氢化非晶硅薄膜晶体管(a - Si:H TFTs)技术解析
1. 大面积均匀沉积挑战与应对
在大面积上实现均匀沉积是一项重大的工程挑战。实际操作中,基板温度在整个区域并非恒定,而是经过调整以补偿基板边缘与中心之间不可避免的气流变化。此外,喷淋头中的气体注入孔形状也经过精心设计,以改善沉积均匀性,钟形设计较为理想,这样等离子体可在钟形底部形成。这些孔的设计受到相关系统主要制造商的重要知识产权保护,他们也严格保密其在沉积过程中的具体作用。这种系统本身就是令人印象深刻的工程杰作,使得有源矩阵液晶显示器(AMLCD)能够实现经济高效的生产,从而造就了该显示器的庞大市场。
2. rf - PECVD沉积工艺
rf - PECVD反应器可通过适当设置以下沉积参数,在一定程度上控制所得材料的性能:基板温度、气体压力、气体流速和射频功率。实际操作中,通常采用经验方法,为每个沉积参数定义合理的值范围,并在该范围内进行一系列试验性沉积。测量所得材料的性能,并根据结果确定特定应用的“最佳”生长条件。下面简单介绍每个沉积参数变化对材料结构的影响。
2.1 硅烷等离子体与材料生长
在rf - PECVD反应器中产生的硅烷等离子体已得到大量研究,目的是确定沉积的主要前驱体。在典型条件下,等离子体中的主要硅物种是SiH₃自由基,其形成还会产生大量的氢自由基。SiH₃自由基与a - Si:H表面的反应导致材料生长。
SiH₃自由基与生长中的a - Si:H表面化学键合时,会使用其悬空键。由于硅的另外三个键连接氢原子,因此a - Si:H表面主要是氢终止的,这对生长过程有深远影响。沉积的关键特征是,由于a - Si:H表面被氢终止,到达的SiH₃
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