1. ដំណើរការចម្បងនៃប្លាស្មាបង្កើនការបញ្ចេញចំហាយគីមី
ប្លាស្មា បង្កើនការបញ្ចេញចំហាយគីមី (PECVD) គឺជាបច្ចេកវិទ្យាថ្មីមួយសម្រាប់ការលូតលាស់នៃខ្សែភាពយន្តស្តើងដោយប្រតិកម្មគីមីនៃសារធាតុឧស្ម័ន ដោយមានជំនួយពីការបញ្ចេញពន្លឺប្លាស្មា។ ដោយសារតែបច្ចេកវិទ្យា PECVD ត្រូវបានរៀបចំដោយការបង្ហូរឧស្ម័ន លក្ខណៈប្រតិកម្មនៃប្លាស្មាមិនស្មើគ្នាត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព ហើយរបៀបផ្គត់ផ្គង់ថាមពលនៃប្រព័ន្ធប្រតិកម្មត្រូវបានផ្លាស់ប្តូរជាមូលដ្ឋាន។ និយាយជាទូទៅ នៅពេលដែលបច្ចេកវិទ្យា PECVD ត្រូវបានប្រើដើម្បីរៀបចំខ្សែភាពយន្តស្តើង ការរីកចម្រើននៃខ្សែភាពយន្តស្តើងភាគច្រើនរួមបញ្ចូលដំណើរការជាមូលដ្ឋានចំនួនបីខាងក្រោម។
ទីមួយ នៅក្នុងប្លាស្មាមិនស្មើគ្នា អេឡិចត្រុងមានប្រតិកម្មជាមួយនឹងឧស្ម័នប្រតិកម្មក្នុងដំណាក់កាលបឋម ដើម្បីបំបែកឧស្ម័នប្រតិកម្ម និងបង្កើតជាល្បាយនៃអ៊ីយ៉ុង និងក្រុមសកម្ម។
ទីពីរ គ្រប់ប្រភេទនៃក្រុមសកម្មសាយភាយ និងដឹកជញ្ជូនទៅលើផ្ទៃ និងជញ្ជាំងនៃខ្សែភាពយន្ត ហើយប្រតិកម្មបន្ទាប់បន្សំរវាង reactants កើតឡើងក្នុងពេលតែមួយ។
ជាចុងក្រោយ គ្រប់ប្រភេទនៃផលិតផលប្រតិកម្មបឋម និងបន្ទាប់បន្សំដែលឈានដល់ផ្ទៃលូតលាស់ត្រូវបានស្រូបយក និងប្រតិកម្មជាមួយផ្ទៃ អមដោយការបញ្ចេញម៉ូលេគុលឧស្ម័នឡើងវិញ។
ជាពិសេស បច្ចេកវិជ្ជា PECVD ផ្អែកលើវិធីសាស្ត្របញ្ចេញពន្លឺអាចធ្វើឱ្យឧស្ម័នប្រតិកម្មទៅជាអ៊ីយ៉ុងបង្កើតប្លាស្មាក្រោមការរំភើបនៃវាលអេឡិចត្រូម៉ាញ៉េទិចខាងក្រៅ។ នៅក្នុងប្លាស្មាបញ្ចេញពន្លឺ ថាមពល kinetic នៃអេឡិចត្រុងបង្កើនល្បឿនដោយវាលអគ្គិសនីខាងក្រៅជាធម្មតាប្រហែល 10ev ឬខ្ពស់ជាងនេះ ដែលវាគ្រប់គ្រាន់ដើម្បីបំផ្លាញចំណងគីមីនៃម៉ូលេគុលឧស្ម័នប្រតិកម្ម។ ដូច្នេះ តាមរយៈការប៉ះទង្គិចគ្នាមិនស្មើគ្នានៃអេឡិចត្រុងដែលមានថាមពលខ្ពស់ និងម៉ូលេគុលឧស្ម័នប្រតិកម្ម ម៉ូលេគុលឧស្ម័ននឹងត្រូវបានអ៊ីយ៉ូដ ឬរលាយដើម្បីផលិតអាតូមអព្យាក្រឹត និងផលិតផលម៉ូលេគុល។ អ៊ីយ៉ុងវិជ្ជមានត្រូវបានពន្លឿនដោយស្រទាប់អ៊ីយ៉ុងបង្កើនល្បឿនវាលអគ្គីសនីហើយបុកជាមួយអេឡិចត្រូតខាងលើ។ វាក៏មានស្រទាប់អ៊ីយ៉ុងតូចមួយ វាលអគ្គិសនីនៅជិតអេឡិចត្រូតទាប ដូច្នេះស្រទាប់ខាងក្រោមក៏ត្រូវបានបំផ្ទុះដោយអ៊ីយ៉ុងក្នុងកម្រិតខ្លះដែរ។ ជាលទ្ធផល សារធាតុអព្យាក្រឹតដែលផលិតដោយ decomposition