የፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ክምችት (PECVD) መሰረታዊ ቴክኖሎጂ

1. የፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካላዊ የእንፋሎት ማጠራቀሚያ ዋና ሂደቶች

ፕላዝማ የተሻሻለ የኬሚካል ትነት ክምችት (PECVD) በጋዝ ንጥረ ነገሮች ኬሚካላዊ ምላሽ በብርሃን ፈሳሽ ፕላዝማ አማካኝነት ስስ ፊልሞችን ለማደግ አዲስ ቴክኖሎጂ ነው። የ PECVD ቴክኖሎጂ የሚዘጋጀው በጋዝ ፈሳሽ ስለሆነ ፣ ሚዛናዊ ያልሆነ ፕላዝማ የምላሽ ባህሪዎች ውጤታማ በሆነ መንገድ ጥቅም ላይ ይውላሉ ፣ እና የምላሽ ስርዓት የኃይል አቅርቦት ሁኔታ በመሠረቱ ተቀይሯል። በአጠቃላይ የፔሲቪዲ ቴክኖሎጂ ቀጭን ፊልሞችን ለማዘጋጀት ጥቅም ላይ በሚውልበት ጊዜ የቀጭን ፊልሞች እድገት በዋናነት የሚከተሉትን ሶስት መሰረታዊ ሂደቶች ያካትታል.

በመጀመሪያ ደረጃ, ሚዛናዊ ባልሆነ ፕላዝማ ውስጥ ኤሌክትሮኖች በአንደኛ ደረጃ ላይ ከሚገኘው ምላሽ ጋዝ ጋር ምላሽ ሲሰጡ የአፀፋውን ጋዝ መበስበስ እና የ ion እና የንቁ ቡድኖች ቅልቅል ይፈጥራሉ;

በሁለተኛ ደረጃ, ሁሉም ዓይነት aktyvnыh ቡድኖች rasprostranyatsya እና ትራንስፖርት ላይ ላዩን እና ፊልም ግድግዳ, እና reactantы መካከል vtorychnыh ምላሽ በተመሳሳይ ጊዜ;

በመጨረሻም ፣ ሁሉም ዓይነት የመጀመሪያ እና ሁለተኛ ደረጃ ምላሽ ምርቶች ወደ የእድገት ወለል ላይ ይደርሳሉ እና ከላዩ ጋር ምላሽ ይሰጣሉ ፣ እንዲሁም የጋዝ ሞለኪውሎች እንደገና ይለቀቃሉ።

በተለይም በ Glow መልቀቅ ዘዴ ላይ የተመሰረተው የPECVD ቴክኖሎጂ ምላሹን ጋዝ ionize እንዲፈጥር በውጫዊ ኤሌክትሮማግኔቲክ መስክ መነሳሳት ውስጥ ፕላዝማ እንዲፈጠር ሊያደርግ ይችላል። በሚያብረቀርቅ ፈሳሽ ፕላዝማ ውስጥ ፣ በውጫዊ ኤሌክትሪክ መስክ የተፋጠነ የኤሌክትሮኖች የእንቅስቃሴ ኃይል ብዙውን ጊዜ 10ev ወይም ከዚያ በላይ ነው ፣ ይህ ደግሞ ምላሽ ሰጪ የጋዝ ሞለኪውሎችን ኬሚካላዊ ትስስር ለማጥፋት በቂ ነው። ስለዚህ፣ ከፍተኛ ኃይል ባላቸው ኤሌክትሮኖች እና አጸፋዊ የጋዝ ሞለኪውሎች የማይለዋወጥ ግጭት፣ የጋዝ ሞለኪውሎች ገለልተኛ አተሞችን እና ሞለኪውላዊ ምርቶችን ለማምረት ionized ወይም ይበሰብሳሉ። አወንታዊዎቹ ionዎች በ ion ንብርብር የተፋጠነ የኤሌክትሪክ መስክ እና ከላይኛው ኤሌክትሮል ጋር ይጋጫሉ. ከታችኛው ኤሌክትሮድ አጠገብ ትንሽ የ ion ንብርብር ኤሌክትሪክ መስክ አለ, ስለዚህ ንጣፉ በተወሰነ ደረጃም በ ions ይደበድባል. በውጤቱም, በመበስበስ የሚፈጠረውን ገለልተኛ ንጥረ ነገር ወደ ቱቦው ግድግዳ እና ንጣፍ ይሰራጫል. በመንሸራተት እና በማሰራጨት ሂደት ውስጥ እነዚህ ቅንጣቶች እና ቡድኖች (በኬሚካላዊ ንቁ ገለልተኛ አተሞች እና ሞለኪውሎች ቡድን ይባላሉ) በአጭር አማካኝ የነፃ መንገድ ምክንያት የ ion ሞለኪውል ምላሽ እና የቡድን ሞለኪውል ምላሽ ይደርስባቸዋል። ወደ substrate ለመድረስ እና adsorbed ናቸው ኬሚካላዊ ንቁ ንጥረ ነገሮች (በዋናነት ቡድኖች) ኬሚካላዊ ባህሪያት በጣም ንቁ ናቸው, እና ፊልሙ በመካከላቸው ያለውን መስተጋብር የተፈጠረ ነው.

