Processus de semi-conducteur: Dépôt de vapeur chimique (CVD)

Dans les semi-conducteurs et les écrans FPD, la préparation de films minces est un processus important. Il existe de nombreuses façons de préparer des films minces (TF, Thin Film), les deux méthodes suivantes sont courantes :

● CVD (Dépôt de vapeur chimique)

● PVD (dépôt physique en phase vapeur)

Parmi eux, la couche tampon / couche active / couche isolante est toutes déposées dans la chambre de la machine à l'aide de PECVD.

● Utilisez des gaz spéciaux: SIH4 / NH3 / N2O pour le dépôt de films Sin et Si / SiO2.

● Certaines machines CVD doivent utiliser H2 pour l'hydrogénation pour augmenter la mobilité des porteurs.

● Le NF3 est un gaz nettoyant. En comparaison : le F2 est hautement toxique et l’effet de serre du SF6 est supérieur à celui du NF3.

Dans le processus des dispositifs semi-conducteurs, il existe plusieurs types de films minces, en plus du SiO2/Si/SiN commun, il existe également W, Ti/TiN, HfO2, SiC, etc.

C’est également la raison pour laquelle il existe de nombreux types de précurseurs de matériaux avancés utilisés dans l’industrie des semi-conducteurs, afin de fabriquer différents types de films minces.

Nous l'expliquons de la manière suivante:

1. Types de CVD et certains gaz précurseurs

2. Mécanisme de base du CVD et de la qualité du film

1. Types de CVD et certains gaz précurseurs

La MCV est un concept très général et peut être divisé en de nombreux types. Les plus courants sont :

● PECVD: CVD amélioré au plasma

● LPCVD : CVD basse pression

● ALD : dépôt de couche atomique

● Mocvd: CVD métallo-organique

Pendant le processus de MCV, les liaisons chimiques du précurseur doivent être brisées avant les réactions chimiques.

L'énergie pour la rupture des liaisons chimiques provient de la chaleur, de sorte que la température de la chambre sera relativement élevée, ce qui n'est pas convivial pour certains processus, tels que le verre de substrat du panneau ou le matériau PI de l'écran flexible. Par conséquent, en entrant une autre énergie (formant du plasma, etc.) pour réduire la température du processus pour répondre à certains processus qui nécessitent une température, le budget thermique sera également réduit.

Par conséquent, le dépôt PECVD de A-Si: H / Sin / Poly-Si est largement utilisé dans l'industrie de l'affichage FPD. Précurseurs et films CVD communs:

Silicium polycristallin/silicium monocristallin SiO2 SiN/SiON W/Ti WSi2 HfO2/SiC

Étapes du mécanisme de base du CVD :

1. Le gaz précurseur de réaction entre dans la chambre

2. Produits intermédiaires produits par réaction gazeuse

3. Les produits intermédiaires du gaz se diffusent à la surface du substrat

4. adsorbé sur la surface du substrat et diffusé

5. Une réaction chimique se produit sur la surface du substrat, nucléation/formation d'îlots/formation de film

6. Les sous-produits sont désorbés, pompés sous vide et évacués après être entrés dans l'épurateur pour traitement.

Comme mentionné précédemment, l'ensemble du processus comprend plusieurs étapes telles que la diffusion / adsorption / réaction. Le taux global de formation du film est affecté par de nombreux facteurs, tels que la température / pression / type de réaction gaz / type de substrat. La diffusion a un modèle de diffusion pour la prédiction, l'adsorption a une théorie de l'adsorption et la réaction chimique a une théorie de la cinétique de réaction.

Dans l’ensemble du processus, l’étape la plus lente détermine la vitesse totale de la réaction. Ceci est très similaire à la méthode du chemin critique de la gestion de projet. Le flux d'activité le plus long détermine la durée du projet la plus courte. La durée peut être raccourcie en allouant des ressources pour réduire le temps de ce chemin. De même, CVD peut trouver le principal goulot d'étranglement qui limite le taux de formation de film en comprenant l'ensemble du processus et ajuster les paramètres pour atteindre le taux de formation de film idéal.

2. Évaluation de la qualité du film CVD

Certains films sont plats, certains sont remplis de trous et certains sont remplissants de groove, avec des fonctions très différentes. Les machines CVD commerciales doivent répondre aux exigences de base :

● Capacité de traitement des machines, taux de dépôt

● Cohérence

● Les réactions en phase gazeuse ne peuvent pas produire de particules. Il est très important de ne pas produire de particules en phase gazeuse.

Certaines autres exigences d’évaluation sont les suivantes :

● Bonne couverture des marches

● Capacité à combler les écarts de rapport d'aspect élevé (conformité)

● Bonne uniformité de l'épaisseur

● Haute pureté et densité

● Haut degré de perfection structurelle avec un faible stress film

● Bonnes propriétés électriques

● Excellente adhérence au substrat