សាយភាយទៅជញ្ជាំងបំពង់ និងស្រទាប់ខាងក្រោម។ នៅក្នុងដំណើរការនៃការរសាត់ និងការសាយភាយ ភាគល្អិត និងក្រុមទាំងនេះ (អាតូម និងម៉ូលេគុលអព្យាក្រឹតគីមីត្រូវបានគេហៅថាក្រុម) នឹងឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មម៉ូលេគុលអ៊ីយ៉ុង និងប្រតិកម្មម៉ូលេគុលក្រុមដោយសារតែផ្លូវទំនេរមធ្យមខ្លី។ លក្ខណៈគីមីនៃសារធាតុសកម្មគីមី (ជាក្រុមជាចម្បង) ដែលទៅដល់ស្រទាប់ខាងក្រោម និងត្រូវបានស្រូបយកគឺសកម្មខ្លាំងណាស់ ហើយខ្សែភាពយន្តនេះត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយអន្តរកម្មរវាងពួកវា។
2. ប្រតិកម្មគីមីនៅក្នុងប្លាស្មា
ដោយសារតែការរំភើបនៃឧស្ម័នប្រតិកម្មនៅក្នុងដំណើរការបញ្ចេញពន្លឺគឺជាការប៉ះទង្គិចគ្នាជាចម្បងនៃអេឡិចត្រុង ប្រតិកម្មបឋមនៅក្នុងប្លាស្មាមានភាពខុសប្លែកគ្នា ហើយអន្តរកម្មរវាងប្លាស្មា និងផ្ទៃរឹងក៏ស្មុគស្មាញផងដែរ ដែលធ្វើឱ្យវាកាន់តែពិបាកក្នុងការសិក្សាយន្តការ។ នៃដំណើរការ PECVD ។ រហូតមកដល់ពេលនេះ ប្រព័ន្ធប្រតិកម្មសំខាន់ៗជាច្រើនត្រូវបានធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងដោយការពិសោធន៍ដើម្បីទទួលបានខ្សែភាពយន្តដែលមានលក្ខណៈសម្បត្តិសមស្រប។ ចំពោះការទម្លាក់ខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន ដោយផ្អែកលើបច្ចេកវិទ្យា PECVD ប្រសិនបើយន្តការនៃការបញ្ចេញចោលអាចបង្ហាញឱ្យឃើញយ៉ាងស៊ីជម្រៅនោះ អត្រានៃការដាក់ស្រទាប់នៃខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនអាចត្រូវបានកើនឡើងយ៉ាងខ្លាំងនៅលើមូលដ្ឋាននៃការធានានូវលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្តដ៏ល្អឥតខ្ចោះនៃវត្ថុធាតុដើម។
នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ នៅក្នុងការស្រាវជ្រាវនៃខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន អ៊ីដ្រូសែន diluted silane (SiH4) ត្រូវបានគេប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយជាឧស្ម័នប្រតិកម្ម ព្រោះវាមានចំនួនជាក់លាក់នៃអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។ H ដើរតួយ៉ាងសំខាន់នៅក្នុងខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុន។ វាអាចបំពេញចំណង dangling ក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធសម្ភារៈ កាត់បន្ថយយ៉ាងខ្លាំងនូវកម្រិតថាមពលដែលមានពិការភាព