“低压cvd吗?”
随着现代科技的发展,哪怕是一个领域的天才,想要在自个的领域里的全部研究方向取得进展都是不可能的,最多也就是在无数个方向里选择一条确实可行的道路,日复一日的在这个领域专研,最终取得了成功,便是可以算是这个领域的专家了,而在半导体生产设备方面,尹志尧虽然已是算得上个专家了,但是对于这低压cvd这个全新的原理却是要好好的想一想。
“这低压cvd应该是利用一种或者是多种气态物质,在较低压力下,用热能激活,使其发生热分解或者化学反应,沉积在衬底表面形成所需的薄膜技术吧!”
尹志尧还没有想出个所以然出来,刚跑过来了解情况的陈爱华却是提出了自己的见解,让寇德不禁多看了其一眼,暗叹道,“不愧是是以后能在应用材料里开发出反应气体均匀分布技术,成为应用材料公司低压化学沉积设备的标准,为应用材料公司确立了单片低气压化学薄膜沉积设备世界领先地位得牛人,自己这么一提示便是想到了这低压cvd设备的基本工作原理。”
“陈博士倒是说到点子上了,这种cvd设备的原理便是以气体形式提供构成薄膜的原料,反应尾气由抽气系统排除。通过热能除加热基片到适当温度之外,还对气体分子进行激发c分解,促进其反应,分解生成物或反应产物沉积在基片表面形成薄膜。”
寇德点点头接着道,“这低压cvd拥有很均匀的阶梯覆盖性c很好的组成成份和结构的控制c很高的积沉速率及输出量及很低得制程成本。而且这种制备方法不需要载子气体,因此可以大大的降低颗粒污染源,所以用这来制备液晶面板这种高附加值的半导体产业中,在合适不过了。”
“这低压cvd设备确实可以极大的提高良品率,但是因为气体分子间的碰撞频率下降,使得薄膜沉积频率相较于常压cvd速度慢了不少!”
尹志尧这时也是回过味来,提出了自己的异议,“而且想要达到低压的效果,炉管里的温度也是比常压cvd设备高出一大截”
“但这无法掩饰着低压cvd相比常压cvd的天然优势。其一,每次装硅的片量起码可以将由一片或者是几十片增加到几百片;其二,薄膜的片内均匀性由厚度偏差10一20改进到1一3;成本降低到常压情况下的10左右。”
陈爱华扳着指头,将自己考虑到的低压cvd设备优势一一的诉说了一遍以后,最后一锤定音道,“而且这个低压cvd设备可以随着硅片的直径越来越大一直沿用下去,而这常压cvd设备恐怕应用在6英寸硅片上就格外的吃力了吧!”
寇德对于陈爱华说得话,倒是毫无意义的,就拿这生产量来说吧,低压cvd设备是完爆常压cvd设备的,因为常压cvd 设备的操作在“物质传输限制”区域,因此它的腔体设计必须使每一片晶片表面有相等的流量,这也导致晶片不能垂直且彼此非常靠近的方式来摆置,只能平躺着来,从而导致极易被掉落的微尘粒污染,造成良品率不佳。
而低压cvd设备的炉管设计不会受到在“物质传输限制”区域內反应的限制,因此它的几何形状可设计成使每批的晶片数达到最大值,晶片可以一片接著一片垂直摆置,片与片之间的距离可以只有几毫米,因此几个石英制的晶片载舟,加起来可放超过200片的晶片,且能够维持高良品率的所在,只因为其采用的是不同于常压cvd设备的“表面反应限制”区域,不过这也导致其需要的温度远高于常压cvd设备,反应温度从300c至900c不等。
纵使这低压cvd有这些瑕疵,但并不影响其先进性,毕竟在原世界里,其已经面世便是被誉为集成电路制造工艺中的一项重大突破性进展,当时号称为三个数量级的突破,而且这种装置在寇德被弄到这个世界之前都是还在沿用来生产12寸硅片的生产线上。
