1. Michakato kuu ya uwekaji wa mvuke wa kemikali ya plasma iliyoimarishwa
Uwekaji wa mvuke wa kemikali ya Plasma (PECVD) ni teknolojia mpya ya ukuaji wa filamu nyembamba kwa mmenyuko wa kemikali wa vitu vya gesi kwa msaada wa plasma ya kutokwa kwa mwanga. Kwa sababu teknolojia ya PECVD hutayarishwa na utokaji wa gesi, sifa za mmenyuko za plasma isiyo na usawa hutumiwa kwa ufanisi, na hali ya usambazaji wa nishati ya mfumo wa mmenyuko hubadilishwa kimsingi. Kwa ujumla, wakati teknolojia ya PECVD inatumiwa kuandaa filamu nyembamba, ukuaji wa filamu nyembamba hujumuisha michakato mitatu ya msingi ifuatayo.
Kwanza, katika plasma isiyo ya usawa, elektroni huguswa na gesi ya mmenyuko katika hatua ya msingi ili kutengana na gesi ya mmenyuko na kuunda mchanganyiko wa ioni na vikundi vyenye kazi;
Pili, kila aina ya vikundi vinavyofanya kazi huenea na kusafirisha kwa uso na ukuta wa filamu, na athari za sekondari kati ya viitikio hutokea kwa wakati mmoja;
Hatimaye, kila aina ya bidhaa za msingi na za sekondari za mmenyuko zinazofikia uso wa ukuaji hupigwa na kuguswa na uso, ikifuatana na kutolewa tena kwa molekuli za gesi.
Hasa, teknolojia ya PECVD kulingana na njia ya kutokwa kwa mwanga inaweza kufanya athari ya gesi ionize kuunda plasma chini ya msisimko wa uwanja wa nje wa sumakuumeme. Katika plasma ya kutokwa kwa mwanga, nishati ya kinetic ya elektroni inayoharakishwa na uwanja wa umeme wa nje kawaida ni karibu 10ev, au hata juu zaidi, ambayo inatosha kuharibu vifungo vya kemikali vya molekuli za gesi tendaji. Kwa hivyo, kupitia mgongano wa inelastiki wa elektroni zenye nguvu nyingi na molekuli za gesi tendaji, molekuli za gesi zitawekwa ionized au kuoza ili kutoa atomi zisizo na upande na bidhaa za molekuli. Ioni chanya huharakishwa na safu ya ion inayoongeza kasi ya uwanja wa umeme na hugongana na elektrodi ya juu. Pia kuna uwanja mdogo wa umeme wa safu ya ion karibu na electrode ya chini, hivyo substrate pia hupigwa na ions kwa kiasi fulani. Matokeo yake, dutu ya neutral inayozalishwa na mtengano inaenea kwenye ukuta wa tube na substrate. Katika mchakato wa kuteleza na kueneza, chembe hizi na vikundi (atomi na molekuli zinazofanya kazi kwa kemikali huitwa vikundi) zitapitia mmenyuko wa molekuli ya ioni na mmenyuko wa molekuli ya kikundi kwa sababu ya njia fupi ya bure ya wastani. Sifa za kemikali za vitu vyenye kazi vya kemikali (hasa vikundi) vinavyofikia substrate na kutangazwa ni kazi sana, na filamu huundwa na mwingiliano kati yao.
2. Athari za kemikali katika plasma
Kwa sababu msisimko wa gesi ya mmenyuko katika mchakato wa kutokwa kwa mwanga ni mgongano wa elektroni, athari za kimsingi kwenye plasma ni tofauti, na mwingiliano kati ya plasma na uso thabiti pia ni ngumu sana, ambayo inafanya kuwa ngumu zaidi kusoma utaratibu. mchakato wa PECVD. Kufikia sasa, mifumo mingi muhimu ya athari imeboreshwa na majaribio ili kupata filamu zilizo na sifa bora. Kwa utuaji wa filamu nyembamba zenye msingi wa silicon kulingana na teknolojia ya PECVD, ikiwa utaratibu wa uwekaji unaweza kufichuliwa kwa undani, kiwango cha uwekaji wa filamu nyembamba zenye msingi wa silicon kinaweza kuongezeka sana kwa msingi wa kuhakikisha sifa bora za kimwili za nyenzo.
