1. Main prosessen fan plasma fersterke gemyske damp deposition
Plasma-ferbettere gemyske dampdeposysje (PECVD) is in nije technology foar de groei fan tinne films troch gemyske reaksje fan gasfoarmige stoffen mei help fan gloeiûntladingsplasma. Om't PECVD technology wurdt taret troch gas ûntslach, de reaksje skaaimerken fan net-lykwicht plasma wurde effektyf benut, en de enerzjy oanbod modus fan reaksje systeem is fûneminteel feroare. Yn 't algemien, as PECVD-technology wurdt brûkt om tinne films te meitsjen, omfettet de groei fan tinne films benammen de folgjende trije basisprosessen
As earste, yn it net-lykwichtsplasma, reagearje elektroanen mei it reaksjegas yn 'e primêre faze om it reaksjegas te ûntbinen en in mingsel fan ioanen en aktive groepen te foarmjen;
Twads, alle soarten fan aktive groepen diffúsje en ferfier nei it oerflak en de muorre fan de film, en de sekundêre reaksjes tusken de reactants komme tagelyk;
Ta beslút, alle soarten fan primêre en sekundêre reaksje produkten dy't berikke de groei oerflak wurde adsorbed en reagearje mei it oerflak, beselskippe troch de re frijlitting fan gasfoarmige molekulen.
Spesifyk kin PECVD-technology basearre op gloei-ûntladingsmetoade it reaksjegas ionisearje om plasma te foarmjen ûnder de eksitaasje fan eksterne elektromagnetyske fjild. Yn gloeiûntladingsplasma is de kinetyske enerzjy fan elektroanen fersneld troch eksterne elektryske fjilden meastentiids sawat 10ev, of sels heger, wat genôch is om de gemyske ferbiningen fan reaktive gasmolekulen te ferneatigjen. Dêrom, troch de inelastyske botsing fan elektroanen mei hege enerzjy en reaktive gasmolekulen, wurde de gasmolekulen ionisearre of ûntbûn om neutrale atomen en molekulêre produkten te produsearjen. De positive ioanen wurde fersneld troch de ionlaach dy't it elektryske fjild fersnelt en botse mei de boppeste elektrodes. Der is ek in lyts ion laach elektryske fjild tichtby de legere elektrodes, sadat it substraat wurdt ek bombardeard troch ioanen foar in part. As gefolch diffúsearret de neutrale substans produsearre troch ûntbining nei de buismuorre en substraat. Yn it proses fan drift en diffusion sille dizze dieltsjes en groepen (de gemysk aktive neutrale atomen en molekulen wurde groepen neamd) ionmolekulereaksje en groepmolekulereaksje ûndergean fanwege it koarte gemiddelde frije paad. De gemyske eigenskippen fan 'e gemyske aktive stoffen (benammen groepen) dy't it substraat berikke en wurde adsorbearre binne tige aktyf, en de film wurdt foarme troch de ynteraksje tusken har.
2. Gemyske reaksjes yn plasma
Om't de opwekking fan it reaksjegas yn it gloeiûntladingsproses benammen elektroanenbotsing is, binne de elemintêre reaksjes yn it plasma ferskillend, en de ynteraksje tusken it plasma en it fêste oerflak is ek tige kompleks, wat it lestiger makket om it meganisme te studearjen. fan PECVD proses. Oant no binne in protte wichtige reaksjesystemen optimalisearre troch eksperiminten om films te krijen mei ideale eigenskippen. Foar de ôfsetting fan silisium-basearre tinne films basearre op PECVD technology, as de ôfsetting meganisme kin wurde djip ûntdutsen, de deposition taryf fan silisium-basearre tinne films kin gâns ferhege op it útgongspunt fan it garandearjen fan de treflike fysike eigenskippen fan materialen.
