【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 化學(xué)氣相沉積技術(shù) 是利用熱能、等離子放電、紫外光照射等形式的能源或上述能源形式的綜合利用，使氣態(tài)物質(zhì)在灼熱的固體熱表面上發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并在該表面上沉積，形成穩(wěn)定的固態(tài)物質(zhì)膜的工業(yè)過程 。 ? 化學(xué)氣相成膜工藝的參數(shù)主要考慮 氣體流量、氣體成分、氣體壓力、射頻功率、電極間距、基板溫度和電極結(jié)構(gòu) 等。 52 ? 在 TFT陣列工藝中， PECVD中的化學(xué)反應(yīng)主要是 ? SiH4+H2生成 aSi ? SiH4+NH3+N2生成 SiNx 53 ? 圖 CVD成膜的二維模型，氣流平行于玻璃基板表面。在主氣流與玻璃基板表面之間，氣流速率從主氣流速率遞減到基板表面的零，此區(qū)域定義為邊界層。 54 ? 因?yàn)?CVD使用的工藝氣體有些是有毒的，有的甚至是劇毒，而且易燃易爆，因此必須要有完善的氣體監(jiān)測(cè)與報(bào)警系統(tǒng)。 ? 一般要求 氣柜要遠(yuǎn)離工作場(chǎng)所，并配備完善的安全設(shè)施。 ? 廢氣處理系統(tǒng)一定要達(dá)到國(guó)家環(huán)境保護(hù)條件要求，否則不能投入運(yùn)行。 55 TFTLCD設(shè)計(jì)及制作 ? CVD涉及的主要設(shè)備和材科包括 : ? 常壓化學(xué)氣相沉積 (atmospheric pressure chemical vapor deposition， APCVD) 。 ? 低壓化學(xué)氣相沉積 (low pressure chemical vapor deposition， LPCVD)。 ? 等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (plasma enhanced chemical vapor deposition， PECVD) 。 56 ? TFT工藝膜的生長(zhǎng)溫度比較低，需引入額外的非熱能能量或降低反應(yīng)所需激活能，以得到足夠的反應(yīng)能量。 ? 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積技術(shù) 的原理是在真空中引進(jìn)反應(yīng)氣體，以高頻放電，使其在平行的電極板間產(chǎn)生等離子，利用低溫等離子體作能量源，將樣品置于低氣壓下輝光放電的陰極上，利用輝光放電 (或另加發(fā)熱體 )使樣品升溫到預(yù)定的溫度，反應(yīng)氣體經(jīng)一系列化學(xué)反應(yīng)和等離子體反應(yīng)，在樣品表面形成數(shù)百埃至數(shù)千埃厚度的固態(tài)薄膜，這是非晶硅陣列制造工程的核心，直接決定 TFT的特性。 57 ? PECVD方法區(qū)別于其他 CVD方法的特點(diǎn)在于， 等離子體中含有大量高能量的電子，它們可以提供化學(xué)氣相沉積過程所需的激活能。 ? 電子與氣相分子的碰撞可以促進(jìn)氣體分子的分解、化合、激發(fā)和電離過程，生成活性很高的各種化學(xué)基團(tuán)，因而 顯著降低 CVD薄膜沉積的溫度范圍，使得原來需要在高溫下才能進(jìn)行的 CVD過程得以在低溫下實(shí)現(xiàn)。 58 ?工藝氣體 ? 硅烷 (SiH4)、 ? 磷烷 (PH3)、 ? 氨氣 (NH3)、 ? 