1. Manyan hanyoyin da ake bi wajen adana tururin sinadarai masu inganci a cikin jini
Tacewar tururin sinadarai mai gina jiki (PECVD) sabuwar fasaha ce don haɓaka fina-finai masu siriri ta hanyar amsawar sinadarai na abubuwan da ke cikin iskar gas tare da taimakon fitar da haske a cikin jini. Saboda fasahar PECVD ana shirya ta ne ta hanyar fitar da iskar gas, ana amfani da halayen amsawar plasma mara daidaito yadda ya kamata, kuma yanayin samar da makamashi na tsarin amsawa yana canzawa sosai. Gabaɗaya, lokacin da ake amfani da fasahar PECVD don shirya fina-finai masu siriri, haɓakar fina-finai masu siriri ya haɗa da waɗannan matakai guda uku masu zuwa.
Da farko, a cikin plasma mara daidaito, electrons suna amsawa da iskar amsawa a matakin farko don lalata iskar amsawar kuma su samar da cakuda ions da ƙungiyoyi masu aiki;
Na biyu, dukkan nau'ikan ƙungiyoyi masu aiki suna yaɗuwa da jigilar su zuwa saman da bangon fim ɗin, kuma halayen biyu tsakanin masu amsawa suna faruwa a lokaci guda;
A ƙarshe, duk nau'ikan samfuran amsawa na farko da na sakandare da suka isa saman girma suna shaƙewa kuma suna amsawa da saman, tare da sake sakin ƙwayoyin iskar gas.
Musamman ma, fasahar PECVD bisa hanyar fitar da haske na iya sa iskar amsawa ta ionize ta samar da plasma a ƙarƙashin motsin filin lantarki na waje. A cikin plasma fitar da haske, kuzarin motsi na electrons da filin lantarki na waje ke ƙaruwa yawanci yana kusan 10ev, ko ma sama, wanda ya isa ya lalata haɗin sinadarai na ƙwayoyin iskar gas masu amsawa. Saboda haka, ta hanyar karo mai ƙarfi na electrons masu ƙarfi da ƙwayoyin iskar gas masu amsawa, ƙwayoyin iskar za su zama ion ko su bazu don samar da ƙwayoyin atom masu tsaka tsaki da samfuran kwayoyin halitta. Ana hanzarta ions masu kyau ta hanyar ƙarar ion mai hanzarta filin lantarki kuma su yi karo da babban lantarki. Akwai kuma ƙaramin filin lantarki na Layer ion kusa da ƙananan lantarki, don haka substrate ɗin kuma ana jefa shi da ions zuwa wani mataki. Sakamakon haka, abu mai tsaka tsaki da aka samar ta hanyar rushewa yana yaɗuwa zuwa bangon bututu da substrate. A cikin tsarin karkatarwa da yaɗuwa, waɗannan barbashi da ƙungiyoyi (ana kiran ƙwayoyin atom da ƙwayoyin da ke aiki da sinadarai ƙungiyoyi) za su fuskanci amsawar ƙwayoyin ion da amsawar ƙwayoyin rukuni saboda gajeriyar hanyar 'yanci. Sifofin sinadarai na sinadarai masu aiki (musamman ƙungiyoyi) waɗanda suka isa ga substrate kuma suka sha suna da ƙarfi sosai, kuma fim ɗin yana samuwa ne ta hanyar hulɗar da ke tsakaninsu.
2. Halayen sinadarai a cikin jini
Saboda yadda iskar gas mai amsawa ke motsawa a cikin tsarin fitar da haske galibi karo ne na electron, halayen farko a cikin plasma sun bambanta, kuma hulɗar da ke tsakanin plasma da saman daskararru shi ma yana da rikitarwa, wanda hakan ya sa ya fi wahala a yi nazarin tsarin PECVD. Zuwa yanzu, an inganta tsarin amsawa da yawa ta hanyar gwaje-gwaje don samun fina-finai masu kyawawan halaye. Don adana fina-finai masu siriri da aka yi da silicon bisa fasahar PECVD, idan za a iya bayyana tsarin adanawa sosai, ƙimar adana fina-finan siriri da aka yi da silicon za a iya ƙaruwa sosai bisa ga tabbatar da kyawawan halayen kayan aiki.