2. በፕላዝማ ውስጥ ኬሚካላዊ ምላሾች

በፍካት ፈሳሽ ሂደት ውስጥ ያለው የምላሽ ጋዝ መነሳሳት በዋናነት ኤሌክትሮን ግጭት ስለሆነ በፕላዝማ ውስጥ ያሉት የአንደኛ ደረጃ ምላሾች የተለያዩ ናቸው ፣ እና በፕላዝማ እና በጠንካራው ወለል መካከል ያለው መስተጋብር በጣም የተወሳሰበ ነው ፣ ይህም አሰራሩን ለማጥናት የበለጠ አስቸጋሪ ያደርገዋል ። የ PECVD ሂደት. እስካሁን ድረስ ጥሩ ባህሪያት ያላቸውን ፊልሞች ለማግኘት ብዙ ጠቃሚ የምላሽ ስርዓቶች በሙከራዎች ተሻሽለዋል። PECVD ቴክኖሎጂ ላይ የተመሠረተ ሲሊከን ላይ የተመሠረቱ ስስ ፊልሞች, የማስቀመጫ ዘዴ በጥልቅ ሊገለጥ የሚችል ከሆነ, ቁሳቁሶች ግሩም fyzycheskoho ንብረቶች በማረጋገጥ ላይ ሲሊከን-የተመሰረተ ቀጭን ፊልሞች የማስቀመጫ መጠን በእጅጉ ሊጨምር ይችላል.

በአሁኑ ጊዜ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ስስ ፊልሞችን በምርምር ውስጥ, በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ጥቃቅን ፊልሞች ውስጥ የተወሰነ መጠን ያለው ሃይድሮጂን ስለሚኖር, ሃይድሮጂን የተሟጠጠ ሳይላን (SiH4) እንደ ምላሽ ጋዝ በሰፊው ጥቅም ላይ ይውላል. ኤች በሲሊኮን ላይ በተመሰረቱ ቀጭን ፊልሞች ውስጥ በጣም ጠቃሚ ሚና ይጫወታል. በቁሳዊ አወቃቀሩ ውስጥ ያሉትን የተንቆጠቆጡ ማሰሪያዎችን መሙላት ይችላል, ጉድለቱን የኢነርጂ ደረጃን በእጅጉ ይቀንሳል, እና የቁሳቁሶችን የቫለንስ ኤሌክትሮን ቁጥጥር በቀላሉ ሊገነዘበው ይችላል ከጦር እና ሌሎች. በመጀመሪያ የሲሊኮን ስስ ፊልሞችን የዶፒንግ ተፅእኖ በመገንዘብ የመጀመሪያውን የፒኤን መጋጠሚያ በማዘጋጀት በፒኢሲቪዲ ቴክኖሎጂ ላይ የተመሰረተ በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ስስ ፊልሞች ዝግጅት እና አተገባበር ላይ የተደረገው ጥናት በከፍተኛ እና ወሰን ተዘጋጅቷል. ስለዚህ, በ PECVD ቴክኖሎጂ የተቀመጠው በሲሊኮን ላይ የተመሰረቱ ስስ ፊልሞች ውስጥ ያለው ኬሚካላዊ ምላሽ በሚከተለው ውስጥ ይገለጻል እና ይብራራል.

በብርሃን ፍሰት ሁኔታ ፣ በሲሊን ፕላዝማ ውስጥ ያሉት ኤሌክትሮኖች ከበርካታ የኢቪ ኢነርጂ በላይ ስላላቸው ፣ H2 እና SiH4 በኤሌክትሮኖች ሲጋጩ ይበሰብሳሉ ፣ ይህም የቀዳሚ ምላሽ ነው። መካከለኛ የደስታ ሁኔታዎችን ከግምት ውስጥ ካላስገባን, ከH ጋር የሚከተሉትን የሲህም (M = 0,1,2,3) የመለያየት ምላሾችን ማግኘት እንችላለን.

e+SiH4→SiH2+H2+e (2.1)

e+SiH4→SiH3+H+e (2.2)

e+SiH4→Si+2H2+e (2.3)

e+SiH4→SiH+H2+H+e (2.4)

e+H2→2H+e (2.5)

