1. ʻO nā kaʻina hana nui o ka hoʻoheheʻe ʻana o ka mahu kemika i hoʻonui ʻia i ka plasma
ʻO ka Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) he ʻenehana hou no ka ulu ʻana o nā kiʻiʻoniʻoni lahilahi ma o ka hopena kemika o nā mea kinoea me ke kōkua o ka plasma hoʻokuʻu ʻana. Ma muli o ka hoʻomākaukau ʻana o ka ʻenehana PECVD e ka hoʻokuʻu ʻana i ke kinoea, ua hoʻohana pono ʻia nā ʻano hopena o ka plasma non-equilibrium, a ua hoʻololi maoli ʻia ke ʻano o ka ikehu o ka ʻōnaehana pane. ʻO ka ʻōlelo maʻamau, ke hoʻohana ʻia ka ʻenehana PECVD e hoʻomākaukau i nā kiʻiʻoniʻoni lahilahi, ʻo ka ulu ʻana o nā kiʻiʻoniʻoni lahilahi e komo pū me nā kaʻina kumu ʻekolu.
ʻO ka mea mua, i loko o ka plasma non-equilibrium, hoʻopili nā electrons me ke kinoea hopena i ka pae mua e hoʻoheheʻe i ke kinoea hopena a hana i kahi hui o nā ion a me nā pūʻulu ikaika;
ʻO ka lua, ʻo nā ʻano pūʻulu ikaika āpau e hoʻopuehu a lawe i ka ʻili a me ka paia o ke kiʻiʻoniʻoni, a ʻo nā hopena lua ma waena o nā reactants i ka manawa like;
ʻO ka mea hope loa, hoʻopili ʻia nā ʻano mea like ʻole a me ka lua a hiki i ka ulu ulu ʻana me ka ʻili, a hui pū ʻia me ka hoʻokuʻu hou ʻana o nā molekole kinoea.
ʻO ka mea kikoʻī, hiki i ka ʻenehana PECVD e pili ana i ke ʻano hoʻokuʻu ʻana i ke ʻano hiki ke hana i ke kinoea hopena i ka ionize e hoʻokumu i ka plasma ma lalo o ka hoʻoulu ʻana o ke kahua electromagnetic waho. I loko o ka plasma hoʻokuʻu ʻana, ʻo ka ikehu kinetic o nā electrons i hoʻolalelale ʻia e ka māla uila o waho ma kahi o 10ev, a i ʻole ke kiʻekiʻe aʻe, ʻo ia ka mea e lawa ai e hoʻopau i nā paʻa kemika o nā molekele kinoea reactive. No laila, ma o ka inelastic collision o kiʻekiʻe-ikena electrons a me ka reactive kinoea molekele, na kinoea molekele e e ionized a decomposed e hana neutral atoms a me nā huahana mole. Hoʻokē ʻia nā ion maikaʻi e ka papa ion e hoʻolalelale ana i ke kahua uila a hui pū me ka electrode luna. Aia kekahi wahi uila liʻiliʻi liʻiliʻi ma kahi kokoke i ka electrode haʻahaʻa, no laila ua paʻi ʻia ka substrate e nā ion i kekahi ʻano. ʻO ka hopena, ʻo ka mea kūʻokoʻa i hana ʻia e ka decomposition e laha i ka paia paipu a me ka substrate. Ma ke kaʻina o ka neʻe ʻana a me ka hoʻopuehu ʻana, e loaʻa ana kēia mau ʻāpana a me nā pūʻulu (ʻo nā ʻātoma a me nā molekele hana kemika i kapa ʻia nā pūʻulu) e loaʻa i ka hopena ion mole a me ka hopena mole hui ma muli o ke ala pōkole awelika manuahi. ʻO nā waiwai kemika o nā mea hana kemika (ʻo ka hapa nui o nā hui) i hiki i ka substrate a adsorbed he ikaika loa, a ua hana ʻia ke kiʻiʻoniʻoni e ka pilina ma waena o lākou.
2. Nā hopena kemika i loko o ka plasma
No ka mea, ʻo ka hoʻoulu ʻana o ke kinoea hopena i ke kaʻina hana hoʻokuʻu ʻana he electron collision, ʻokoʻa nā ʻano hana mua i loko o ka plasma, a paʻakikī hoʻi ka pilina ma waena o ka plasma a me ka ʻili paʻa, ʻoi aku ka paʻakikī o ke aʻo ʻana i ka mīkini. o ka hana PECVD. I kēia manawa, nui nā ʻōnaehana hopena koʻikoʻi i hoʻopaʻa ʻia e nā hoʻokolohua e kiʻi i nā kiʻiʻoniʻoni me nā waiwai kūpono. No ka waiho ʻana i nā kiʻi ʻoniʻoni lahilahi ma muli o ka ʻenehana PECVD, inā hiki ke hōʻike hohonu ʻia ke ʻano o ka deposition, hiki ke hoʻonui nui ʻia ka helu deposition o nā kiʻiʻoniʻoni lahilahi ma ke kumu o ka hōʻoia ʻana i nā waiwai kino maikaʻi o nā mea.