笑氣 (N2O)、 ? 氮?dú)?(N2)、 ? 氫氣 (H2) 59 硅烷（氣） ? 硅烷是制作非晶硅和 SiN， SiO的反應(yīng)氣體。 ? 火災(zāi)危險(xiǎn)度為大 。 分子量 32. 118 熔點(diǎn) ℃ 101. 325 kPa 沸點(diǎn) 111. 5 ℃ 101. 325 kPa 液體密度 711 kg .m－ 3 － 185 ℃ 氣體密度 1. 42 kg .m－ 3 O ℃ ， 100 kPa 比容 (kg） l ℃ ， 101. 325 kPa 臨界溫度 － ℃ 蒸氣壓 kPa 163 ℃ 1 040 kPa 60 ℃ 4 150 kPa 10 ℃ 黏度 101. 325 kPa， 0 ℃ 爆炸界限 0. 8%~98% 60 ? 硅烷在常溫常壓下為具有 惡臭的無色氣體 ； ? 在室溫下能著火 ，在空氣或鹵素氣體中發(fā)生爆炸性燃燒 。 ? 即使用其他氣體稀釋，如果濃度不夠低，仍能自燃。 ? 硅烷在氬氣中含 2%、氮?dú)庵泻?%、氫氣中含 1%時(shí)，它仍能著火。 ? 硅烷濃度在小于 1%時(shí)不燃，大于 3%時(shí)自燃， 1%~3%時(shí)可能燃燒。在氧氣中燃燒產(chǎn)物為粉狀氧化硅和水。 OHS i OOS i H 2224 22 ???61 ? 硅烷是強(qiáng)還原劑，能與重金屬鹵化物激烈反應(yīng)，與氯、溴發(fā)生爆炸性反應(yīng)，與四氯化碳激烈反應(yīng)。 ? 因此， 對(duì)硅烷不能使用氟利昂滅火劑。 ? 硅烷不溶于乙醇、乙醚、苯、氯仿和四氧化硅，不與潤(rùn)滑油、脂肪反應(yīng) 。對(duì)幾乎所有的金屬無腐蝕性。有時(shí)，玻璃中的堿成分也能分解硅烷。溶解在二硫化碳中的硅烷遇到空氣也可發(fā)生爆炸。 62 ? 依據(jù)硅烷在化學(xué)品安全技術(shù)說明書（ material safety data sheets , MSDS）的資料，硅烷的致死半濃度（ LC50）為9600ppm(4h)，美國(guó)政府工業(yè)衛(wèi)生學(xué)家會(huì)議（ American conference of governmenal industrial hygienists， ACGIH）明確規(guī)定在每天工作 8h或一周 40h的情況下，連續(xù)工作不影響工作人體健康的硅烷氣體臨界濃度值（ threshold limit value,TLV）為 。 ? 實(shí)際上，在工作環(huán)境中允許濃度是采用 5ppm的基準(zhǔn)測(cè)定的。 ? 在低濃度混合氣體狀況下，由于泄漏在空氣中有一定的穩(wěn)定性，因此建議推薦使用硅烷氣體檢測(cè)器。 ? 在高濃度純氣體狀況下，因其泄漏可能燃燒成大量的二氧化硅(Si02 ) 粉塵，因此可以推薦采用硅烷 +二氧硅 (SiH4+SiOz)復(fù)合型的檢測(cè)器和紫外 /紅外 (UV/IR)監(jiān)測(cè)器。 63 ? 空氣中允許的硅烷濃度為 ppm。一級(jí)報(bào)警濃度為 ppm；二級(jí)報(bào)警濃度為 ppm。 聽到報(bào)警，工作人員必須迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)。 ? 在 TFT制造中采用的是高純度的硅烷，對(duì)一氧化碳、二氧化碳、甲烷和水的含量都要求小于 ppm。對(duì)氮?dú)夂脱鯕?+氬氣的含量也要小于 1 ppm。 64 磷烷 ? 磷烷是制作 n+非晶硅的反應(yīng)氣體，其 外觀無色，比空氣重，并有類似臭魚的味道 ，氣體經(jīng)壓縮液化后運(yùn)輸 。 