Array工艺原理及工程检查-CVD

1.E-06 8.E-07 6.E-07 4.E-07 2.E-07
Ig (A)
n+Si 0Å /DARK REF/PHOTO n+Si 0Å /PHOTO REF/DARK
1.E-10 1.E-11 1.E-12 1.E-13 1.E-14 1.E-15 -30 -22 -14 -6 Id(A) Vd=10V 2 10 18
SH3* H原子的解离 吸着、结合
PCVD装置构造
gas flow
MFC MFC MFC
power
M BOX ～
P
gas box
controller
Pressure
除害装置
Dry pump
AKT PECVD Process Chamber
RPSC (Remote Plasma Source Clean) 13.56 MHz RF (Deposition Only)
P-CVD基础
CONTENS
PCVD基础 工艺要求特性 PCVD检查项目 PCVD管理技术
PCVD基础
PCVD原理 PCVD装置构造 PCVD成膜基础
能量损失因子
粒子m1和粒子m2相互发生弹性碰撞，根据动量守恒和能量守恒定律，可以 得到粒子m1在碰撞种损失的能量比例为
2m1m2 ( m1 m2 )
0.5 0.5 20 0.95
f
m1/m2 f 0.05 0.05

所以电子在碰撞种损失的能量最小，而粒子在碰撞种损失的能量较大。
CVD (Chemical Vapor Deposition )化学气相沉积
借由气体混合物发生的化学反应，包括利用热能、电浆 (Plasma)或紫外光照射等方式，在基板表面上(Substrate) 表面上沉积一层固态化合物的过程
Vgon和Vgoff是否依存 →array/cell的原因 问题调查，解决 QC的七道工具
不良表示确认
发生位置、sheet数、 lot数等生产情报
Sheet layout 确认
共通号检索
情报相关性→设 备/工艺的原因
图形是否异常
panel 解体
沟道刻入量测
SEM或断差测定仪
工艺日常管理项目
管理检查项目 检测设备 频度 颗粒增加量 颗粒检查装置 1回/日 膜厚 椭圆偏振光谱仪 清扫开机后
上图红色代表中心条件，非晶硅的厚度为300Å ，左边蓝色代表非 晶硅的厚度为0Å ，右边为600Å 。 实验结果表明：非晶硅的厚度增加，开态电流增加，但是光电流 也增加。
n+非晶硅
1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08 1.E-09
Vg(V)
REF/DARK REF/PHOTO n+Si 0Å /DARK n+Si 0Å /PHOTO
Rf power
SiH4---------SiH*+Si*+H* NH3---------N*+NH*+H*
Rf power
N*+Si*+H*-------SiNX+SiNHx+ hy Si*+H*---------Si+SiH+H2+hy WF6+H2-----W+HF, No PVD needed
项目 Trap和Filter的交换 腔室清扫 频度 1回/150lot 1回/300lot
维护后检查项目：达到真空压力确认 颗粒检查 成膜检查
Gas In
Glass Substrate Shower head
To Pump
Deposition: SiN, Si, SiO2, etc.
Adjustable
Plasma Cleaning: NF3 N2 + F F + Si SiF4
Gas dissociation and combination
重要观念
经由化学反应或热分解 薄膜的材料源由外加气体供给 制程反应物必须为气相的形式
分类
制程
APCVD
Biblioteka Baidu
优点
反应器简单，沉 积快速低温 良好的纯度及均 匀性，较好的阶 梯覆盖性和产能
缺点
有微粒污染，阶梯覆盖 性不佳及低产能 高温、低沉积速率、需 真空系统且维护不易
应用
低温氧化层 高温氧化硅、氮 化硅、多晶硅
Rf power
成膜基础
在多层膜成膜工艺中最重要的是薄膜间的界面处理，通常采 用过渡层的思想来解决。比如，TFT中a Si和金属Cr的接触 势垒较大，所以引入n+层降低接触电阻。同样G-Mo/Al采用 两层金属结构，也是因为Mo和ITO的接触电阻很小。非晶硅 采用低速/高速结构也是利用低速非晶硅的电子迁移率较高。 在沉积非晶硅前通常对衬底用H2等离子体处理的目的也是在 衬底上预沉积一层H原子，增大Si原子和衬底的浸润性。另 外，界面也是缺陷和杂质离子容易聚集的地方，所以经常需 要对界面进行等离子处理。 影响薄膜质量的影响因素很多，而且薄膜属于非晶材料，所 以结果可能偏离理论知识。所以通用的做法是以实验为基础。 所以多水平实验和正交实验法是常用的方法。所以要在实验 的基础上，以理论知识为指导，不断总结规律。
REF/DARK REF/PHOTO L-Si-600Å /DARK L-Si-600Å /PHOTO
Vg(V)
1.E-10 1.E-11 1.E-12 1.E-13 1.E-14 1.E-15 -30 -22 -14 -6 Id(A) Vd=10V 2 10 18
Vg(V)
1.E-10 1.E-11 1.E-12 1.E-13 1.E-14 1.E-15 -30 -22 -14 -6 Id(A) Vd=10V 2 10 18
工艺维护
必要性：成膜时在电极和内壁也会堆积生成物，应力过 大时会剥离产生颗粒，所以每次成膜后必须清洗掉生成 物，抑制颗粒发生。 方法：NF3+e- → NF2+FF-+e- → F +2e 频度：每次成膜后都进行Cleaning
