1. Panguna nga mga proseso sa plasma gipalambo nga kemikal nga alisngaw deposition
Ang Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) usa ka bag-ong teknolohiya alang sa pagtubo sa nipis nga mga pelikula pinaagi sa kemikal nga reaksyon sa mga gas nga substansiya uban sa tabang sa glow discharge plasma. Tungod kay ang teknolohiya sa PECVD giandam pinaagi sa pag-discharge sa gas, ang mga kinaiya sa reaksyon sa non-equilibrium nga plasma epektibo nga gigamit, ug ang paagi sa pagsuplay sa enerhiya sa sistema sa reaksyon sa sukaranan nabag-o. Sa kasagaran nga pagsulti, kung ang teknolohiya sa PECVD gigamit sa pag-andam sa nipis nga mga pelikula, ang pagtubo sa nipis nga mga pelikula nag-una nga naglakip sa mosunod nga tulo ka sukaranan nga mga proseso.
Una, sa non-equilibrium nga plasma, ang mga electron mo-reaksyon sa reaksyon nga gas sa pangunang yugto aron madunot ang reaksyon nga gas ug maporma ang usa ka sinagol nga mga ion ug aktibong mga grupo;
Ikaduha, ang tanan nga mga matang sa aktibo nga mga grupo nagkatag ug nagdala sa ibabaw ug sa bungbong sa pelikula, ug ang ikaduha nga mga reaksyon tali sa mga reactant mahitabo sa samang higayon;
Sa katapusan, ang tanan nga mga matang sa panguna ug sekondaryang reaksyon nga mga produkto nga nakaabot sa pagtubo sa nawong gi-adsorbed ug reaksyon sa nawong, inubanan sa pagpagawas sa mga molekula nga gas.
Sa piho nga paagi, ang teknolohiya sa PECVD nga gibase sa pamaagi sa glow discharge makahimo sa reaksyon nga gas nga mag-ionize aron maporma ang plasma sa ilawom sa pagpukaw sa gawas nga electromagnetic field. Sa glow discharge plasma, ang kinetic energy sa mga electron nga gipadali sa eksternal nga electric field kasagaran mga 10ev, o mas taas pa, nga igo na aron gub-on ang kemikal nga mga gapos sa mga molekula sa reaktibo nga gas. Busa, pinaagi sa inelastic collision sa high-energy electron ug reactive gas molekula, ang mga molekula sa gas mahimong ionized o decomposed aron makahimo og neutral nga mga atomo ug molekular nga mga produkto. Ang positibo nga mga ion gipadali sa layer sa ion nga nagpadali sa electric field ug nabangga sa ibabaw nga electrode. Adunay usab usa ka gamay nga ion layer electric field duol sa ubos nga electrode, mao nga ang substrate gibombahan usab sa mga ion sa pipila ka sukod. Ingon usa ka sangputanan, ang neyutral nga substansiya nga gihimo sa pagkadunot mikaylap sa dingding sa tubo ug substrate. Sa proseso sa pag-anod ug pagsabwag, kini nga mga partikulo ug mga grupo (ang aktibo nga kemikal nga neutral nga mga atomo ug mga molekula gitawag nga mga grupo) moagi sa reaksyon sa molekula sa ion ug reaksyon sa molekula sa grupo tungod sa mubo nga average nga libre nga agianan. Ang kemikal nga mga kabtangan sa mga kemikal nga aktibo nga mga substansiya (kasagaran mga grupo) nga nakaabot sa substrate ug adsorbed aktibo kaayo, ug ang pelikula naporma pinaagi sa interaksyon tali kanila.
2. Mga reaksiyon sa kemikal sa plasma
Tungod kay ang kahinam sa reaksyon nga gas sa proseso sa pag-agas sa glow mao ang panguna nga pagbangga sa elektron, ang mga elementarya nga reaksyon sa plasma lainlain, ug ang interaksyon tali sa plasma ug solidong nawong labi ka komplikado, nga nagpalisud sa pagtuon sa mekanismo. sa proseso sa PECVD. Sa pagkakaron, daghang importanteng sistema sa reaksyon ang na-optimize sa mga eksperimento aron makakuha og mga pelikula nga adunay maayong mga kabtangan. Alang sa pagdeposito sa mga manipis nga pelikula nga nakabase sa silicon nga gibase sa teknolohiya sa PECVD, kung ang mekanismo sa pagdeposito mahimong mapadayag pag-ayo, ang rate sa pagdeposito sa mga manipis nga pelikula nga nakabase sa silicon mahimo’g madugangan pag-ayo sa premyo sa pagsiguro sa maayo kaayo nga pisikal nga mga kabtangan sa mga materyales.