分子量 比重 1. 18 沸點(diǎn) ℃ l個(gè)大氣壓 冰點(diǎn) /熔點(diǎn) 133. 0 ℃ l個(gè)大氣壓 氣體密度 lb .(ft)－ 3 ℃ 臨界溫度 ℃ 蒸氣壓 522 lb m 2 ℃ 65 ? 磷烷雖然是一種 劇毒氣體 ，但是在 TIT制作工藝中，生產(chǎn)是在安全條件下進(jìn)行的。 ? 在 TFT制造中采用的是高純度的磷烷，其工藝載氣氫氣也是高純度的。 ? 磷烷氣體純度要求在 %以上，工藝載氣氫氣的純度要求在 %以上。 ? 工藝載氣氫氣對(duì)氧、一氧化碳、二氧化碳和甲烷的含量都要求小于 ppm，對(duì)氮?dú)夂退暮恳惨∮?1 ppm，磷烷對(duì)氫氣含量的要求小于 ppm， 66 ? 同一條件下生產(chǎn)的同一次出廠的為一批。不同批次的產(chǎn)品不要混淆。交貨時(shí)須同時(shí)提交產(chǎn)品原料純度檢驗(yàn)單。氣瓶上要明確記載氣體名稱、生產(chǎn)公司的產(chǎn)品編號(hào)、純度、填充日期等。 67 ? 磷烷在空氣中允許濃度為 ppm；一級(jí)報(bào)警濃度為 ppm；二級(jí)報(bào)警濃度為 ppm。 ? 聽到報(bào)警，工作人員必須迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)。 68 ? 磷烷是具有 自燃性的劇毒氣體 ，皮膚接觸液體，會(huì)造成刺激和凍傷。多次暴露的會(huì)潛在影響健康。吸入磷烷，會(huì)損害肺、心、肝、腎、中樞神經(jīng)系統(tǒng)和骨骼等。 ? 重復(fù)暴露在低濃度磷烷中，產(chǎn)生的癥狀包括支氣管炎、厭食、神經(jīng)系統(tǒng)問題，以及類似于急性中毒的癥狀。因此，使用時(shí)一定要注意安全操作。 69 氨氣 ? 氨氣是合成絕緣層和保護(hù)膜的反應(yīng)氣體； 分子量 比重 沸點(diǎn) － ℃ l個(gè)大氣壓 冰點(diǎn) /熔點(diǎn) ℃ l個(gè)大氣壓 氣體密度 lb .(ft)－ 3 ℃ 水溶性 蒸氣壓 lb m 2 ℃ 70 ? 氨氣為 無色氣體 ，但有 強(qiáng)烈刺鼻 的氣味，在其濃度為20ppm時(shí)可以穩(wěn)定監(jiān)測(cè)。 ? 氨氣具有 可燃性 ，會(huì)嚴(yán)重灼傷眼、皮膚及呼吸道。 ? 當(dāng)它在空氣中的濃度超過 15％時(shí)，會(huì)有立即造成火災(zāi)及爆炸的危險(xiǎn)。 ? 當(dāng)氨氣大規(guī)模泄漏時(shí)，工作人員需要穿全身防護(hù)服，并立即隨時(shí)意識(shí)到潛在的火災(zāi)和爆炸危險(xiǎn)。 ? 氨氣的品質(zhì)純度要求為 %以上。使用中需要注意不同批號(hào)的產(chǎn)品不要混合使用。 71 笑氣 ? 這是合成絕緣層和保護(hù)膜的反應(yīng)氣體。 ? 笑氣常溫下為 無色氣體，略帶甜味，吸入能使人狂笑，是一種氧化劑 。 ? 化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，不燃燒、不爆炸、無毒性，對(duì)呼吸道無刺激 。 ? 有助燃性，在室溫時(shí)穩(wěn)定，受高溫有爆炸危險(xiǎn) 。 ? 在 300 ℃ 以上離解，能溶于水、乙醇、乙醚及濃硫酸 。其熔點(diǎn)為 ℃ 1沸點(diǎn)為 ℃ ，蒸氣壓為 kPa(一 58 ℃ ) ，臨界溫度為 ℃ ，臨界壓力為 7 265 kPa。 ? 笑氣品質(zhì)的純度要求為 99. 999％ 以上。采購(gòu)該原料要有質(zhì)量分析