د پلازما لوړ شوي کیمیاوي بخار ذخیره کولو بنسټیز ټیکنالوژي (PECVD)

1. د پلازما د لوړولو اصلي پروسې د کیمیاوي بخارونو ذخیره کول

د پلازما وده شوي کیمیاوي بخار جمع کول (PECVD) د ګلو خارج شوي پلازما په مرسته د ګازي موادو کیمیاوي تعامل له لارې د پتلي فلمونو وده لپاره نوې ټیکنالوژي ده. ځکه چې د PECVD ټیکنالوژي د ګاز خارجولو لخوا چمتو کیږي، د غیر انډول پلازما عکس العمل ځانګړتیاوې په مؤثره توګه کارول کیږي، او د عکس العمل سیسټم د انرژۍ رسولو حالت په بنسټیز ډول بدل شوی. په عمومي توګه، کله چې د PECVD ټیکنالوژي د پتلو فلمونو چمتو کولو لپاره کارول کیږي، د پتلو فلمونو وده په عمده توګه لاندې درې اساسي پروسې شاملې دي.

لومړی، په غیر انډول پلازما کې، الکترون په لومړني پړاو کې د غبرګون ګاز سره تعامل کوي ترڅو د غبرګون ګاز تخریب کړي او د ایونونو او فعال ګروپونو مخلوط جوړ کړي؛

دوهم، ټول ډوله فعال ګروپونه د فلم سطحې او دیوال ته توزیع او لیږدوي، او د عکس العملونو ترمنځ ثانوي غبرګونونه په ورته وخت کې واقع کیږي؛

په نهایت کې ، ټول ډوله لومړني او ثانوي عکس العمل محصولات چې د ودې سطحې ته رسي جذب شوي او د سطحې سره عکس العمل ښیې ، د ګازو مالیکولونو بیا خوشې کیدو سره.

په ځانګړې توګه، د PECVD ټیکنالوژي د ګلو خارج کولو میتود پراساس کولی شي عکس العمل ګاز ionize کړي ترڅو د بهرني بریښنایی مقناطیسي ساحې د جوش لاندې پلازما رامینځته کړي. په ګلو ډیسچارج پلازما کې، د خارجي بریښنایی ساحې لخوا ګړندی شوي الکترون متحرک انرژي معمولا شاوخوا 10ev یا حتی لوړه وي ، کوم چې د عکس العمل ګاز مالیکولونو کیمیاوي بندونو له مینځه وړو لپاره کافي دي. له همدې امله، د لوړ انرژی الکترونونو او غبرګوني ګاز مالیکولونو د غیر متقابل ټکر له لارې، د ګاز مالیکولونه به ionized یا تخریب شي ترڅو غیر جانبدار اتومونه او مالیکولي محصولات تولید کړي. مثبت آیونونه د ایون پرت په واسطه ګړندی کیږي چې بریښنایی ساحه ګړندي کوي او د پورتنۍ الکترود سره ټکر کوي. د ښکته الکتروډ سره نږدې د ایون پرت یو کوچنی بریښنایی ساحه هم شتون لري، نو دا سبسټریټ هم یو څه حد ته د آیونونو لخوا بمباریږي. د پایلې په توګه، غیر جانبدار ماده چې د تخریب په واسطه تولید شوي د ټیوب دیوال او سبسټریټ ته خپریږي. د حرکت او خپریدو په پروسه کې، دا ذرات او ګروپونه (د کیمیاوي پلوه فعال غیر جانبدار اتومونه او مالیکولونه ګروپونه بلل کیږي) به د لنډ اوسط وړیا لارې له امله د آیون مالیکول تعامل او د ګروپ مالیکول غبرګون سره مخ شي. د کیمیاوي فعالو موادو کیمیاوي ملکیتونه (په عمده توګه ګروپونه) چې سبسټریټ ته رسي او جذب شوي دي خورا فعال دي، او فلم د دوی تر مینځ د تعامل په واسطه رامینځته کیږي.

2. په پلازما کې کیمیاوي تعاملات

ځکه چې د ګلو خارجولو په پروسه کې د عکس العمل ګازو جوش په عمده ډول د الکترون ټکر دی، په پلازما کې لومړني تعاملات مختلف دي، او د پلازما او جامد سطح ترمنځ تعامل هم خورا پیچلی دی، کوم چې د میکانیزم مطالعه خورا ستونزمن کوي. د PECVD پروسې. تر دې دمه، د عکس العمل ډیری مهم سیسټمونه د تجربو لخوا غوره شوي ترڅو د مثالی ملکیتونو فلمونه ترلاسه کړي. د PECVD ټیکنالوژۍ پراساس د سیلیکون پراساس پتلي فلمونو ذخیره کولو لپاره ، که چیرې د زیرمه کولو میکانیزم په ژوره توګه څرګند شي ، د سیلیکون میشته پتلي فلمونو د زیرمه کولو کچه د موادو عالي فزیکي ملکیتونو تضمین کولو په اساس خورا لوړه کیدی شي.