当然在液晶面板生产线上,除了这低压cvd设备和常压cvd设备之外,还有等离子增强cvd(pecvd)设备,而且也是原来世界里液晶面板生产线上应用最多的技术和生产设备,因为在原世界tft液晶面板所采用的的玻璃基板大多都是碱性玻璃的缘故,无论是apcvd还是lpcvd都不太适应在碱性玻璃上镀膜,在前几代线上的时候还能派上用场,但随着技术的不断发展,这两种cvd技术的局限性就凸显了出来,毕竟这两种技术只局限于单一的镀膜层,而原世界中之所以良品率那么高,便是在这金属栅极上的又加入了绝缘层c非晶硅层c半导体非晶硅层以及最后的氮化硅或者二氧化硅这四道保护膜,这才实现了良品率突破了90,提升到近乎百分之百的地步。
而pecvd设备却是没有这样的局限性,这制备过程中需要用到的四层非金属镀膜都可以利用这种设备解决,当然寇德目前并不打算将这东西推出来,一来是因为这pecvd设备的研究相比前两种设备的难度大了不止一筹,更是因为现在lpcvd设备已是够用,没有必要赶时间去研发,当然这并不意味着放弃这东西的研发,只是没有lpcvd设备这样赶而已,这技术可以花些功夫慢慢的将其琢磨出来。
“好吧,这低压cvd设备确实存在明显的优势,这点我必须承认!”
尹志尧也是不在揪着那些小瑕疵不放,而是考虑起了这技术的具体研究细节,“这低压cvd设备的温度问题倒是好解决,不过想要温度维持恒值却是一个麻烦的事情。”
“确实如此,低压cvd设备想要达到理想的高温最好的方式莫过于电阻加热炉,但这电网电压的波动会引起加热电流的波动,影响炉膛温度的稳定(一般来说电网电压变化10v,炉膛温度大约变化50c左右。),而且当放满硅片的推舟进出炉堂时,炉膛温度波动100~200c,并且此工艺要求为层流,但有时会出现局部漩涡,从而引起局部温度波动。”
陈爱华被这么一提醒,也是陷入了沉思,过了好一会儿才出言道,“想要降低以上因素对于温度产生较大影响,必须采用一套高精度温度控制系统来维持温度的恒定。”
“想要解决这电压波动c负载波动c装载和工艺气体流动状态对温度的影响,单凭传统的单回路控制系统是无法同时对这些变化进行检测和控制,若是想要实现较好的控制效果,我建议采用更复杂的串级控制。”
听了寇德的这话,尹志尧和陈爱华都是一愣,有些疑惑道,“串级控制,为何不是多回路控制呢?”
“串级控制系统与多回路虽然都是由主回路和副回路构成,但两者的区别在于串联控制系统的副回路给的定值不是常量,而是变量,这样就可以保证其采用的电阻炉加热产生的温度,可以分为多个温区,保证恒温区的精度c长度和高稳定性,同时,为使3组内热偶检测出的温度信号尽量准确,将其在400-1 300c的温度下进行严格的校正,使其相互间的偏差5μv之内(即控制在恒温区精度指标的一半内),这对于恒温区精度的保证及恒温区的自动校正至关重要。由于各组加热器所处位置不同,保温层特性很难保证其一致性;再者,对于不同工艺,温度段的要求也不尽相同;第三,温度在不同的温度段1c所对应的微伏值也不同。因此,应对pid参数的优化组合c跟踪运用来配合串级控制,及确保恒温区温度均匀性以及良好的稳定性。”
寇德这么一番解释下来,尹至尧也是明白了过来,赞同道,“嗯,这串联控制确实好过于多回路控制,在同样能够达到改善对象特性,提高系统工作效率,提高控制品质和系统可控性的情况下,还多上了系统的抗干扰能力!”
“在串级控制中将主副两条回路设置一番,便是可以让副回路具有先调c快调c粗调的功能,主回路具有后调c慢调c细调的功能,两个回路共同作用,不仅可以有效地提高了系统的响应速度,而且还可以改善了调节品质。”
被这么一点拨,尹至尧和陈爱华两人便是将这原理摸了个透彻,要不是顾及寇德的颜面,怕是立马就是将其抛下,火急火燎的去把实物给鼓捣出来了。
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