የከርሰ ምድር ሞለኪውሎች ምርት መደበኛ ሙቀት መሠረት, ከላይ dissociation ሂደቶች የሚያስፈልጉ ኃይሎች (2.1) ~ (2.5) 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV እና 4.5 EV በቅደም. በፕላዝማ ውስጥ ያሉ ከፍተኛ ኃይል ያላቸው ኤሌክትሮኖችም የሚከተሉትን ionization ምላሽ ሊሰጡ ይችላሉ

e+SiH4→SiH2++H2+2e (2.6)

e+SiH4→SiH3++ H+2e (2.7)

e+SiH4→Si++2H2+2e (2.8)

e+SiH4→SiH++H2+H+2e (2.9)

ለ (2.6) ~ (2.9) የሚያስፈልገው ጉልበት 11.9፣ 12.3፣ 13.6 እና 15.3 EV በቅደም ተከተል ነው። በምላሽ ሃይል ልዩነት ምክንያት የ (2.1) ~ (2.9) ምላሽ የመሆን እድሉ በጣም ያልተስተካከለ ነው። በተጨማሪም ፣ ከአፀፋው ሂደት (2.1) ~ (2.5) ጋር የተፈጠረው ሲህም ለ ionize የሚከተሉትን ሁለተኛ ደረጃ ምላሾች ያካሂዳል።

SiH+e→SiH++2e (2.10)

SiH2+e →SiH2++2e (2.11)

SiH3+e →SiH3++2e (2.12)

ከላይ ያለው ምላሽ የሚከናወነው በአንድ ኤሌክትሮኖል ሂደት አማካኝነት ከሆነ, የሚፈለገው ኃይል ወደ 12 ኢቮ ወይም ከዚያ በላይ ነው. 1010 ሴሜ-3 መካከል በኤሌክትሮን ጥግግት ጋር በደካማ ionized ፕላዝማ ውስጥ 10ev በላይ ከፍተኛ-ኃይል ኤሌክትሮኖች ብዛት ሲሊከን ላይ የተመሠረቱ ፊልሞች ዝግጅት በከባቢ አየር ግፊት (10-100pa) ውስጥ በአንጻራዊ ሁኔታ ሲታይ አነስተኛ ነው, ድምር. የ ionization ፕሮባቢሊቲ በአጠቃላይ ከማነሳሳት እድሉ ያነሰ ነው። ስለዚህ, ከላይ ያሉት ionized ውህዶች በሲሊን ፕላዝማ ውስጥ ያለው መጠን በጣም ትንሽ ነው, እና የሲም ገለልተኛ ቡድን የበላይ ነው. የጅምላ ስፔክትረም ትንተና ውጤቶቹም ይህንን መደምደሚያ ያረጋግጣሉ [8]። ቦርኳርድ እና ሌሎች. በተጨማሪም የሲህም መጠን በ sih3፣ sih2፣ Si እና SIH ቅደም ተከተል ቀንሷል፣ ነገር ግን የ SiH3 መጠን ከSIH ቢበዛ በሦስት እጥፍ ነበር። ሮበርትሰን እና ሌሎች. በሲህም ገለልተኛ ምርቶች ውስጥ ንፁህ silane በዋናነት ለከፍተኛ ሃይል ማፍሰሻ ያገለግል ነበር ፣ሲህ 3 በዋናነት ዝቅተኛ ኃይል ላለው ፍሳሽ ጥቅም ላይ ይውላል ። ከከፍተኛ ወደ ዝቅተኛ የማጎሪያ ቅደም ተከተል SiH3, SiH, Si, SiH2 ነበር. ስለዚህ, የፕላዝማ ሂደት መለኪያዎች በሲም ገለልተኛ ምርቶች ስብጥር ላይ ከፍተኛ ተጽዕኖ ያሳድራሉ.

ከላይ ከተጠቀሱት የመለያየት እና ionization ምላሾች በተጨማሪ በአዮኒክ ሞለኪውሎች መካከል ያሉ ሁለተኛ ደረጃ ምላሾችም በጣም አስፈላጊ ናቸው

SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)

ስለዚህ, ከ ion ትኩረት አንጻር, sih3 + ከ sih2 + በላይ ነው. በSiH4 ፕላዝማ ውስጥ ከ sih2 + ions የበለጠ sih3 + ions እንዳሉ ማብራራት ይችላል።

በተጨማሪም፣ በፕላዝማ ውስጥ ያሉት ሃይድሮጂን አቶሞች በሲኤች 4 ውስጥ ሃይድሮጂንን የሚይዙበት የሞለኪውላር አቶም ግጭት ምላሽ ይኖራል።

H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)

ይህ exothermic ምላሽ እና si2h6 ምስረታ የሚሆን ቅድመ ነው. እርግጥ ነው, እነዚህ ቡድኖች በመሬት ውስጥ ብቻ ሳይሆን በፕላዝማ ውስጥ ባለው አስደሳች ሁኔታም ይደሰታሉ. የሳይላን ፕላዝማ ልቀት በእይታ ተቀባይነት ያለው ሽግግር አስደሳች የ SiH2፣ SiH3 እና የንዝረት አስደሳች ሁኔታዎች እንዳሉ ያሳያል።