اوس مهال، د سیلیکون پر بنسټ د پتلي فلمونو په څیړنه کې، د هایدروجن ډیلیټ شوي سلین (SiH4) په پراخه کچه د عکس العمل ګاز په توګه کارول کیږي ځکه چې د سیلیکون پر بنسټ پتلي فلمونو کې یو ټاکلی مقدار هایدروجن شتون لري. H د سیلیکون پر بنسټ پتلی فلمونو کې خورا مهم رول لوبوي. دا کولی شي په مادي جوړښت کې ځړونکي بانډونه ډک کړي ، د انرژي نیمګړتیا کچه خورا کمه کړي ، او په اسانۍ سره د موادو د والنس الکترون کنټرول درک کولی شي د سپیر ایټ ال څخه. لومړی د سیلیکون پتلی فلمونو د ډوپینګ اغیز احساس کړ او لومړی یې د PN جنکشن چمتو کړ ، د PECVD ټیکنالوژۍ پراساس د سیلیکون پراساس پتلي فلمونو چمتو کولو او پلي کولو په اړه څیړنه د لیپ او بانډونو لخوا رامینځته شوې. له همدې امله، د PECVD ټیکنالوژۍ لخوا زیرمه شوي د سیلیکون پر بنسټ پتلی فلمونو کې کیمیاوي تعامل به په لاندې ډول تشریح او بحث وشي.

د ګلو ډیسچارج حالت لاندې، ځکه چې د سیلان پلازما کې الکترون له څو څخه ډیر EV انرژي لري، H2 او SiH4 به هغه وخت تخریب شي کله چې دوی د الکترونونو سره ټکر شي، کوم چې د لومړني غبرګون سره تړاو لري. که موږ د منځني حوصلې حالتونه په پام کې ونه نیسو، موږ کولی شو د H سره د sihm (M = 0,1,2,3) لاندې جلا جلا تعاملات ترلاسه کړو.

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)

د ځمکې د دولتي مالیکولونو د تولید د معیاري تودوخې له مخې، د پورتنیو جلا کولو پروسو لپاره اړین انرژي (2.1) ~ (2.5) په ترتیب سره 2.1، 4.1، 4.4، 5.9 EV او 4.5 EV دي. په پلازما کې د لوړ انرژي الکترون هم کولی شي د لاندې آیونیزیشن عکس العملونو څخه تیر شي

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)

د (2.6) ~ (2.9) لپاره اړین انرژي په ترتیب سره 11.9، 12.3، 13.6 او 15.3 EV دی. د عکس العمل د انرژی د توپیر له امله، د (2.1) ~ (2.9) عکس العملونو احتمال خورا نا برابر دی. برسېره پردې، د عکس العمل پروسې (2.1) ~ (2.5) سره رامینځته شوی سیهم به د آیونیز کولو لپاره لاندې ثانوي عکس العملونو څخه تیریږي، لکه

SiH+e→ SiH++2e (2.10)

SiH2+e→ SiH2++2e (2.11)

SiH3+e→ SiH3++2e (2.12)

که پورته عکس العمل د یو واحد الکترون پروسې په واسطه ترسره شي، د اړتیا وړ انرژي شاوخوا 12 eV یا ډیر وي. د دې حقیقت په پام کې نیولو سره چې د 10ev څخه پورته د لوړ انرژی الکترونونو شمیر د 1010cm-3 الکترون کثافت سره په ضعیف ionized پلازما کې د سیلیکون پر بنسټ د فلمونو د چمتو کولو لپاره د اتموسفیر فشار (10-100pa) لاندې نسبتا کوچنی دی، مجموعي د ionization احتمال عموما د جوش احتمال څخه کوچنی دی. له همدې امله، په سلین پلازما کې د پورته ionized مرکباتو تناسب خورا کوچنی دی، او د سیهم غیر جانبدار ګروپ غالب دی. د ډله ایز سپیکٹرم تحلیل پایلې هم دا پایله ثابتوي [8]. Bourquard et al. نور په ګوته کړه چې د sihm غلظت د sih3، sih2، Si او SIH په ترتیب کې کم شوی، مګر د SiH3 غلظت د SIH په پرتله درې چنده و. رابرټسن او نور. راپور ورکړل شوی چې د سیهم په غیر جانبدار محصولاتو کې، خالص سلین په عمده توګه د لوړ بریښنا خارجولو لپاره کارول کیده، پداسې حال کې چې sih3 په عمده توګه د ټیټ بریښنا خارجولو لپاره کارول کیده. د لوړ څخه ټیټ ته د غلظت ترتیب SiH3، SiH، Si، SiH2 و. له همدې امله، د پلازما پروسې پیرامیټونه په کلکه د سیهم غیر جانبدار محصولاتو جوړښت باندې تاثیر کوي.

د پورتنیو جلا کیدو او آیونیزیشن تعاملاتو سربیره ، د ایونیک مالیکولونو ترمینځ ثانوي عکس العملونه هم خورا مهم دي.

SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)

له همدې امله، د آیون غلظت له مخې، sih3 + د sih2 + څخه ډیر دی. دا کولی شي تشریح کړي چې ولې په SiH4 پلازما کې د sih2 + ions څخه ډیر sih3 + ions شتون لري.

برسېره پردې، د مالیکول اتوم د ټکر غبرګون به وي چې په پلازما کې د هایدروجن اتومونه په SiH4 کې هایدروجن نیسي.

H+ SiH4→ SiH3+H2 (2.14)

دا یو exothermic غبرګون دی او د si2h6 د جوړولو لپاره یو مخکینی دی. البته، دا ډلې نه یوازې د ځمکې په حالت کې دي، بلکې په پلازما کې هم د جوش حالت ته ځي. د سیلین پلازما د اخراج سپیکٹرا ښیي چې د سی، SIH، h، او د SiH2، SiH3 د حرکتي هڅونکي حالتونو په نظر کې د منلو وړ لیږدونکي حالتونه شتون لري.