1. Main process of plasma enhanced chemical vapor deposition
Plasma yakagadziridzwa kemikari vapor deposition (PECVD) tekinoroji nyowani yekukura kwemafirimu matete nemakemikari maitiro egasi zvinhu nerubatsiro rwekupenya kwekuburitsa plasma. Nekuti tekinoroji yePECVD inogadzirwa nekubuda kwegasi, maitiro ekuita kweasiri-equilibrium plasma anoshandiswa zvinobudirira, uye iyo simba rekupa maitiro ekuita system inoshandurwa zvakanyanya. Kazhinji kutaura, kana tekinoroji yePECVD ichishandiswa kugadzira mafirimu matete, kukura kwemafirimu matete kunonyanya kusanganisira matatu anotevera maitiro ekutanga.
Chekutanga, muplasma isiri-equilibrium, maerekitironi anoita neanoita gasi padanho rekutanga kuparadza gasi rekuita uye kugadzira musanganiswa wemaoni nemapoka anoshanda;
Chechipiri, marudzi ose emapoka anoshingaira anopararira uye anotakura kusvika kumusoro uye kumadziro emufirimu, uye maitiro echipiri pakati pezvinogadziriswa anoitika panguva imwe chete;
Chekupedzisira, ese marudzi ese ekutanga uye echipiri maitiro ezvigadzirwa anosvika pakukura adsorbed uye anoita nepamusoro, achiperekedzwa nekuburitswazve kwegasi mamorekuru.
Kunyanya, tekinoroji yePECVD yakavakirwa painopenya yekuburitsa nzira inogona kuita iyo reaction gasi ionize kuumba plasma pasi pekunakidzwa kwekunze kwemagetsi emagetsi. Mu plasma inopenya, simba rekinetic remaerekitironi rinokwidziridzwa negetsi rekunze rinowanzoita 10ev, kana kutokwira, izvo zvinokwana kuparadza kemikari zvisungo zvemamorekuru egasi anoshanda. Naizvozvo, kuburikidza neinelastic kudhumhana kwemaerekitironi ane simba guru uye reactive gasi mamorekuru, mamorekuru egasi anozoiswa ionized kana kuodzwa kugadzira maatomu asina kwaakarerekera uye zvigadzirwa zvemamorekuru. Iwo ayoni akanaka anokwidziridzwa neiyoni layer inomhanyisa munda wemagetsi uye inodhumhana nepamusoro electrode. Kune zvakare diki ion layer yemagetsi munda padhuze neyepasi electrode, saka iyo substrate zvakare inobhombwa nemaion kusvika pamwero wakati. Nekuda kweizvozvo, iyo isina kwayakarerekera chinhu inogadzirwa nekuora inopararira kune chubhu madziro uye substrate. Mukuita kukukurwa nekupararira, zvimedu nemapoka (kemikari inoshanda maatomu asina kwaakarerekera uye mamorekuru anonzi mapoka) anozosangana neion molecule reaction uye group molecule reaction nekuda kwepfupi avhareji yemahara nzira. Iyo makemikari emakemikari emakemikari anoshanda zvinhu (kunyanya mapoka) anosvika kune substrate uye adsorbed anoshanda zvikuru, uye firimu inoumbwa nekubatana pakati pavo.
2. Maitiro emakemikari muplasma
Nekuda kwekuti manyawi egasi rinoita mugero rekubuda mukupenya kunonyanya kudhumhana kweelectron, maitiro ekutanga muplasma akasiyana, uye kudyidzana pakati peplasma nenzvimbo yakasimba zvakare yakaoma kwazvo, izvo zvinoita kuti zvinyanye kuoma kudzidza mashini. maitiro ePECVD. Parizvino, akawanda akakosha maitiro masisitimu akagadziridzwa nekuyedza kuwana mafirimu ane akakodzera zvivakwa. Nekuiswa kwesilicon-based matete mafirimu akavakirwa paPECVD tekinoroji, kana iyo deposition dhizaini inogona kuratidzwa zvakadzika, chiyero chekuisa chesilicon-based matete mafirimu anogona kuwedzerwa zvakanyanya pachigadziro chekuona yakanakisa yemuviri zvimiro zvemidziyo.
