無(wú)機(jī)薄膜沉積方式

在FDP 的生產(chǎn)中, 在制作無(wú)機(jī)薄膜時(shí)可以采用的方法有兩種：PVD 和CVD (本文跟從眾多資料的分類(lèi)法, 將VE 和VS 歸于PVD 而ALD 歸于CVD)。

Physical Vapor Deposition (PVD) 亦稱(chēng)為物理氣象沉淀技術(shù)。該技術(shù)在真空條件下, 通過(guò)先將材料源（固體或液體）表面氣化成氣態(tài)原子、分子或部分電離成離子, 并通過(guò)低壓氣體(或等離子體)過(guò)程, 在基體表面沉積具有某種特殊功能的薄膜的技術(shù)。

PVD 沉積流程可以粗略的被分為鍍料的汽化、鍍料的遷移和鍍料的沉積三個(gè)部分。

PVD 沉積過(guò)程

根據(jù)工藝的不同, PVD 可以提進(jìn)一步分為真空蒸鍍、濺射鍍膜、電弧等離子體鍍膜、離子鍍膜和分子束外延等。

VE 簡(jiǎn)要設(shè)備原理圖

PVD 技術(shù)不僅能用于金屬膜和合金膜的沉積, 還可以用于沉積化合物、陶瓷、半導(dǎo)體和聚合物膜等材料。

在顯示屏生產(chǎn)中, 真空蒸鍍PVD 技術(shù)被用于沉積活潑的金屬電極和在用FMM 工藝的AMOLED 中沉積小分子的HIL/HTL/EML/ETL/EIL 等, 而磁控濺射PVD 技術(shù)被用于制信號(hào)先的Al、Cr、Ta、Mo 等金屬上以及像素電極的透明ITO 上⁽¹⁾。

Table1 磁控濺射與其他鍍膜方式比較⁽¹⁾

Chemical Vapor Evaporation (CVD) 為化學(xué)氣象沉積。是指高溫下的氣相反應(yīng)。

例如, 金屬鹵化物、有機(jī)金屬、碳?xì)浠衔锏鹊臒岱纸?氫還原或使它的混合氣體在高溫下發(fā)生化學(xué)反應(yīng)以析出金屬、氧化物、碳化物等無(wú)機(jī)材料的方法。

該工藝主要是指在較高溫度下的氣相反應(yīng), 并廣泛用于耐熱物質(zhì)圖層、高純度金屬的制作和半導(dǎo)體薄膜制作中。

Table 2 可用CVD 成膜的材料和氣體源

根據(jù)工藝溫度、壓力和原理的不同, CVD 又可以再進(jìn)一步被細(xì)分為多個(gè)子項(xiàng)。因?yàn)樵贔DP 生產(chǎn)中玻璃耐溫性有限, 則在Display 生產(chǎn)中主要采取的是PECVD 工藝去制作含Si 層, 比如a-Si、SiO2 和SiNx。

Table 3 Display 制造中幾種CVD 技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)(1)

PECVD (原理) 是借助微波或射頻等使含有薄膜組成原子的氣體電離,在局部形成等離子體, 而等離子體化學(xué)活性很強(qiáng), 很容易發(fā)生反應(yīng),在基片上沉積出所期望的薄膜。

為了使化學(xué)反應(yīng)能在較低的溫度下進(jìn)行, 利用了等離子體的活性來(lái)促進(jìn)反應(yīng), 因而這種CVD 稱(chēng)為等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。

在Display 的制作中， PECVD 主要用于制作a-Si 的成膜、柵極絕緣膜和保護(hù)膜。

在薄膜生長(zhǎng)時(shí)，如果采取1 次成膜工藝，則在薄膜生長(zhǎng)過(guò)程中的缺陷會(huì)沿著成膜方向不斷生長(zhǎng)，從而暴露在表面。

同時(shí)因?yàn)榈退俪赡さ娜毕荼雀咚俪赡と毕萆伲詾榱嗽贐ottom Gate 機(jī)構(gòu)中得到致密的a-Si:H 薄膜(假設(shè)2000 ?)可以通過(guò)先低速生長(zhǎng)300?，再高速生長(zhǎng)1700 ?，其中300 ?作為T(mén)FT 溝道(部分由第一步產(chǎn)生的缺陷會(huì)被第二步覆蓋掉)。兩步成膜法亦可以用于絕緣層的制作。

Table 4 幾種PECVD 制備的薄膜

Table 5 TFT-array 各層膜氣體(1)(2)

Fig 4 AKT 15K PECVD 設(shè)備簡(jiǎn)明圖

ALD (Atomic Layer Deposition) 可以算為CVD 的一種, 是將氣相前驅(qū)體脈沖交替地通入反應(yīng)器, 并在沉積基底上化學(xué)吸附并反映以生產(chǎn)二元化合物薄膜的方法。

該過(guò)程與一般的CVD 過(guò)程類(lèi)似, 但是在ALD 中原子層沉積的表面反應(yīng)存在自限制性, 即化學(xué)吸附自限制(CS)和順次反應(yīng)自限制(RS), 新一層原子膜的化學(xué)反應(yīng)是直接與之前一層相關(guān)聯(lián)的, 這種方式使每次反應(yīng)只沉積一層原子。

除去自限制外, 在ALD制程中還需要在讓母體材料在反應(yīng)到一定程度后分離以控制反應(yīng)程度和最終成膜厚度。

在分離時(shí), 通過(guò)突然充入大量的分離氣體(Ar or N2)以除去腔體中過(guò)量的反應(yīng)母體和反應(yīng)所產(chǎn)生的副產(chǎn)物。由此保證薄膜能有序且定量地在基底上沉淀。

Table 6 適用于ALD 制作的薄膜

但時(shí)其較低的沉積速率限制了其在工業(yè)流水線生產(chǎn)上廣泛的運(yùn)用。在Display 生產(chǎn)中其可以用于沉積致密的Al3O2 薄膜, 并結(jié)合其他功能層實(shí)現(xiàn)對(duì)器件的封裝。

本文依據(jù)OLEDIndustry 公眾號(hào)所發(fā)表文章整理而來(lái)。

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1. 申智淵,TFT-LCD技術(shù):結(jié)構(gòu)、原理及制造技術(shù)1st Edition, ISBN 978-7-121-15335-8 (2012)

2. OLEDindustry, CVD工藝詳細(xì)流程及設(shè)備參數(shù)介紹,April 10th , (2017)