工艺维护
定期维护项目：LL清扫、腔室开放清扫 定期维护频度：
个人见解 Ｓ１的接触孔采用DE进行刻蚀，不存在刻蚀速率的问题。膜厚均一性是管理重点， 较高的N-H/Si-H比率也是期望的
ａ-Ｓｉ
1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08 1.E-09
REF/DARK REF/PHOTO L-Si-0Å /DARK L-Si-0Å /PHOTO
1.E-05 1.E-06 1.E-07 1.E-08 1.E-09
PCVD适用工程
Vg=off
2000 3000 300 2000 3000 1000 2000 1200
Vsd=0 D
S Vg=on S Vg=on Vsd >0 S Vsd=0
D
D
PCVD适用工程
PCVD工程 Thickness(Å ) 作用 G-SiNx 3000 开关 L-a Si 300 电子沟道 H-a Si 1700 降低光电流 n+ a Si 300 信号线性传输 PA-SiNx 2000 保护
成膜检查规格
检查项目 颗粒检查 规格 M+L ≤ 30个/S S≤ 100个/S ±10 ±15 ±2 — SiNx：1.85-1.93 SiNx：600MPa a-Si：600MPa PA-SiNx：800MPa → SiNx：400±200 Å /min 以下 n+a-Si：200Ω•cm以下 备注 3um≤S<5um 5um≤M<10um 10um≤L<L 基板端不计 （max,min) 平均膜厚 膜层 键型 G-SiNx N-H Si-H a-Si Si-H Si=H n+a-Si Si-H Si=H H含有量atm/cm3 2.5-3.5E22 0.5-1.5E22 0.5-1.0E22 0.00-0.05E22 0.7-1.5E22 0.2-0.5E22
特性要求
ε 高 电子迁移率高 空穴迁移率低 D-Cr形成欧姆接触 抗化学腐蚀性好
G-SiNx膜的膜质
膜质确认的必要性 ①品质维持 （抑制Vgon/Vgoff依存的表示不均） ②确认装置的状态（MFC/RF/真空计是否异常） ①G-SiNx膜的膜质一般由 Parameter SiH4・NH3决定。 ■SiH4流量 决定因素 (N2・H2对膜质的影响较 ■NH3流量 小，可以调节膜厚均一性。 ■N2流量 调整因素 ②Press・Spacing对膜厚均 ■H2流量 一性的影响较大。 ■RFﾊﾟﾜｰ ③RF决定薄膜沉积速率。 Unif 的 調整 因素 ■Press （影响设备的生产节拍） ■Spacing
LPCVD
低温、沉积快速、 成本高、需RF系统、有 PECVD&HDPCVD 阶梯覆盖性佳及 微粒污染 好的填沟能力
高深宽比填沟、 金属上方低温氧 化物或保护层
等离子体中的反应
电子在电场作用下，温度一般可以达到10万℃，这时和分子 碰撞导致发生如下反应：
非晶硅的生长原理
①电子和CH3、H2碰撞，产生大量的CH3-，H-等活性基； ②活性基被吸附在基板上，或取代基板表面的H原子； ③被吸附的原子在自身动能和基板温度的作用下，在基板表面迁移， 选择能量最低的点安定； ④同时，基板上的原子不断脱离周围原子的束缚，进入等离子体气氛 中，所以达到动态的平衡； ⑤不断的补充原料气体，使原子沉积速度大于原子逃逸速度，薄膜持 续生长。
工程管理技术
工程管理 ●产品结果测试参数的管理： 薄膜厚度、异物 ●试作基板的运行状态管理 膜厚、颗粒水平 ●真空等设备的日常管理 Maintenance ●消耗部品的交换 ●设备的清洗 ●工艺控制设备的校正
工程管理项目
不良项目
图形破损（微观外观检查、自动外观检查装置）
成膜时存在异物→ 图形破损 → 断线 点缺陷
0.E+00 -2.E-07 -4.E-07 -6.E-07 -8.E-07 -1.E-06 -5 -3 -1 1 3 5 7 9
Vd (V)
成膜检查项目和目的
检查项目 particles 膜厚 成膜速率 折射率 薄膜应力 H含有量 HF 刻 蚀 速率 sheet 电 阻 薄膜种类 G-SiNx L/H-aO O O O O O O — O O — O O — — n+a-Si O O — O O — O PAO O O O O O O — 测定方法/ 评价目的 参考 设备 particles 检查装置 elipsomet er 平均膜厚 算出 elipsomet er flatness tester FT-IR etch 前厚 膜厚变化 sheet 抵 抗测定仪 装置性能 确认 装置性能 确认 装置性能 确认 薄膜质量 确认 薄膜质量 确认 薄膜质量 确认 薄膜质量 确认 薄膜质量 确认 合格率上 升 均一性好 产能向上 Si/N 大 →n大 基板的翘 曲量 缺陷 薄膜的致 密性 Doping 浓度
膜厚分布异常（宏观外观检查、断差测定仪测量）
膜层 G-SiNx a-Si/n+a-Si 作用因子 电容 耐压 方向性 偏厚 项目 Tr特性 低下 储存电容 减少 绝缘耐压 上升 Tr特性 低下 偏薄 上升 增大 低下 上升 不良区分 表示不均、异常 表示不均、异常 层间短路 表示不均、异常
不良解析
particles
膜厚
成膜速率 折射率 膜应力
面内分步 reactor间分布 batch 间分布 deposition rate refractive index compressive index tensile
H含有量
FT-IR HF刻蚀速率 wet etching rate sheet电阻 resistivity