Kwa sasa, katika utafiti wa filamu nyembamba zenye msingi wa silicon, silane iliyochanganywa na hidrojeni (SiH4) hutumiwa sana kama gesi ya mmenyuko kwa sababu kuna kiasi fulani cha hidrojeni katika filamu nyembamba zenye msingi wa silicon. H ina jukumu muhimu sana katika filamu nyembamba za silicon. Inaweza kujaza vifungo vinavyoning'inia katika muundo wa nyenzo, kupunguza kwa kiasi kikubwa kiwango cha nishati ya kasoro, na kutambua kwa urahisi udhibiti wa elektroni wa valence wa vifaa Tangu spear et al. Kwanza iligundua athari ya doping ya filamu nyembamba za silicon na kuandaa makutano ya kwanza ya PN, utafiti juu ya utayarishaji na utumiaji wa filamu nyembamba zenye msingi wa silicon kulingana na teknolojia ya PECVD umetengenezwa kwa kiwango kikubwa na mipaka. Kwa hiyo, mmenyuko wa kemikali katika filamu nyembamba za silicon zilizowekwa na teknolojia ya PECVD itaelezwa na kujadiliwa katika zifuatazo.
Chini ya hali ya kutokwa kwa mwanga, kwa sababu elektroni katika plasma ya silane zina zaidi ya nishati kadhaa za EV, H2 na SiH4 zitatengana wakati zinapogongana na elektroni, ambayo ni ya mmenyuko wa msingi. Ikiwa hatuzingatii hali za msisimko wa kati, tunaweza kupata athari zifuatazo za kujitenga za sihm (M = 0,1,2,3) na 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)
Kulingana na joto la kawaida la uzalishaji wa molekuli za hali ya chini, nishati zinazohitajika kwa michakato ya juu ya kutenganisha (2.1) ~ (2.5) ni 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV na 4.5 EV mtawalia. Elektroni za juu za nishati katika plasma pia zinaweza kupitia athari zifuatazo za 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)
Nishati inayohitajika kwa (2.6) ~ (2.9) ni 11.9, 12.3, 13.6 na 15.3 EV mtawalia. Kutokana na tofauti ya nishati ya mmenyuko, uwezekano wa (2.1) ~ (2.9) miitikio haulingani sana. Kwa kuongezea, sihm inayoundwa na mchakato wa athari (2.1) ~ (2.5) itapitia athari zifuatazo za ionize, kama vile
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
Ikiwa majibu hapo juu yanafanywa kwa njia ya mchakato wa elektroni moja, nishati inayohitajika ni kuhusu 12 eV au zaidi. Kwa kuzingatia ukweli kwamba idadi ya elektroni zenye nguvu nyingi zaidi ya 10ev katika plasma dhaifu ya ionized na msongamano wa elektroni wa 1010cm-3 ni ndogo chini ya shinikizo la anga (10-100pa) kwa ajili ya utayarishaji wa filamu za silicon, The cumulative. uwezekano wa ioni kwa ujumla ni mdogo kuliko uwezekano wa msisimko. Kwa hiyo, uwiano wa misombo ya ionized hapo juu katika plasma ya silane ni ndogo sana, na kundi la neutral la sihm ni kubwa. Matokeo ya uchambuzi wa wigo wa wingi pia yanathibitisha hitimisho hili [8]. Bourquard et al. Zaidi ilisema kwamba mkusanyiko wa sihm ulipungua kwa mpangilio wa sih3, sih2, Si na SIH, lakini ukolezi wa SiH3 ulikuwa zaidi ya mara tatu ya SIH. Robertson na wengine. Imeripotiwa kuwa katika bidhaa zisizoegemea upande wowote za sihm, silane safi ilitumiwa hasa kwa kutokwa kwa nguvu ya juu, wakati sih3 ilitumiwa hasa kwa kutokwa kwa nguvu ya chini. Mpangilio wa mkusanyiko kutoka juu hadi chini ulikuwa SiH3, SiH, Si, SiH2. Kwa hiyo, vigezo vya mchakato wa plasma huathiri sana muundo wa bidhaa za sihm zisizo na upande.
Mbali na utengano na athari za ionization hapo juu, athari za pili kati ya molekuli za ioni pia ni muhimu sana.
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
Kwa hiyo, kwa suala la mkusanyiko wa ion, sih3 + ni zaidi ya sih2 +. Inaweza kueleza kwa nini kuna sih3 + ioni zaidi ya sih2 + ioni katika plasma ya SiH4.
Kwa kuongezea, kutakuwa na mmenyuko wa mgongano wa atomi ya Masi ambapo atomi za hidrojeni kwenye plazima hukamata hidrojeni katika SiH4.
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
Ni mmenyuko wa exothermic na kitangulizi cha kuunda si2h6. Bila shaka, makundi haya sio tu katika hali ya chini, lakini pia yanasisimua hali ya msisimko katika plasma. Mwelekeo wa utoaji wa plazima ya silane unaonyesha kuwa kuna hali za msisimko zinazokubalika kwa macho za Si, SIH, h, na majimbo ya msisimko ya SiH2, SiH3.
Muda wa kutuma: Apr-07-2021