Parizvino, mukutsvaga kwesilicon-based thin films, hydrogen diluted silane (SiH4) inoshandiswa zvakanyanya seyokuita gasi nokuti pane imwe huwandu hwehydrogen musilicon-based thin films. H inoita basa rakakosha kwazvo mumafirimu akaonda-akavakirwa pasilicon. Inogona kuzadza zvisungo zvakarembera muchimiro chemidziyo, kuderedza zvakanyanya chirema chesimba, uye kuona zviri nyore iyo valence electron kutonga kwezvinhu Sezvo pfumo et al. Chekutanga akaziva iyo doping mhedzisiro yesilicon yakaonda mafirimu uye yakagadzirira yekutanga PN junction mukati, tsvakiridzo yekugadzirira uye kushandiswa kwemafirimu akaonda-akavakirwa pasilicone akavakirwa pahunyanzvi hwePECVD akagadzirwa nekusvetuka uye miganhu. Nokudaro, maitiro emakemikari mu-silicon-based thin films akaiswa nePECVD teknolojia ichatsanangurwa uye inokurukurwa mune zvinotevera.
Pasi pemamiriro ekupenya, nekuti maerekitironi ari muplasma ye silane ane simba rinopfuura akati wandei EV, H2 neSiH4 inowora kana yadhumhana nemaerekitironi, inova yepakutanga kuita. Kana isu tikasafunga nezve epakati mafaro nyika, tinogona kuwana anotevera dissociation maitiro e sihm (M = 0,1,2,3) neH.
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)
Zvinoenderana neyakajairwa kupisa kwekugadzirwa kwepasi pasi mamorekuru, masimba anodiwa kune ari pamusoro dissociation maitiro (2.1) ~ (2.5) ari 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV uye 4.5 EV zvichiteerana. High simba maerekitironi muplasma anogona zvakare kuita zvinotevera ionization maitiro
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)
Simba rinodiwa pa (2.6) ~ (2.9) i11.9, 12.3, 13.6 uye 15.3 EV zvichiteerana. Nekuda kwekusiyana kwesimba rekuita, mukana we (2.1) ~ (2.9) maitiro hauna kuenzana. Uye zvakare, iyo sihm inoumbwa nemaitiro ekuita (2.1) ~ (2.5) ichaita zvinotevera zvinotevera kuita kuti ionize, senge.
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
Kana maitiro ari pamusoro apa akaitwa nenzira imwechete yeelectron process, simba rinodiwa rinenge 12 eV kana kupfuura. Tichifunga nezvekuti huwandu hwemaerekitironi epamusoro-soro pamusoro pe10ev muplasma isina kusimba ionized ine electron density ye1010cm-3 idiki pasi pemhepo yemhepo (10-100pa) yekugadzira silicon-based mafirimu, The cumulative. mukana weionization unowanzo diki pane mukana wekunakidzwa. Nokudaro, chikamu chepamusoro ionized compounds mu silane plasma iduku zvikuru, uye boka risina zvematongerwo enyika re sihm rinotonga. Iyo yakawanda spectrum yekuongorora mhinduro inoratidzawo iyi mhedziso [8]. Bourquard et al. Uyezve yakaratidza kuti kuwanda kwe sihm kwakadzikira mukurongeka kwe sih3, sih2, Si uye SIH, asi kusangana kweSiH3 kwaive kwakapetwa katatu kweSIH. Robertson et al. Yakashumwa kuti mune zvigadzirwa zvisina kwazvakarerekera zve sihm, pure silane yainyanya kushandiswa kuburitsa-simba rekuburitsa, nepo sih3 yainyanya kushandiswa kuderera-simba rekuburitsa. Kurongeka kwekusimbisa kubva kumusoro kusvika pasi kwaiva SiH3, SiH, Si, SiH2. Naizvozvo, iyo plasma process paramita inobata zvakanyanya kuumbwa kwe sihm kwazvakarerekera zvigadzirwa.
Pamusoro pekuparadzaniswa kwepamusoro uye maitiro eionization, maitiro echipiri pakati peionic mamorekuru akakosha zvakare.
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
Naizvozvo, maererano neiyo ion concentration, sih3 + inopfuura sih2 +. Inogona kutsanangura kuti nei kune akawanda sih3 + ions kupfuura sih2 + ions muSiH4 plasma.
Pamusoro pezvo, pachave nekupokana kwema molecular atomu umo maatomu ehydrogen ari muplasma anotora haidrojeni muSiH4.
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
Iyo ndeye exothermic reaction uye inotangira kuumbwa kwe si2h6. Zvechokwadi, mapoka aya haasi muhurumende yepasi chete, asiwo anofara kune imwe nzvimbo inofadza mu plasma. Iyo emission spectra ye silane plasma inoratidza kuti kune optically inotenderwa shanduko inonakidzwa nyika dzeSi, SIH, h, uye vibrational excited nyika dzeSiH2, SiH3.
Nguva yekutumira: Kubvumbi-07-2021