如何利用材料检测应用于面板良率的提升与方法

上个月简单的介绍了几个TFT的趋势跟状态，那么在实务中如何透过RAMAN量测技术来解决制程上的问题，这是每个做研发、制程或是要解良率时必须要有的科学素养，那么我们就先从拉曼光谱看起。从spectroscopyonline.com的图中可以观察到有两个拉曼峰与硅的结晶相依性，典型的是520 cm-1处的峰与单晶Si相关，然而另外一个480 cm-1处的波峰则是与非晶相有关系，在这张图中迭加五个样品的拉曼光谱。红色和蓝色光谱表示结晶度<10%的样品，棕色光谱为结晶度为40%~60%的样品，绿色光谱为> 90%结晶度的样品，深蓝色光谱为单晶Si。在图中可以清楚地观察到Si的拉曼主要讯号由结晶度较差至单晶，从480cm -1移动到520cm -1。随着硅结晶度的增加，微晶硅峰值520cm-1出现，480cm-1的非晶峰减少，这些曲线可以有一个简单的材料检测的观念，用于结晶度定量分析的方法。

那么书僮，我们知道这个可以做甚么呢?对于从事平板显示的研发工作又可以怎样开展呢?

其实小书僮在好几年前在面板大厂从事研究工作的时候，就成功利用这些知识跟工具解决良率的问题，到多年后的现在已经转换从事平板显示的产业分析工作时，还常常有以前的老同事来问这些科研与产业连携并进的课题了。

下图是晶体构造图，如果对于非晶、多晶及单晶还不熟悉的可以回到上一期书僮的文章复习一下喔，从这张晶体构造图又可以再一次说明，在美好的结晶的情况下，一切都是这么的有规律。

但是，人生还是充满这些但是，受限玻璃制程温度，我们实在很难利用单晶成长薄膜晶体管于玻璃上面，因此低温多晶硅、非晶硅甚至氧化物半导体都是利用较低温的成长温度，所以在一开始薄膜晶体管的课题没有弄清楚，是很难拉高良率的，更不用说到后期发生量产品有问题时，要怎么去解析的技巧，俗话说的好上梁不正下梁歪，在平板显示制造工艺也是一样的，薄膜晶体管没成长好没掌握好技术，怎么去谈现在火红的OLED面板生产的问题呢?除非不用薄膜晶体管当开关了。

现在书僮就来出个题目，考考各位!下图是书僮在行家说的开张处女秀「次世代TFT，中韩出手了」中提到的二维半导体材料，这是一个成分变化的极化拉曼实验，MoSxSe2-x的成分变化，我们观察右半边红色的A1g的讯号，请看官们想一想为什么会有这样的变化呢?

您答对了吗?就是随着X的成分越来越往2靠近，所以就会形成MoS2的单晶，所以在A1g的讯号就会越明显，在这边你应该还可以观察到一件事，就是这一根的讯号随着X增加而越来越窄，这就可以简单说明结晶性越来越好或是材料纯度越来越高，所导致而成的。

上面这一个实验是由TORAY的研究员所发表的报告，图中上面是藉由不同的氧通入的量的非晶的IGZO所形成的样品，然而途中的下面是在经过退火之后所反映出的结晶的变化，一般来说越窄显示结晶性越好。而下图是不同的氧流量比对对应出的结晶特性与电学特性，这边可以观察到较低的半高宽的三个实验参数对应出有较高的霍尔迁移率。

用了这些拉曼实验的结果，不知道各位看官有没有更深一层的认识呢?过往书僮曾经收到一个前同事的求救。他的问题是：「书僮，我这边有设计了成长薄膜晶体管温度实验的参数，但是温度越高薄膜晶体管的漏电流就越大，究竟是为何呢?」

的确，一般来说成长温度越高或是退火温度越高是会帮助晶体结晶性会更好，因此书僮就建议他将这些做完电性量测的样品再拿去做XRD及拉曼量测，结果不出所料，温度越高的XRD及拉曼的主要观察峰的宽度都较为宽，因此再对照成长及退火条件后发现，这是来自于成长温度或是退火温度升温速率过快的原因导致的影响，后来建议若要决定此成长温度的话，要将升温的速率稍微趋缓，就可以解决这样的问题。

诚如中国国务院所颁布的在十三五规划中就提到「制定安全生产科技创新规划，建立政府、企业、社会多方参与的安全技术研发体系。组建基础理论研究协同创新团队，强化重特大事故防控理论研究。通过国家科技计划(专项、基金等)统筹支持安全科技研发工作，推进重大共性关键技术及装备研发。加快提升安全生产重点实验室和技术创新中心自主创新能力。完善安全生产智库体系。健全重点科技资源共享机制，强化安全生产关键成果储备。建立企业与科研院校联合实施的安全技术创新引导机制，形成产学研用战略联盟。」

因此在扩大产能的同时，也要与基础科研的工作合作、开展与投入，方能在平板显示领域中取得产能领先、质量优势与市场规格与地位的领导者。