I kēia manawa, i ka noiʻi ʻana i nā kiʻi ʻoniʻoni lahilahi, hoʻohana nui ʻia ka hydrogen diluted silane (SiH4) e like me ke kinoea hopena no ka mea aia kekahi nui o ka hydrogen i loko o nā kiʻiʻoniʻoni lahilahi. He kuleana koʻikoʻi ko H i nā kiʻi ʻoniʻoni lahilahi ma muli o ke silika. Hiki iā ia ke hoʻopiha i nā paʻa paʻa i loko o ke ʻano mea, hoʻemi nui i ka pae ikehu hemahema, a ʻike maʻalahi i ka mana electron valence o nā mea mai ka ihe et al. Ua ʻike mua i ka hopena doping o nā kiʻi ʻoniʻoni lahilahi a hoʻomākaukau i ka hui PN mua i loko, ua hoʻomohala ʻia ka noiʻi e pili ana i ka hoʻomākaukau ʻana a me ka hoʻohana ʻana i nā kiʻi ʻoniʻoni lahilahi ma muli o ka ʻenehana PECVD. No laila, e wehewehe ʻia a kūkākūkā ʻia ka hopena kemika i loko o nā kiʻiʻoniʻoni lahilahi i hoʻopaʻa ʻia e ka ʻenehana PECVD.
Ma lalo o ke kūlana glow discharge, no ka mea, ʻoi aku ka nui o ka ikehu EV i nā electrons i loko o ka plasma silane, H2 a me SiH4 e decompose i ka wā e hui ʻia ai lākou e nā electrons, nona ka hopena mua. Inā ʻaʻole mākou e noʻonoʻo i nā mokuʻāina hauʻoli waena, hiki iā mākou ke loaʻa nā hopena dissociation o ka sihm (M = 0,1,2,3) me 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)
E like me ka wela maʻamau o ka hana ʻana o nā molekele mokuʻāina, ʻo ka ikaika e pono ai no nā kaʻina dissociation ma luna (2.1) ~ (2.5) he 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV a me 4.5 EV. Hiki i nā electrons ikehu kiʻekiʻe i loko o ka plasma ke loaʻa i nā hopena 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)
ʻO ka ikehu e pono ai no (2.6) ~ (2.9) he 11.9, 12.3, 13.6 a me 15.3 EV. Ma muli o ka ʻokoʻa o ka ikehu pane, ʻaʻohe kūlike ka likelika o (2.1) ~ (2.9). Eia kekahi, ʻo ka sihm i hoʻokumu ʻia me ke kaʻina hana pane (2.1) ~ (2.5) e loaʻa i nā hopena lua e pili ana i ka ionize, e like me
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
Inā hoʻokō ʻia ka hopena ma luna o kahi kaʻina electron hoʻokahi, ʻo ka ikehu e koi ʻia ma kahi o 12 eV a ʻoi aku paha. I ka nānā 'ana i ka nui o ka ikehu kiʻekiʻe electrons ma luna o 10ev i ka nawaliwali ionized plasma me ka electron density o 1010cm-3 mea uuku ma lalo o ka lewa kaomi (10-100pa) no ka hoomakaukau ana o ke kiʻiʻoniʻoni ma muli o ke silika, The cumulative. ʻOi aku ka liʻiliʻi o ka ionization probability ma mua o ka excitation probability. No laila, liʻiliʻi loa ka māhele o nā pūhui ionized i luna i loko o ka plasma silane, a ʻo ka hui kū ʻole o ka sihm ka mea nui. Ua hōʻike pū ʻia nā hopena o ka ʻike kikoʻī nui i kēia hopena [8]. ʻO Bourquard et al. Ua kuhikuhi hou ia, ua emi iho ka manao o ka sihm ma ke kauoha o sih3, sih2, Si a me SIH, aka, ua oi aku ka nui o ke kuonoono o SiH3 i ekolu manawa mamua o ka SIH. ʻO Robertson et al. Ua hōʻike ʻia i loko o nā huahana kūʻokoʻa o ka sihm, ua hoʻohana nui ʻia ka silane maʻemaʻe no ka hoʻokuʻu ʻana i ka mana kiʻekiʻe, ʻoiai ʻo sih3 i hoʻohana nui ʻia no ka hoʻokuʻu ʻana i ka mana haʻahaʻa. ʻO ke ʻano o ka hoʻopaʻa ʻana mai ke kiʻekiʻe a i ka haʻahaʻa ʻo SiH3, SiH, Si, SiH2. No laila, pili ikaika nā ʻāpana kaʻina plasma i ka hoʻohui ʻana o nā huahana kūʻokoʻa sihm.
Ma waho aʻe o ka dissociation a me ka ionization reactions, he mea nui hoʻi nā hopena lua ma waena o nā molekala ionic.
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
No laila, ma ke ʻano o ka hoʻopaʻa ʻana o ka ion, ʻoi aku ʻo sih3 + ma mua o sih2 +. Hiki iā ia ke wehewehe i ke kumu o ka nui aʻe o nā ion sih3 + ma mua o nā ion sih2 + i loko o ka plasma SiH4.
Eia kekahi, e loaʻa kahi hopena hoʻoheheʻe molecular atom kahi e hopu ai nā ʻātoma hydrogen i ka plasma i ka hydrogen ma SiH4.
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
He hopena exothermic a he precursor no ka hoʻokumu ʻana o si2h6. ʻOiaʻiʻo, ʻaʻole wale kēia mau pūʻulu i ka honua, akā hauʻoli hoʻi i ke kūlana hauʻoli i ka plasma. Hōʻike ka spectra hoʻokuʻu ʻana o ka plasma silane aia nā mokuʻāina hoʻohiwahiwa o Si, SIH, h, a me nā mokuʻāina ʻoliʻoli vibrational o SiH2, SiH3.
Ka manawa kau: Apr-07-2021