Proceso de semiconductores: deposición de vapor químico (CVD)

En los semiconductores y las pantallas del panel FPD, la preparación de películas delgadas es un proceso importante. Hay muchas formas de preparar películas delgadas (TF, Thin Film), los dos métodos siguientes son comunes:

● CVD (deposición química de vapor)

● PVD (deposición física de vapor)

Entre ellos, la capa de búfer/capa activa/capa aislante se deposita en la cámara de la máquina usando PECVD.

● Utilizar gases especiales: SiH4/NH3/N2O para la deposición de películas de SiN y Si/SiO2.

● Algunas máquinas CVD necesitan usar H2 para la hidrogenación a fin de aumentar la movilidad del portador.

● NF3 es un gas de limpieza. En comparación: F2 es altamente tóxico, y el efecto invernadero de SF6 es mayor que el de NF3.

En el proceso del dispositivo semiconductor, hay más tipos de películas delgadas, además del sio2/si/sen común, también hay w, ti/tin, hfo2, sic, etc.

Esta es también la razón por la cual hay muchos tipos de precursores para los materiales avanzados utilizados en la industria de semiconductores, para hacer varios tipos de películas delgadas.

Te lo explicamos de la siguiente manera:

1. Tipos de CVD y algunos gases precursores

2. Mecanismo básico de CVD y calidad de película

1. Tipos de CVD y algunos gases precursores

CVD es un concepto muy general y se puede dividir en muchos tipos. Los más comunes son:

● Pecvd: CVD mejorado en plasma

● LPCVD: CVD de baja presión

● ALD: deposición de capa atómica

● Mocvd: CVD de metal-orgánico

Durante el proceso CVD, los enlaces químicos del precursor deben romperse antes de que se produzcan reacciones químicas.

La energía para romper los enlaces químicos proviene del calor, por lo que la temperatura de la cámara será relativamente alta, lo que no favorece algunos procesos, como el vidrio del sustrato del panel o el material PI de la pantalla flexible. Por lo tanto, al ingresar otra energía (formando plasma, etc.) para reducir la temperatura del proceso para cumplir con algunos procesos que requieren temperatura, el presupuesto térmico también se reducirá.

Por lo tanto, la deposición PECVD de A-Si: H/sin/poli-Si se usa ampliamente en la industria de la pantalla FPD. Precursores y películas de CVD comunes:

Silicio policristalino/silicio de cristal único SiO2 sin/sion w/ti wsi2 hfo2/sic

Pasos del mecanismo básico de CVD:

1. El gas precursor de la reacción ingresa a la cámara.

2. Productos intermedios producidos por reacción de gas.

3. Los productos intermedios del gas se difunden a la superficie del sustrato

4. Adsorbido en la superficie del sustrato y difundido

5. La reacción química ocurre en la superficie del sustrato, nucleación/formación de islas/formación de películas

6. Los subproductos se desorben, se bombean al vacío y se descargan después de ingresar al depurador para su tratamiento.

Como se mencionó anteriormente, todo el proceso incluye múltiples pasos como difusión/adsorción/reacción. La tasa general de formación de la película se ve afectada por muchos factores, como la temperatura/presión/tipo de gas de reacción/tipo de sustrato. La difusión tiene un modelo de difusión para la predicción, la adsorción tiene una teoría de adsorción y la reacción química tiene una teoría de la cinética de reacción.

En todo el proceso, el paso más lento determina toda la velocidad de reacción. Esto es muy similar al método de ruta crítica de gestión de proyectos. El flujo de actividad más largo determina la duración más corta del proyecto. La duración se puede acortar asignando recursos para reducir el tiempo de este camino. Del mismo modo, CVD puede encontrar el cuello de botella clave que limita la tasa de formación de la película al comprender todo el proceso y ajustar la configuración de los parámetros para lograr la tasa de formación de película ideal.

2. Evaluación de la calidad de la película CVD

Algunas películas son planas, otras son llenados de agujeros y otras son llenados de ritmo, con funciones muy diferentes. Las máquinas CVD comerciales deben cumplir con los requisitos básicos:

● Capacidad de procesamiento de la máquina, tasa de deposición.

● Consistencia

● Las reacciones en fase gaseosa no pueden producir partículas. Es muy importante no producir partículas en fase gaseosa.

Algunos otros requisitos de evaluación son los siguientes:

● Buena cobertura de pasos

● Capacidad para llenar los espacios de relación de aspecto altos (conformalidad)

● Uniformidad de buen espesor

● Alta pureza y densidad

● Alto grado de perfección estructural con baja tensión de película

● Buenas propiedades eléctricas

● Excelente adhesión al material del sustrato.