Farsamada aasaasiga ah ee kaydinta uumiga kiimikada ee la xoojiyay (PECVD)

1. Habka ugu muhiimsan ee kaydinta uumiga kiimikada ee balaasmaha la xoojiyey

Dhigista uumiga kiimikada ee la xoojiyay (PECVD) waa tignoolajiyad cusub oo loogu talagalay korriinka filimada khafiifka ah ee falcelinta kiimikaad ee walxaha gaaska iyadoo la kaashanayo balaasmaha dheecaanka dhalaalka ah. Sababtoo ah tignoolajiyada PECVD waxaa lagu diyaariyaa dareeraha gaaska, sifooyinka falcelinta ee balasmaha aan dheellitirka lahayn ayaa si wax ku ool ah loo isticmaalaa, iyo habka sahayda tamarta ee habka falcelinta asal ahaan waa la bedelay. Guud ahaan, marka tignoolajiyada PECVD loo isticmaalo diyaarinta filimada khafiifka ah, korriinka filimada khafiifka ah inta badan waxaa ka mid ah saddexda hab ee aasaasiga ah ee soo socda.

Marka hore, balaasmaha aan dheellitirka lahayn, electrons waxay ka falceliyaan gaaska falcelinta marxaladda asaasiga ah si ay u jajabiyaan gaaska falcelinta oo ay sameeyaan isku dhafka ions iyo kooxaha firfircoon;

Marka labaad, dhammaan noocyada kooxaha firfircooni waxay ku kala firdhiyaan oo u qaadaan dusha sare iyo derbiga filimka, iyo falcelinta labaad ee u dhexeeya fal-celinta waxay dhacaan isku mar;

Ugu dambeyntii, dhammaan noocyada kala duwan ee alaabada falcelinta aasaasiga ah iyo kuwa sare ee gaaraya dusha sare ee koritaanka ayaa la isku dhejiyaa oo ay la falgalaan dusha sare, oo ay la socoto dib-u-kicinta unugyada gaaska.

Gaar ahaan, tignoolajiyada PECVD ee ku salaysan habka dareeraha dhalaalku waxay ka dhigi kartaa gaaska falcelinta ionize si uu u sameeyo balaasmaha iyada oo ay ku faraxsan tahay goobta korantada ee dibadda. Plasma dareeraha dhalaalaysa, tamarta kinetic ee elektarooniga ah ee ay dardar geliso garoonka korantada ee dibadda ayaa badanaa ku saabsan 10ev, ama xitaa ka sareeya, taas oo ku filan in ay burburiso curaarta kiimikada ee molecules gaaska falcelinta. Sidaa darteed, iyada oo loo marayo isku dhaca aan fiicneyn ee elektaroonigga tamarta sare leh iyo unugyaraha gaaska falcelinta, unugyadu waxay noqon doonaan ionized ama jajaban si ay u soo saaraan atomyada dhexdhexaadka ah iyo alaabta molecular. Ionyada togan waxa dardargeliyay lakabka ion oo dardar galinaya beer koronto oo ay ku dhacaan korantada sare. Waxa kale oo jira lakab yar oo koronto ah oo u dhow korantada hoose, sidaas darteed substrate-ka waxaa sidoo kale duqeeya ions ilaa xad. Natiijo ahaan, walaxda dhexdhexaadka ah ee ay soo saarto burburku waxay ku faafisaa derbiga tuubada iyo substrate-ka. Inta lagu jiro geedi socodka qulqulka iyo fidinta, qaybahan iyo kooxaha (atomyada dhexdhexaadka ah ee kimikalka ah iyo molecules waxaa lagu magacaabaa kooxo) waxay mari doonaan falcelinta ion molecule iyo falcelinta molecule kooxda sababtoo ah celceliska gaaban ee wadada xorta ah. Astaamaha kiimikaad ee walxaha firfircoon ee kiimikaad (inta badan kooxaha) ee gaadha substrate-ka oo la isku dhejiyo ayaa aad u firfircoon, filimkuna wuxuu sameeyay isdhexgalka iyaga ka dhexeeya.

2. falcelinta kiimikaad ee balaasmaha

Sababtoo ah kicinta gaaska falcelinta ee habka dareeraha dhalaalku waa inta badan shilalka elektaroonigga ah, falcelinta aasaasiga ah ee balasmaha ayaa kala duwan, isdhexgalka u dhexeeya balasmaha iyo dusha adag ayaa sidoo kale ah mid aad u adag, taas oo ka dhigaysa mid aad u adag in la barto habka. ee habka PECVD. Ilaa hadda, hababka falcelinta muhiimka ah oo badan ayaa lagu hagaajiyay tijaabooyin si loo helo filimo leh sifooyin ku habboon. Soo-saarista filimada khafiifka ah ee silikoon-ku-saleysan ee ku saleysan tignoolajiyada PECVD, haddii habka dejinta si qoto dheer loo muujin karo, heerka dhigista filimada khafiifka ah ee ku saleysan silikoon ayaa si weyn loo kordhin karaa iyadoo loo eegayo hubinta sifooyinka wanaagsan ee qalabka.

