如何利用材料檢測應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，那么在實務中如何透過RAMAN量測技術來解決制程上的問題，這是每個做研發、制程或是要解良率時必須要有的科學素養，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晶相依性，典型的是520 cm-1處的峰與單晶Si相關，然而另外一個480 cm-1處的波峰則是與非晶相有關系，在這張圖中迭加五個樣品的拉曼光譜。紅色和藍色光譜表示結晶度10%的樣品，棕色光譜為結晶度為40%~60%的樣品，綠色光譜為> 90%結晶度的樣品，深藍色光譜為單晶Si。在圖中可以清楚地觀察到Si的拉曼主要訊號由結晶度較差至單晶，從480cm -1移動到520cm -1。隨著硅結晶度的增加，微晶硅峰值520cm-1出現，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工作又可以怎樣開展呢?

其實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，到多年后的現在已經轉換從事平板顯示的產業分析工作時，還常常有以前的老同事來問這些科研與產業連攜并進的課題了。

下圖是晶體構造圖，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習一下喔，從這張晶體構造圖又可以再一次說明，在美好的結晶的情況下，一切都是這么的有規律。

但是，人生還是充滿這些但是，受限玻璃制程溫度，我們實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，更不用說到后期發生量產品有問題時，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，怎么去談現在火紅的OLED面板生產的問題呢?除非不用薄膜晶體管當開關了。

現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處女秀「次世代TFT，中韓出手了」中提到的二維半導體材料，這是一個成分變化的極化拉曼實驗，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晶性越來越好或是材料純度越來越高，所導致而成的。

上面這一個實驗是由TORAY的研究員所發表的報告，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過退火之后所反映出的結晶的變化，一般來說越窄顯示結晶性越好。而下圖是不同的氧流量比對對應出的結晶特性與電學特性，這邊可以觀察到較低的半高寬的三個實驗參數對應出有較高的霍爾遷移率。

用了這些拉曼實驗的結果，不知道各位看官有沒有更深一層的認識呢?過往書僮曾經收到一個前同事的求救。他的問題是：「書僮，我這邊有設計了成長薄膜晶體管溫度實驗的參數，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現，這是來自于成長溫度或是退火溫度升溫速率過快的原因導致的影響，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。

誠如中國國務院所頒布的在十三五規劃中就提到「制定安全生產科技創新規劃，建立政府、企業、社會多方參與的安全技術研發體系。組建基礎理論研究協同創新團隊，強化重特大事故防控理論研究。通過國家科技計劃(專項、基金等)統籌支持安全科技研發工作，推進重大共性關鍵技術及裝備研發。加快提升安全生產重點實驗室和技術創新中心自主創新能力。完善安全生產智庫體系。健全重點科技資源共享機制，強化安全生產關鍵成果儲備。建立企業與科研院校聯合實施的安全技術創新引導機制，形成產學研用戰略聯盟。」

因此在擴大產能的同時，也要與基礎科研的工作合作、開展與投入，方能在平板顯示領域中取得產能領先、質量優勢與市場規格與地位的領導者。