如何利用材料檢測(cè)應(yīng)用于面板良率的提升與方法

上個(gè)月簡(jiǎn)單的介紹了幾個(gè)TFT的趨勢(shì)跟狀態(tài)，那么在實(shí)務(wù)中如何透過(guò)RAMAN量測(cè)技術(shù)來(lái)解決制程上的問(wèn)題，這是每個(gè)做研發(fā)、制程或是要解良率時(shí)必須要有的科學(xué)素養(yǎng)，那么我們就先從拉曼光譜看起。從spectroscopyonline.com的圖中可以觀察到有兩個(gè)拉曼峰與硅的結(jié)晶相依性，典型的是520 cm-1處的峰與單晶Si相關(guān)，然而另外一個(gè)480 cm-1處的波峰則是與非晶相有關(guān)系，在這張圖中迭加五個(gè)樣品的拉曼光譜。紅色和藍(lán)色光譜表示結(jié)晶度10%的樣品，棕色光譜為結(jié)晶度為40%~60%的樣品，綠色光譜為> 90%結(jié)晶度的樣品，深藍(lán)色光譜為單晶Si。在圖中可以清楚地觀察到Si的拉曼主要訊號(hào)由結(jié)晶度較差至單晶，從480cm -1移動(dòng)到520cm -1。隨著硅結(jié)晶度的增加，微晶硅峰值520cm-1出現(xiàn)，480cm-1的非晶峰減少，這些曲線可以有一個(gè)簡(jiǎn)單的材料檢測(cè)的觀念，用于結(jié)晶度定量分析的方法。

那么書(shū)僮，我們知道這個(gè)可以做甚么呢?對(duì)于從事平板顯示的研發(fā)工作又可以怎樣開(kāi)展呢?

其實(shí)小書(shū)僮在好幾年前在面板大廠從事研究工作的時(shí)候，就成功利用這些知識(shí)跟工具解決良率的問(wèn)題，到多年后的現(xiàn)在已經(jīng)轉(zhuǎn)換從事平板顯示的產(chǎn)業(yè)分析工作時(shí)，還常常有以前的老同事來(lái)問(wèn)這些科研與產(chǎn)業(yè)連攜并進(jìn)的課題了。

下圖是晶體構(gòu)造圖，如果對(duì)于非晶、多晶及單晶還不熟悉的可以回到上一期書(shū)僮的文章復(fù)習(xí)一下喔，從這張晶體構(gòu)造圖又可以再一次說(shuō)明，在美好的結(jié)晶的情況下，一切都是這么的有規(guī)律。

但是，人生還是充滿這些但是，受限玻璃制程溫度，我們實(shí)在很難利用單晶成長(zhǎng)薄膜晶體管于玻璃上面，因此低溫多晶硅、非晶硅甚至氧化物半導(dǎo)體都是利用較低溫的成長(zhǎng)溫度，所以在一開(kāi)始薄膜晶體管的課題沒(méi)有弄清楚，是很難拉高良率的，更不用說(shuō)到后期發(fā)生量產(chǎn)品有問(wèn)題時(shí)，要怎么去解析的技巧，俗話說(shuō)的好上梁不正下梁歪，在平板顯示制造工藝也是一樣的，薄膜晶體管沒(méi)成長(zhǎng)好沒(méi)掌握好技術(shù)，怎么去談現(xiàn)在火紅的OLED面板生產(chǎn)的問(wèn)題呢?除非不用薄膜晶體管當(dāng)開(kāi)關(guān)了。

現(xiàn)在書(shū)僮就來(lái)出個(gè)題目，考考各位!下圖是書(shū)僮在行家說(shuō)的開(kāi)張?zhí)幣恪复问来鶷FT，中韓出手了」中提到的二維半導(dǎo)體材料，這是一個(gè)成分變化的極化拉曼實(shí)驗(yàn)，MoSxSe2-x的成分變化，我們觀察右半邊紅色的A1g的訊號(hào)，請(qǐng)看官們想一想為什么會(huì)有這樣的變化呢?

