如何利用材料檢測應(yīng)用于面板良率的提升與方法

上個月簡單的介紹了幾個TFT的趨勢跟狀態(tài)，那么在實(shí)務(wù)中如何透過RAMAN量測技術(shù)來解決制程上的問題，這是每個做研發(fā)、制程或是要解良率時必須要有的科學(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的拉曼主要訊號由結(jié)晶度較差至單晶，從480cm -1移動到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簡單的材料檢測的觀念，用于結(jié)晶度定量分析的方法。

那么書僮，我們知道這個可以做甚么呢?對于從事平板顯示的研發(fā)工作又可以怎樣開展呢?

其實(shí)小書僮在好幾年前在面板大廠從事研究工作的時候，就成功利用這些知識跟工具解決良率的問題，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，還常常有以前的老同事來問這些科研與產(chǎn)業(yè)連攜并進(jìn)的課題了。

下圖是晶體構(gòu)造圖，如果對于非晶、多晶及單晶還不熟悉的可以回到上一期書僮的文章復(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溫度，所以在一開始薄膜晶體管的課題沒有弄清楚，是很難拉高良率的，更不用說到后期發(fā)生量產(chǎn)品有問題時，要怎么去解析的技巧，俗話說的好上梁不正下梁歪，在平板顯示制造工藝也是一樣的，薄膜晶體管沒成長好沒掌握好技術(shù)，怎么去談現(xiàn)在火紅的OLED面板生產(chǎn)的問題呢?除非不用薄膜晶體管當(dāng)開關(guān)了。

現(xiàn)在書僮就來出個題目，考考各位!下圖是書僮在行家說的開張?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，請看官們想一想為什么會有這樣的變化呢?

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

上面這一個實(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)過退火之后所反映出的結(jié)晶的變化，一般來說越窄顯示結(jié)晶性越好。而下圖是不同的氧流量比對對應(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實(shí)驗(yàn)參數(shù)對應(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有更深一層的認(rèn)識呢?過往書僮曾經(jīng)收到一個前同事的求救。他的問題是：「書僮，我這邊有設(shè)計(jì)了成長薄膜晶體管溫度實(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，一般來說成長溫度越高或是退火溫度越高是會幫助晶體結(jié)晶性會更好，因此書僮就建議他將這些做完電性量測的樣品再拿去做XRD及拉曼量測，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，因此再對照成長及退火條件后發(fā)現(xiàn)，這是來自于成長溫度或是退火溫度升溫速率過快的原因?qū)е碌挠绊?，后來建議若要決定此成長溫度的話，要將升溫的速率稍微趨緩，就可以解決這樣的問題。

誠如中國國務(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。通過國家科技計(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。」

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