Op it stuit, yn it ûndersyk fan silisium-basearre tinne films, wetterstof verdund silaan (SiH4) wurdt in soad brûkt as it reaksje gas omdat der in bepaalde hoemannichte wetterstof yn de silisium-basearre tinne films. H spilet in tige wichtige rol yn de silisium-basearre tinne films. It kin folje de dangling obligaasjes yn it materiaal struktuer, gâns ferminderje it defekt enerzjy nivo, en maklik realisearje de valence elektroanen kontrôle fan de materialen Sûnt spear et al. Earst realisearre de doping effekt fan silisium tinne films en taret de earste PN knooppunt yn, it ûndersyk nei de tarieding en tapassing fan silisium-basearre tinne films basearre op PECVD technology is ûntwikkele troch sprongen en grinzen. Dêrom sil de gemyske reaksje yn silisium-basearre tinne films ôfset troch PECVD technology wurde beskreaun en besprutsen yn it folgjende.
Under de gloei-ûntladingsbetingsten, om't de elektroanen yn it silaneplasma mear as ferskate EV-enerzjy hawwe, sille H2 en SiH4 ûntbine as se wurde botst troch elektroanen, dy't ta de primêre reaksje heart. As wy de tuskenlizzende opwekke steaten net beskôgje, kinne wy de folgjende dissosjaasjereaksjes krije fan sihm (M = 0,1,2,3) mei 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)
Neffens de standert waarmte fan produksje fan molekulen fan grûnsteat binne de enerzjy dy't nedich binne foar de boppesteande dissosjaasjeprosessen (2.1) ~ (2.5) respektivelik 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV en 4.5 EV. Elektroanen mei hege enerzjy yn plasma kinne ek de folgjende ionisaasjereaksjes ûndergean
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)
De enerzjy nedich foar (2.6) ~ (2.9) is respektivelik 11.9, 12.3, 13.6 en 15.3 EV. Troch it ferskil fan reaksje-enerzjy is de kâns op (2.1) ~ (2.9) reaksjes tige ûngelyk. Derneist sil de sihm foarme mei it reaksjeproses (2.1) ~ (2.5) de folgjende sekundêre reaksjes ûndergean om te ionisearjen, lykas
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
As de boppesteande reaksje wurdt útfierd troch middel fan ien elektron proses, de enerzjy nedich is likernôch 12 eV of mear. Mei it each op it feit dat it oantal hege-enerzjyelektroanen boppe 10ev yn it swak ionisearre plasma mei elektroanentichtens fan 1010cm-3 relatyf lyts is ûnder de atmosfearyske druk (10-100pa) foar de tarieding fan silisium-basearre films, De kumulative De kâns op ionisaasje is oer it generaal lytser as de kâns op excitaasje. Dêrom is it oanpart fan 'e boppesteande ionisearre ferbiningen yn silaneplasma heul lyts, en de neutrale groep sihm is dominant. De resultaten fan massaspektrumanalyse bewize dizze konklúzje ek [8]. Bourquard et al. Fierder wiisde op dat de konsintraasje fan sihm yn 'e folchoarder fan sih3, sih2, Si en SIH ôfnaam, mar de konsintraasje fan SiH3 wie op syn heechst trije kear dat fan SIH. Robertson et al. Rapportearre dat yn 'e neutraal produkten fan sihm, suver silane waard benammen brûkt foar hege-power ûntslach, wylst sih3 waard benammen brûkt foar lege-power discharge. De folchoarder fan konsintraasje fan heech nei leech wie SiH3, SiH, Si, SiH2. Dêrom beynfloedzje de plasmaprosesparameters sterk de gearstalling fan sihm-neutrale produkten.
Neist de boppesteande dissosjaasje- en ionisaasjereaksjes binne de sekundêre reaksjes tusken ionyske molekulen ek tige wichtich
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
Dêrom, yn termen fan ionkonsintraasje, sih3 + is mear dan sih2 +. It kin ferklearje wêrom't der mear sih3 + ionen binne as sih2 + ionen yn SiH4 plasma.
Derneist sil d'r in molekulêre atoombotsingsreaksje wêze wêrby't de wetterstofatomen yn it plasma de wetterstof yn SiH4 fange
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
It is in eksotermyske reaksje en in foarrinner foar de foarming fan si2h6. Fansels, dizze groepen binne net allinnich yn 'e grûn steat, mar ek optein nei de optein steat yn it plasma. De emisjespektra fan silaanplasma litte sjen dat d'r optysk akseptabele transysje-eksitearre steaten binne fan Si, SIH, h, en trillings-exitearre steaten fan SiH2, SiH3
Post tiid: Apr-07-2021