریستالی/سیلیکون کریستالی تک SIO2 SIN/SION W/TI WSI2 HFO2/SIC

مراحل مکانیسم اساسی CVD:

1. پیش ساز واکنش گاز وارد محفظه می شود

2. محصولات واسطه ای که در اثر واکنش گاز تولید می شوند

3. محصولات میانی گاز به سطح بستر پخش می شوند

4. در سطح بستر جذب شده و پراکنده شده است

5. واکنش شیمیایی در سطح بستر ، تشکیل هسته/تشکیل جزیره/شکل گیری فیلم رخ می دهد

6. فرآورده های جانبی دفع می شوند ، خلاء پمپ می شوند و پس از ورود به اسکراب برای درمان مرخص می شوند

همانطور که قبلاً ذکر شد ، کل فرآیند شامل چندین مرحله مانند انتشار/جذب/واکنش است. میزان تشکیل فیلم کلی توسط عوامل بسیاری از جمله دما/فشار/نوع واکنش گاز/نوع بستر تحت تأثیر قرار می گیرد. انتشار دارای یک مدل انتشار برای پیش بینی، جذب دارای یک نظریه جذب، و واکنش شیمیایی دارای یک نظریه سینتیک واکنش است.

در کل فرآیند ، کمترین مرحله کل میزان واکنش را تعیین می کند. این بسیار شبیه به روش بحرانی مسیر مدیریت پروژه است. طولانی ترین جریان فعالیت کوتاهترین مدت پروژه را تعیین می کند. مدت زمان را می توان با تخصیص منابع برای کاهش زمان این مسیر کوتاه کرد. به طور مشابه ، CVD می تواند تنگنای کلیدی را پیدا کند که با درک کل فرآیند ، میزان شکل گیری فیلم را محدود می کند و تنظیمات پارامتر را برای دستیابی به نرخ شکل گیری فیلم ایده آل تنظیم می کند.

2. ارزیابی کیفیت فیلم CVD

برخی از فیلم ها مسطح هستند ، برخی از آنها پر از سوراخ و برخی از آنها پر از شیار است و عملکردهای بسیار متفاوتی دارد. ماشین های CVD تجاری باید الزامات اساسی را برآورده کنند:

intain ظرفیت پردازش دستگاه ، نرخ رسوب

● سازگاری

● واکنش های فاز گاز نمی توانند ذرات تولید کنند. تولید نکردن ذرات در فاز گاز بسیار مهم است.

برخی دیگر از الزامات ارزیابی به شرح زیر است:

● پوشش گام خوب

● امکان پر کردن شکاف نسبت ابعاد بالا (انطباق)

● یکنواختی ضخامت خوب

● خلوص و چگالی بالا

● درجه بالای کمال ساختاری با تنش فیلم کم

● خواص الکتریکی خوب

● چسبندگی عالی به مواد زیرلایه