您答對(duì)了嗎?就是隨著X的成分越來(lái)越往2靠近，所以就會(huì)形成MoS2的單晶，所以在A1g的訊號(hào)就會(huì)越明顯，在這邊你應(yīng)該還可以觀察到一件事，就是這一根的訊號(hào)隨著X增加而越來(lái)越窄，這就可以簡(jiǎn)單說(shuō)明結(jié)晶性越來(lái)越好或是材料純度越來(lái)越高，所導(dǎo)致而成的。

上面這一個(gè)實(shí)驗(yàn)是由TORAY的研究員所發(fā)表的報(bào)告，圖中上面是藉由不同的氧通入的量的非晶的IGZO所形成的樣品，然而途中的下面是在經(jīng)過(guò)退火之后所反映出的結(jié)晶的變化，一般來(lái)說(shuō)越窄顯示結(jié)晶性越好。而下圖是不同的氧流量比對(duì)對(duì)應(yīng)出的結(jié)晶特性與電學(xué)特性，這邊可以觀察到較低的半高寬的三個(gè)實(shí)驗(yàn)參數(shù)對(duì)應(yīng)出有較高的霍爾遷移率。

用了這些拉曼實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，不知道各位看官有沒(méi)有更深一層的認(rèn)識(shí)呢?過(guò)往書(shū)僮曾經(jīng)收到一個(gè)前同事的求救。他的問(wèn)題是：「書(shū)僮，我這邊有設(shè)計(jì)了成長(zhǎng)薄膜晶體管溫度實(shí)驗(yàn)的參數(shù)，但是溫度越高薄膜晶體管的漏電流就越大，究竟是為何呢?」

的確，一般來(lái)說(shuō)成長(zhǎng)溫度越高或是退火溫度越高是會(huì)幫助晶體結(jié)晶性會(huì)更好，因此書(shū)僮就建議他將這些做完電性量測(cè)的樣品再拿去做XRD及拉曼量測(cè)，結(jié)果不出所料，溫度越高的XRD及拉曼的主要觀察峰的寬度都較為寬，因此再對(duì)照成長(zhǎng)及退火條件后發(fā)現(xiàn)，這是來(lái)自于成長(zhǎng)溫度或是退火溫度升溫速率過(guò)快的原因?qū)е碌挠绊?，后?lái)建議若要決定此成長(zhǎng)溫度的話，要將升溫的速率稍微趨緩，就可以解決這樣的問(wèn)題。

誠(chéng)如中國(guó)國(guó)務(wù)院所頒布的在十三五規(guī)劃中就提到「制定安全生產(chǎn)科技創(chuàng)新規(guī)劃，建立政府、企業(yè)、社會(huì)多方參與的安全技術(shù)研發(fā)體系。組建基礎(chǔ)理論研究協(xié)同創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)，強(qiáng)化重特大事故防控理論研究。通過(guò)國(guó)家科技計(jì)劃(專項(xiàng)、基金等)統(tǒng)籌支持安全科技研發(fā)工作，推進(jìn)重大共性關(guān)鍵技術(shù)及裝備研發(fā)。加快提升安全生產(chǎn)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和技術(shù)創(chuàng)新中心自主創(chuàng)新能力。完善安全生產(chǎn)智庫(kù)體系。健全重點(diǎn)科技資源共享機(jī)制，強(qiáng)化安全生產(chǎn)關(guān)鍵成果儲(chǔ)備。建立企業(yè)與科研院校聯(lián)合實(shí)施的安全技術(shù)創(chuàng)新引導(dǎo)機(jī)制，形成產(chǎn)學(xué)研用戰(zhàn)略聯(lián)盟?！?/p>

因此在擴(kuò)大產(chǎn)能的同時(shí)，也要與基礎(chǔ)科研的工作合作、開(kāi)展與投入，方能在平板顯示領(lǐng)域中取得產(chǎn)能領(lǐng)先、質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì)與市場(chǎng)規(guī)格與地位的領(lǐng)導(dǎo)者。