Processo de semicondutores: deposição de vapor químico (CVD)

Em semicondutores e painéis FPD, a preparação de filmes finos é um processo importante. Existem muitas maneiras de preparar filmes finos (TF, filme fino), os dois métodos a seguir são comuns:

● CVD (deposição química de vapor)

● PVD (deposição física de vapor)

Entre eles, a camada buffer/camada ativa/camada isolante é depositada na câmara da máquina usando PECVD.

● Utilizar gases especiais: SiH4/NH3/N2O para a deposição de filmes de SiN e Si/SiO2.

● Algumas máquinas CVD precisam usar o H2 para hidrogenação para aumentar a mobilidade do portador.

● NF3 é um gás de limpeza. Em comparação: o F2 é altamente tóxico e o efeito estufa do SF6 é maior que o do NF3.

No processo de dispositivo semicondutor, existem mais tipos de filmes finos, além do SiO2/Si/sin comum, também existem w, ti/tin, hfo2, sic, etc.

Essa também é a razão pela qual existem muitos tipos de precursores para materiais avançados usados ​​na indústria de semicondutores, a fim de criar vários tipos de filmes finos.

Explicamos da seguinte maneira:

1. Tipos de DCV e alguns gases precursores

2. Mecanismo básico de CVD e qualidade do filme

1. Tipos de DCV e alguns gases precursores

CVD é um conceito muito geral e pode ser dividido em muitos tipos. Os comuns são:

● Pecvd: CVD aprimorado de plasma

● LPCVD: DCV de baixa pressão

● ALD: Deposição de Camada Atômica

● MOCVD: CVD metal-orgânico

Durante o processo de CVD, as ligações químicas do precursor precisam ser quebradas antes das reações químicas.

A energia para quebrar ligações químicas vem do calor, portanto a temperatura da câmara será relativamente alta, o que não é favorável a alguns processos, como o vidro do substrato do painel ou o material PI da tela flexível. Portanto, ao inserir outra energia (formando Plasma, etc.) para reduzir a temperatura do processo para atender alguns processos que requerem temperatura, o orçamento térmico também será reduzido.

Portanto, a deposição de PECVD de A-Si: H/SIN/Poly-Si é amplamente utilizada na indústria de exibição de FPD. Precursores e filmes comuns de CVD:

Silício policristalino/silício monocristalino SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

Etapas do mecanismo básico da DCV:

1. O gás precursor da reação entra na câmara

2. Produtos intermediários produzidos por reação gasosa

3. Os produtos intermediários do gás difundem com a superfície do substrato

4. Adsorvido na superfície do substrato e difuso

5. A reação química ocorre na superfície do substrato, nucleação/formação de ilhas/formação de filme

6. Os subprodutos são dessorvidos, o vácuo bombeado e descarregado após entrar no lavador para tratamento

Conforme mencionado anteriormente, todo o processo inclui múltiplas etapas, como difusão/adsorção/reação. A taxa geral de formação de filme é afetada por muitos fatores, como temperatura/pressão/tipo de gás de reação/tipo de substrato. A difusão tem um modelo de difusão para previsão, a adsorção tem uma teoria da adsorção e a reação química tem uma teoria da cinética de reação.

Em todo o processo, a etapa mais lenta determina toda a taxa de reação. Isso é muito semelhante ao método do caminho crítico de gerenciamento de projetos. O fluxo de atividade mais longo determina a duração mais curta do projeto. A duração pode ser encurtada alocando recursos para reduzir o tempo desse caminho. Da mesma forma, a CVD pode encontrar o gargalo -chave que limita a taxa de formação de filmes entendendo todo o processo e ajustando as configurações de parâmetros para alcançar a taxa de formação de filme ideal.

2. Avaliação da qualidade do filme CVD

Alguns filmes são planos, outros são recheios de orifícios e outros são recheados de ranhura, com funções muito diferentes. As máquinas CVD comerciais devem atender aos requisitos básicos:

● Capacidade de processamento da máquina, taxa de deposição

● Consistência

● As reações da fase gasosa não podem produzir partículas. É muito importante não produzir partículas na fase gasosa.

Alguns outros requisitos de avaliação são os seguintes:

● Cobertura de boa etapa

● Capacidade de preencher lacunas de alta proporção (conformalidade)

● Boa espessura uniformidade

● Alta pureza e densidade

● Alto grau de perfeição estrutural com baixo estresse no filme

● Boas propriedades elétricas

● Excelente adesão ao material do substrato