Waqtigan xaadirka ah, cilmi baarista filimada khafiifka ah ee silikoon ku salaysan, hydrogen milated silane (SiH4) ayaa si ballaaran loo isticmaalaa sida gaaska falcelinta sababtoo ah waxaa jira qadar gaar ah oo hydrogen ah oo ku jira filimada khafiifka ah ee silikoon ku salaysan. H waxay door aad u muhiim ah ka ciyaartaa filimada khafiifka ah ee ku salaysan silikoon. Waxay buuxin kartaa curaarta jilicsan ee qaab-dhismeedka maaddada, waxay si weyn u yaraynaysaa heerka tamarta cilladda, waxayna si fudud u ogaan kartaa xakamaynta elektaroonigga ah ee qalabka Tan iyo waran et al. Marka hore waxay xaqiiqsadeen saamaynta doping ee filimada khafiifka ah ee silikoon waxayna diyaariyeen isku xirka PN ee ugu horreeya, cilmi baarista diyaarinta iyo adeegsiga filimada khafiifka ah ee silikoon ku saleysan ee ku saleysan tignoolajiyada PECVD ayaa la sameeyay boodboodo iyo xad. Sidaa darteed, falcelinta kiimikaad ee filimada khafiifka ah ee silikoon-ku-salaysan ee ay dhigtay tignoolajiyada PECVD ayaa lagu sifayn doonaa oo lagaga hadli doonaa kuwan soo socda.

Marka la eego xaaladda dheecaanka dhalaalka ah, sababtoo ah elektaroonnada ku jira balasmaha silane waxay leeyihiin wax ka badan tamar EV ah, H2 iyo SiH4 waxay burburi doonaan marka ay isku dhacaan elektarooniga, taas oo iska leh falcelinta aasaasiga ah. Haddi aynaan tixgalinin dawladaha xiisaha leh ee dhexdhexaadka ah, waxaan heli karnaa falcelinta soo socota ee sihm (M = 0,1,2,3) oo leh 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)

Marka loo eego kulaylka caadiga ah ee wax soo saarka molecules gobolka dhulka, tamarta looga baahan yahay hababka kala-baxa ee kor ku xusan (2.1) ~ (2.5) waa 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV iyo 4.5 EV siday u kala horreeyaan. Tamarta sare ee elektarooniga ah ee balasmaha sidoo kale waxay mari kartaa falcelinta ionization ee soo socota

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)

Tamarta looga baahan yahay (2.6) ~ (2.9) waa 11.9, 12.3, 13.6 iyo 15.3 EV siday u kala horreeyaan. Farqiga tamarta falcelinta awgeed, ixtimaalka (2.1) ~ (2.9) falcelinta waa mid aan sinnayn. Intaa waxaa dheer, sihm la sameeyay habka falcelinta (2.1) ~ (2.5) waxay mari doontaa falcelinta labaad ee soo socota ee ionize, sida

SiH+e→SiH++2e (2.10)

SiH2+e→SiH2++2e (2.11)

SiH3+e→SiH3++2e (2.12)

Haddii falcelinta kor ku xusan lagu fuliyo habka elektarooniga ah hal, tamarta loo baahan yahay waa qiyaastii 12 eV ama ka badan. Marka la eego xaqiiqda ah in tirada tamarta sare ee elektarooniga ah ee ka sarreeya 10ev ee plazma daciifka ah ionized leh cufnaanta elektarooniga ah ee 1010cm-3 waa mid aad u yar oo hoos yimaada cadaadiska atmospheric (10-100pa) ee diyaarinta filimada silikoon ku salaysan, Isku-darka itimaalka ionization guud ahaan wuu ka yar yahay ixtimaalka kicinta. Sidaa darteed, saamiga xeryahooda kor ku xusan ee ionized ee plasma silane waa mid aad u yar, kooxda dhexdhexaadka ah ee sihm ayaa ah mid aad u sarreeya. Natiijooyinka falanqaynta spectrum mass ayaa sidoo kale caddaynaya gunaanadkan [8]. Bourquard iyo al. Dheeraad ah ayaa tilmaamay in xoogga sihmku uu hoos u dhacay nidaamka sih3, sih2, Si iyo SIH, laakiin xoojinta SiH3 ayaa ugu badnaan saddex jeer ka badan SIH. Robertson iyo al. Waxaa lagu soo warramey in wax soo saarka dhexdhexaadka ah ee sihm, silane saafi ah inta badan loo isticmaali jiray dareeraha awoodda sare leh, halka sih3 inta badan loo isticmaalay dareeraha tamarta yar. Nidaamka u-fiirsashada sare ilaa hoose wuxuu ahaa SiH3, SiH, Si, SiH2. Sidaa darteed, cabirrada habka balasmaha ayaa si xoog leh u saameeya isku-dhafka alaabada dhexdhexaadka ah ee sihm.

Marka lagu daro kala qaybsanaanta kor ku xusan iyo falcelinta ionization, falcelinta labaad ee u dhaxaysa molecules ionic ayaa sidoo kale aad muhiim u ah.

SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)

Sidaa darteed, marka la eego feejignaanta ion, sih3 + way ka badan tahay sih2 +. Waxay sharxi kartaa sababta ay u jiraan sih3 + ion ka badan sih2 + ions ee ku jira balaasmaha SiH4.

Intaa waxaa dheer, waxaa jiri doona falcelin isku dhac ah oo atamka ah kaas oo atamka hydrogen ee Plasma ay qabtaan hydrogen ee SiH4

H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)

Waa falcelin exothermic ah iyo horudhac u ah samaynta si2h6. Dabcan, kooxahani ma aha oo kaliya gobolka dhulka, laakiin sidoo kale waxay ku faraxsan yihiin xaaladda xiisaha leh ee balasmaha. Muuqaalka sii daaya ee balasmaha silane ayaa muujinaya in ay jiraan xaalado kala guur oo si muuqata loo aqbali karo