Sa pagkakaron, sa panukiduki sa mga manipis nga pelikula nga nakabase sa silicon, ang hydrogen diluted silane (SiH4) kaylap nga gigamit ingon nga reaksyon nga gas tungod kay adunay usa ka piho nga kantidad sa hydrogen sa mga manipis nga pelikula nga nakabase sa silicon. Ang H adunay hinungdanon kaayo nga papel sa mga manipis nga pelikula nga nakabase sa silicon. Mahimong pun-on niini ang nagbitay nga mga gapos sa materyal nga istruktura, makapakunhod pag-ayo sa lebel sa enerhiya sa depekto, ug dali nga makaamgo sa pagkontrol sa valence electron sa mga materyales Sukad sa spear et al. Una nakaamgo sa doping nga epekto sa silicon thin films ug nag-andam sa unang PN junction sa, ang panukiduki sa pag-andam ug paggamit sa silicon-based thin films base sa PECVD teknolohiya nga naugmad pinaagi sa paglukso ug mga utlanan. Busa, ang kemikal nga reaksyon sa silicon-based thin films nga gideposito sa PECVD nga teknolohiya ihulagway ug hisgotan sa mosunod.
Ubos sa kahimtang sa glow discharge, tungod kay ang mga electron sa silane plasma adunay labaw pa sa daghang enerhiya sa EV, ang H2 ug SiH4 madugta kung kini mabangga sa mga electron, nga iya sa panguna nga reaksyon. Kung dili nato tagdon ang intermediate excited states, atong makuha ang mosunod nga dissociation reactions sa sihm (M = 0,1,2,3) uban sa H
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)
Sumala sa sukaranan nga kainit sa paghimo sa mga molekula sa yuta, ang mga kusog nga gikinahanglan alang sa mga proseso sa dissociation sa ibabaw (2.1) ~ (2.5) mao ang 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV ug 4.5 EV matag usa. Ang taas nga enerhiya nga mga electron sa plasma mahimo usab nga moagi sa mosunod nga mga reaksyon sa ionization
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)
Ang enerhiya nga gikinahanglan alang sa (2.6) ~ (2.9) mao ang 11.9, 12.3, 13.6 ug 15.3 EV matag usa. Tungod sa kalainan sa enerhiya sa reaksyon, ang posibilidad sa (2.1) ~ (2.9) nga mga reaksyon dili parehas. Dugang pa, ang sihm nga naporma sa proseso sa reaksyon (2.1) ~ (2.5) moagi sa mosunod nga mga sekundaryong reaksyon sa pag-ionize, sama sa
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
Kung ang reaksyon sa ibabaw gihimo pinaagi sa usa ka proseso sa elektron, ang gikinahanglan nga enerhiya mga 12 eV o labaw pa. Sa pagtan-aw sa kamatuoran nga ang gidaghanon sa mga high-enerhiya nga mga electron sa ibabaw sa 10ev sa huyang nga ionized plasma uban sa electron Densidad sa 1010cm-3 mao ang medyo gamay ubos sa atmospheric pressure (10-100pa) alang sa pag-andam sa silicon-based nga mga pelikula, Ang cumulative Ang kalagmitan sa ionization kasagaran mas gamay kay sa kalagmitan sa paghinam-hinam. Busa, ang proporsiyon sa mga ionized compound sa ibabaw sa silane plasma gamay kaayo, ug ang neyutral nga grupo sa sihm maoy dominante. Ang mga resulta sa mass spectrum analysis nagpamatuod usab niini nga konklusyon [8]. Bourquard ug uban pa. Dugang gipunting nga ang konsentrasyon sa sihm mikunhod sa han-ay sa sih3, sih2, Si ug SIH, apan ang konsentrasyon sa SiH3 labing daghan sa tulo ka pilo sa SIH. Robertson ug uban pa. Gitaho nga sa neyutral nga mga produkto sa sihm, ang puro nga silane gigamit sa panguna alang sa high-power discharge, samtang ang sih3 nag-una nga gigamit alang sa low-power discharge. Ang han-ay sa konsentrasyon gikan sa taas ngadto sa ubos mao ang SiH3, SiH, Si, SiH2. Busa, ang mga parameter sa proseso sa plasma kusog nga nakaapekto sa komposisyon sa mga neutral nga produkto sa sihm.
Gawas pa sa mga reaksyon sa dissociation ug ionization sa ibabaw, ang mga sekondaryang reaksyon tali sa mga molekula sa ionic hinungdanon usab.
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
Busa, sa termino sa konsentrasyon sa ion, ang sih3 + labaw pa sa sih2 +. Kini makapatin-aw nganong adunay mas daghan nga sih3 + ions kay sa sih2 + ions sa SiH4 plasma.
Dugang pa, adunay usa ka molecular atom collision reaction diin ang hydrogen atoms sa plasma mokuha sa hydrogen sa SiH4.
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
Kini usa ka exothermic nga reaksyon ug usa ka pasiuna sa pagporma sa si2h6. Siyempre, kini nga mga grupo dili lamang sa ground state, apan naghinam-hinam usab sa excited nga estado sa plasma. Ang emission spectra sa silane plasma nagpakita nga adunay optically admissible transition excited states sa Si, SIH, h, ug vibrational excited states sa SiH2, SiH3
Oras sa pag-post: Abr-07-2021