Processo dei semiconduttori: deposizione chimica da fase vapore (CVD)

Nei semiconduttori e nei display dei pannelli FPD, la preparazione delle pellicole sottili è un processo importante. Esistono molti modi per preparare film sottili (TF, film sottile), sono comuni i seguenti due metodi:

● CVD (deposizione di vapore chimico)

● PVD (deposizione fisica da vapore)

Tra questi, il livello buffer/strato attivo/strato isolante sono tutti depositati nella camera della macchina usando PECVD.

● Utilizzare gas speciali: SIH4/NH3/N2O per la deposizione di film SIN e SI/SIO2.

● Alcune macchine CVD devono utilizzare H2 per l'idrogenazione per aumentare la mobilità del vettore.

● NF3 è un gas di pulizia. In confronto: F2 è altamente tossico e l'effetto serra di SF6 è superiore a quello di NF3.

Nel processo del dispositivo a semiconduttore, ci sono più tipi di film sottili, oltre al comune SiO2/Si/Sin, ci sono anche W, Ti/Tin, HFO2, SIC, ecc.

Questo è anche il motivo per cui esistono molti tipi di precursori di materiali avanzati utilizzati nell'industria dei semiconduttori, per realizzare vari tipi di film sottili.

Lo spieghiamo nel modo seguente:

1. Tipi di CVD e alcuni gas precursori

2. Meccanismo di base della CVD e della qualità del film

1. Tipi di CVD e alcuni gas precursori

La CVD è un concetto molto generale e può essere suddiviso in molti tipi. Quelli comuni sono:

● PECVD: CVD migliorato al plasma

● LPCVD: CVD a bassa pressione

● ALD: deposizione di strati atomici

● Mocvd: CVD in metallo-organico

Durante il processo CVD, i legami chimici del precursore devono essere rotti prima delle reazioni chimiche.

L'energia per la rottura dei legami chimici deriva dal calore, quindi la temperatura della camera sarà relativamente alta, il che non è amichevole per alcuni processi, come il vetro del substrato del pannello o il materiale PI dello schermo flessibile. Pertanto, inserendo altre energie (formando plasma, ecc.) Per ridurre la temperatura del processo per soddisfare alcuni processi che richiedono temperatura, il budget termico sarà anche ridotto.

Pertanto, la deposizione PECVD di A-Si: H/SIN/Poly-Si è ampiamente utilizzata nel settore del display FPD. Precursori e film comuni CVD:

Silicio policristallino/silicio monocristallino SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

Fasi del meccanismo di base della CVD:

1. Il gas precursore della reazione entra nella camera

2. Prodotti intermedi prodotti dalla reazione del gas

3. I prodotti intermedi del gas si diffondono alla superficie del substrato

4. ADSORBITO sulla superficie del substrato e diffuso

5. La reazione chimica avviene sulla superficie del substrato, nucleazione/formazione di isole/formazione di pellicola

6. I sottoprodotti sono desorbiti, sottovuoto pompato e dimesso dopo essere entrati nello scrubber per il trattamento

Come accennato in precedenza, l'intero processo include più passaggi come diffusione/adsorbimento/reazione. Il tasso complessivo di formazione del film è influenzato da molti fattori, come temperatura/pressione/tipo di gas/tipo di substrato di reazione. La diffusione ha un modello di diffusione per la previsione, l'adsorbimento ha una teoria dell'adsorbimento e la reazione chimica ha una teoria della cinetica di reazione.

Nell'intero processo, la fase più lenta determina l'intera velocità di reazione. Questo è molto simile al metodo del percorso critico della gestione del progetto. Il flusso di attività più lungo determina la durata più breve del progetto. La durata può essere abbreviata destinando risorse per ridurre i tempi di questo percorso. Allo stesso modo, CVD può individuare il collo di bottiglia chiave che limita il tasso di formazione del film comprendendo l’intero processo e regolando le impostazioni dei parametri per ottenere il tasso di formazione del film ideale.

2. Valutazione della qualità della pellicola CVD

Alcune pellicole sono piatte, altre riempiono i fori e altre ancora riempiono i solchi, con funzioni molto diverse. Le macchine CVD commerciali devono soddisfare i requisiti di base:

● Capacità di elaborazione della macchina, velocità di deposizione

● Coerenza

● Le reazioni della fase gassosa non possono produrre particelle. È molto importante non produrre particelle nella fase gassosa.

Alcuni altri requisiti di valutazione sono i seguenti:

● Buona copertura del passo

● Capacità di colmare le lacune elevate di proporzioni (conformalità)

● Buona uniformità di spessore

● Alta purezza e densità

● Elevato grado di perfezione strutturale con basso stress del film

● Buone proprietà elettriche

● Eccellente adesione al materiale del substrato