និងអាចដឹងយ៉ាងងាយស្រួលនូវការគ្រប់គ្រង valence អេឡិចត្រូនិកនៃសម្ភារចាប់តាំងពី spear et al ។ ដំបូងដឹងពីឥទ្ធិពលនៃសារធាតុញៀននៃខ្សែភាពយន្តស្តើងស៊ីលីកុន និងបានរៀបចំប្រសព្វ PN ជាលើកដំបូង ការស្រាវជ្រាវលើការរៀបចំ និងការអនុវត្តខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនដោយផ្អែកលើបច្ចេកវិទ្យា PECVD ត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយលោតផ្លោះ។ ដូច្នេះប្រតិកម្មគីមីនៅក្នុងខ្សែភាពយន្តស្តើងដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុនដែលដាក់ដោយបច្ចេកវិទ្យា PECVD នឹងត្រូវបានពិពណ៌នា និងពិភាក្សាដូចខាងក្រោម។
នៅក្រោមលក្ខខណ្ឌបញ្ចេញពន្លឺ ដោយសារតែអេឡិចត្រុងនៅក្នុងប្លាស្មាស៊ីលីនមានថាមពល EV ច្រើន នោះ H2 និង SiH4 នឹងរលាយនៅពេលដែលពួកគេត្រូវបានប៉ះទង្គិចដោយអេឡិចត្រុង ដែលជាកម្មសិទ្ធិរបស់ប្រតិកម្មបឋម។ ប្រសិនបើយើងមិនពិចារណារដ្ឋរំភើបកម្រិតមធ្យមទេ យើងអាចទទួលបានប្រតិកម្ម dissociation ខាងក្រោមនៃ sihm (M = 0,1,2,3) ជាមួយ 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)
យោងតាមស្តង់ដារកំដៅនៃការផលិតម៉ូលេគុលរដ្ឋដី ថាមពលដែលត្រូវការសម្រាប់ដំណើរការផ្តាច់ខាងលើ (2.1) ~ (2.5) គឺ 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV និង 4.5 EV រៀងគ្នា។ អេឡិចត្រុងថាមពលខ្ពស់នៅក្នុងប្លាស្មាក៏អាចឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មអ៊ីយ៉ូដដូចខាងក្រោមផងដែរ។
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)
ថាមពលដែលត្រូវការសម្រាប់ (2.6) ~ (2.9) គឺ 11.9, 12.3, 13.6 និង 15.3 EV រៀងគ្នា។ ដោយសារតែភាពខុសគ្នានៃថាមពលប្រតិកម្មប្រូបាប៊ីលីតេនៃប្រតិកម្ម (2.1) ~ (2.9) គឺមិនស្មើគ្នាខ្លាំង។ លើសពីនេះទៀត sihm ដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងជាមួយនឹងដំណើរការប្រតិកម្ម (2.1) ~ (2.5) នឹងឆ្លងកាត់ប្រតិកម្មបន្ទាប់បន្សំខាងក្រោមដើម្បី ionize ដូចជា
SiH+e → SiH++ 2e (2.10)
SiH2+e → SiH2++2e (2.11)
SiH3+e → SiH3++2e (2.12)
