กระบวนการเซมิคอนดักเตอร์: การสะสมไอสารเคมี (CVD)

ในจอแสดงผลแบบเซมิคอนดักเตอร์และแผง FPD การเตรียมฟิล์มบางเป็นกระบวนการที่สำคัญ มีหลายวิธีในการเตรียมฟิล์มบาง ๆ (TF, ฟิล์มบาง), สองวิธีต่อไปนี้เป็นเรื่องธรรมดา:

● CVD (การสะสมไอสารเคมี)

● PVD (การสะสมไอทางกายภาพ)

ในหมู่พวกเขาเลเยอร์บัฟเฟอร์/เลเยอร์ที่ใช้งานอยู่/ชั้นฉนวนทั้งหมดจะถูกฝากไว้ในห้องของเครื่องโดยใช้ พีอีซีวีดี

●ใช้ก๊าซพิเศษ: SIH4/NH3/N2O สำหรับการทับถมของภาพยนตร์ SIN และ SI/SIO2

● เครื่อง CVD บางเครื่องจำเป็นต้องใช้ H2 สำหรับการเติมไฮโดรเจนเพื่อเพิ่มการเคลื่อนที่ของตัวพา

● NF3 เป็นก๊าซทำความสะอาด ในการเปรียบเทียบ: F2 เป็นพิษสูงและผลกระทบเรือนกระจกของ SF6 สูงกว่า NF3

ในกระบวนการอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์มีฟิล์มบางประเภทมากขึ้นนอกเหนือจาก SiO2/Si/SIN ทั่วไปแล้วยังมี W, TI/TIN, HFO2, SIC ฯลฯ

นี่จึงเป็นเหตุผลว่าทำไมจึงมีสารตั้งต้นหลายประเภทสำหรับวัสดุขั้นสูงที่ใช้ในอุตสาหกรรมเซมิคอนดักเตอร์ เพื่อผลิตฟิล์มบางประเภทต่างๆ

เราอธิบายด้วยวิธีต่อไปนี้:

1. ประเภทของ CVD และก๊าซสารตั้งต้นบางส่วน

2. กลไกพื้นฐานของ CVD และคุณภาพฟิล์ม

1. ประเภทของ CVD และก๊าซสารตั้งต้นบางส่วน

CVD เป็นแนวคิดทั่วไปและสามารถแบ่งออกเป็นหลายประเภท- สิ่งที่พบบ่อยคือ:

● พีอีซีวีดี: พลาสมาปรับปรุง CVD

● LPCVD: CVD แรงดันต่ำ

● ALD: การสะสมของชั้นอะตอม

● mocvd: โลหะ-อินทรีย์ CVD

ในระหว่างกระบวนการ CVD พันธะเคมีของสารตั้งต้นจะต้องถูกทำลายก่อนที่จะเกิดปฏิกิริยาเคมี

พลังงานสำหรับการทำลายพันธะเคมีมาจากความร้อนดังนั้นอุณหภูมิห้องจะค่อนข้างสูงซึ่งไม่เป็นมิตรกับกระบวนการบางอย่างเช่นแก้วพื้นผิวของแผงหรือวัสดุ PI ของหน้าจอที่ยืดหยุ่น ดังนั้นโดยการป้อนพลังงานอื่น ๆ (การสร้างพลาสมา ฯลฯ ) เพื่อลดอุณหภูมิของกระบวนการเพื่อให้เป็นไปตามกระบวนการบางอย่างที่ต้องใช้อุณหภูมิงบประมาณความร้อนจะลดลง

ดังนั้นการสะสม PECVD ของ a-Si:H/SiN/poly-Si จึงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในอุตสาหกรรมการแสดงผล FPD สารตั้งต้นและภาพยนตร์ CVD ทั่วไป:

polycrystalline ซิลิคอน/ซิลิกอนคริสตัลเดี่ยว SiO2 sin/sion w/ti wsi2 hfo2/sic

ขั้นตอนของกลไกพื้นฐานของ CVD:

1. ก๊าซสารตั้งต้นของปฏิกิริยาจะเข้าสู่ห้องเพาะเลี้ยง

2. ผลิตภัณฑ์ระดับกลางที่ผลิตโดยปฏิกิริยาก๊าซ

3. ผลิตภัณฑ์ขั้นกลางของก๊าซกระจายไปยังพื้นผิวของสารตั้งต้น

4. ดูดซับบนพื้นผิวพื้นผิวและกระจาย

5. ปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้นบนพื้นผิวพื้นผิวการก่อตัวของนิวเคลียส/เกาะ

6. ผลพลอยได้ถูกดูดซับสูญญากาศสูบออกไปและปล่อยออกมาหลังจากเข้าสู่เครื่องฟอกเพื่อรับการรักษา

ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น กระบวนการทั้งหมดมีหลายขั้นตอน เช่น การแพร่กระจาย/การดูดซับ/ปฏิกิริยา อัตราการเกิดฟิล์มโดยรวมได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ เช่น อุณหภูมิ/ความดัน/ประเภทของก๊าซปฏิกิริยา/ประเภทของสารตั้งต้น การแพร่มีแบบจำลองการแพร่กระจายเพื่อการทำนาย การดูดซับมีทฤษฎีการดูดซับ และปฏิกิริยาเคมีมีทฤษฎีจลนศาสตร์ของปฏิกิริยา

ในกระบวนการทั้งหมดขั้นตอนที่ช้าที่สุดจะกำหนดอัตราการเกิดปฏิกิริยาทั้งหมด สิ่งนี้คล้ายกับวิธีการที่สำคัญของการจัดการโครงการ การไหลของกิจกรรมที่ยาวที่สุดกำหนดระยะเวลาโครงการที่สั้นที่สุด ระยะเวลาสามารถสั้นลงได้โดยการจัดสรรทรัพยากรเพื่อลดเวลาของเส้นทางนี้ ในทำนองเดียวกัน CVD สามารถค้นหาคอขวดที่สำคัญที่ จำกัด อัตราการสร้างภาพยนตร์โดยการทำความเข้าใจกระบวนการทั้งหมดและปรับการตั้งค่าพารามิเตอร์เพื่อให้ได้อัตราการสร้างภาพยนตร์ในอุดมคติ

2. การประเมินคุณภาพฟิล์ม CVD

ฟิล์มบางประเภทมีลักษณะแบน บางประเภทเป็นแบบเติมรู และบางประเภทเป็นแบบกรูฟ ซึ่งมีฟังก์ชันที่แตกต่างกันมาก เครื่อง CVD เชิงพาณิชย์ต้องเป็นไปตามข้อกำหนดพื้นฐาน:

● ความสามารถในการประมวลผลของเครื่องจักร อัตราการสะสม

●ความสม่ำเสมอ

●ปฏิกิริยาเฟสก๊าซไม่สามารถผลิตอนุภาคได้ มันสำคัญมากที่จะไม่ผลิตอนุภาคในเฟสก๊าซ

ข้อกำหนดการประเมินอื่น ๆ มีดังนี้:

● ครอบคลุมขั้นตอนที่ดี

● ความสามารถในการเติมเต็มช่องว่างอัตราส่วนกว้างยาว (ความสอดคล้อง)

● ความสม่ำเสมอของความหนาที่ดี

●ความบริสุทธิ์และความหนาแน่นสูง

●ความสมบูรณ์แบบโครงสร้างระดับสูงด้วยความเครียดจากฟิล์มต่ำ

● คุณสมบัติทางไฟฟ้าที่ดี

● การยึดเกาะที่ดีเยี่ยมกับวัสดุพื้นผิว