ប្រសិនបើប្រតិកម្មខាងលើត្រូវបានអនុវត្តដោយមធ្យោបាយនៃដំណើរការអេឡិចត្រុងតែមួយនោះថាមពលដែលត្រូវការគឺប្រហែល 12 eV ឬច្រើនជាងនេះ។ នៅក្នុងទិដ្ឋភាពនៃការពិតដែលថាចំនួននៃអេឡិចត្រុងថាមពលខ្ពស់លើសពី 10ev នៅក្នុងប្លាស្មាអ៊ីយ៉ូដខ្សោយជាមួយនឹងដង់ស៊ីតេអេឡិចត្រុងនៃ 1010cm-3 គឺតូចទាក់ទងគ្នានៅក្រោមសម្ពាធបរិយាកាស (10-100pa) សម្រាប់ការរៀបចំនៃខ្សែភាពយន្តដែលមានមូលដ្ឋានលើស៊ីលីកុននេះ cumulative ប្រូបាប៊ីលីតេអ៊ីយ៉ូដជាទូទៅគឺតូចជាងប្រូបាប៊ីលីតេនៃការរំភើប។ ដូច្នេះសមាមាត្រនៃសមាសធាតុអ៊ីយ៉ូដខាងលើនៅក្នុងប្លាស្មា silane គឺតូចណាស់ ហើយក្រុមអព្យាក្រឹតនៃ sihm គឺលេចធ្លោ។ លទ្ធផលនៃការវិភាគវិសាលគមដ៏ធំក៏បញ្ជាក់ពីការសន្និដ្ឋាននេះផងដែរ [8] ។ Bourquard et al ។ បានចង្អុលបង្ហាញបន្ថែមទៀតថាកំហាប់នៃ sihm ថយចុះតាមលំដាប់នៃ sih3, sih2, Si និង SIH ប៉ុន្តែកំហាប់នៃ SiH3 គឺច្រើនបំផុតបីដងនៃ SIH ។ Robertson et al ។ បានរាយការណ៍ថានៅក្នុងផលិតផលអព្យាក្រឹតនៃ sihm ស៊ីលីនសុទ្ធត្រូវបានប្រើជាចម្បងសម្រាប់ការបញ្ចោញថាមពលខ្ពស់ខណៈពេលដែល sih3 ត្រូវបានប្រើជាចម្បងសម្រាប់ការឆក់ថាមពលទាប។ លំដាប់នៃការផ្តោតអារម្មណ៍ពីខ្ពស់ទៅទាបគឺ SiH3, SiH, Si, SiH2 ។ ដូច្នេះប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការប្លាស្មាប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងដល់សមាសភាពនៃផលិតផលអព្យាក្រឹត sihm ។
បន្ថែមពីលើការបែកខ្ញែក និងប្រតិកម្មអ៊ីយ៉ូដខាងលើ ប្រតិកម្មបន្ទាប់បន្សំរវាងម៉ូលេគុលអ៊ីយ៉ុងក៏មានសារៈសំខាន់ផងដែរ។
SiH2＋+SiH4 → SiH3++ SiH3 (2.13)
ដូច្នេះនៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃការប្រមូលផ្តុំអ៊ីយ៉ុង sih3 + គឺច្រើនជាង sih2 + ។ វាអាចពន្យល់ថាហេតុអ្វីបានជាមាន sih3 + ions ច្រើនជាង sih2 + ions នៅក្នុងប្លាស្មា SiH4 ។
លើសពីនេះទៀតវានឹងមានប្រតិកម្មប៉ះទង្គិចអាតូមម៉ូលេគុលដែលអាតូមអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុងប្លាស្មាចាប់យកអ៊ីដ្រូសែននៅក្នុង SiH4 ។
H+ SiH4 → SiH3 + H2 (2.14)
វាគឺជាប្រតិកម្មខាងក្រៅ និងជាមុនគេសម្រាប់ការបង្កើត si2h6 ។ ជាការពិតណាស់ ក្រុមទាំងនេះមិនត្រឹមតែស្ថិតក្នុងស្ថានភាពដីប៉ុណ្ណោះទេ ប៉ុន្តែថែមទាំងរំភើបចំពោះស្ថានភាពរំភើបនៅក្នុងប្លាស្មាផងដែរ។ វិសាលគមនៃការបំភាយនៃប្លាស្មា silane បង្ហាញថាមានការផ្លាស់ប្តូរដែលអាចទទួលយកបានដោយអុបទិក រដ្ឋរំភើបនៃ Si, SIH, h និងស្ថានភាពរំភើបរំញ័រនៃ SiH2, SiH3
ពេលវេលាផ្សាយ៖ មេសា-០៧-២០២១