A halin yanzu, a cikin binciken fina-finan siraran da aka yi da silicon, ana amfani da hydrogen diluted silane (SiH4) sosai a matsayin iskar gas mai amsawa saboda akwai wani adadin hydrogen a cikin fina-finan siraran da aka yi da silicon. H yana taka muhimmiyar rawa a cikin fina-finan siraran da aka yi da silicon. Yana iya cike haɗin gwiwa a cikin tsarin kayan, rage matakin kuzarin lahani sosai, kuma cikin sauƙi gane ikon electron na kayan Tun lokacin da spear da abokan aikinsa suka fara fahimtar tasirin doping na fina-finan siraran da aka yi da silicon kuma suka shirya mahaɗin PN na farko, an haɓaka binciken kan shiri da amfani da fina-finan siraran da aka yi da silicon bisa fasahar PECVD ta hanyar tsalle-tsalle da iyakoki. Saboda haka, za a bayyana kuma a tattauna martanin sinadarai a cikin fina-finan siraran da aka yi da silicon da fasahar PECVD ta ajiye a cikin waɗannan.
A ƙarƙashin yanayin fitar da haske, saboda electrons a cikin plasma na silane suna da makamashin EV fiye da da yawa, H2 da SiH4 za su ruɓe lokacin da electrons suka yi karo da su, wanda ke cikin babban amsawar. Idan ba mu yi la'akari da yanayin da ke cikin tsaka-tsaki ba, za mu iya samun waɗannan halayen rabuwa na sihm (M = 0,1,2,3) tare da 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)
Dangane da yanayin zafi na yau da kullun na samar da ƙwayoyin ƙasa, kuzarin da ake buƙata don hanyoyin rabuwar da ke sama (2.1) ~ (2.5) sune 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV da 4.5 EV bi da bi. Hakanan electrons masu ƙarfi a cikin plasma na iya fuskantar waɗannan halayen 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)
Makamashin da ake buƙata don (2.6) ~ (2.9) shine 11.9, 12.3, 13.6 da 15.3 EV bi da bi. Saboda bambancin kuzarin amsawa, yuwuwar amsawar (2.1) ~ (2.9) ba ta daidaita ba sosai. Bugu da ƙari, sihm da aka samar tare da tsarin amsawar (2.1) ~ (2.5) za su fuskanci waɗannan halayen na biyu ga ionize, kamar
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
Idan aka yi amfani da wannan martanin ta hanyar amfani da tsarin lantarki guda ɗaya, makamashin da ake buƙata shine kusan 12 eV ko fiye. Ganin cewa adadin electrons masu ƙarfi sama da 10ev a cikin plasma mai rauni tare da yawan electron na 1010cm-3 yana da ƙanƙanta a ƙarƙashin matsin yanayi (10-100pa) don shirya fina-finan da aka yi da silicon, yuwuwar ionization mai tarin yawa gabaɗaya ya fi ƙanƙanta fiye da yuwuwar motsawa. Saboda haka, rabon mahaɗan ionized da ke sama a cikin plasma silane ƙarami ne, kuma ƙungiyar sihm mai tsaka tsaki ita ce mafi rinjaye. Sakamakon nazarin bakan taro kuma ya tabbatar da wannan ƙarshe [8]. Bourquard et al. Ya ƙara da cewa yawan sihm ya ragu a cikin tsari na sih3, sih2, Si da SIH, amma yawan SiH3 ya ninka na SIH sau uku. Robertson et al. Sun ba da rahoton cewa a cikin samfuran sihm masu tsaka tsaki, ana amfani da silane mai tsarki galibi don fitar da ƙarfi mai ƙarfi, yayin da sih3 galibi ana amfani da shi don fitar da ƙarancin ƙarfi. Tsarin tattarawa daga sama zuwa ƙasa shine SiH3, SiH, Si, SiH2. Saboda haka, sigogin aikin plasma suna shafar abun da ke cikin samfuran sihm marasa tsaka tsaki.
Baya ga rarrabuwar kawuna da halayen ionization da ke sama, halayen biyu tsakanin kwayoyin ionic suma suna da matukar muhimmanci
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
Saboda haka, dangane da yawan ion, sih3 + ya fi sih2 +. Zai iya bayyana dalilin da yasa akwai ƙarin ions na sih3 + fiye da ions na sih2 + a cikin plasma na SiH4.
Bugu da ƙari, za a sami karo na atom na kwayoyin halitta wanda atom na hydrogen da ke cikin plasma ke kama hydrogen a cikin SiH4
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
Yana da wani yanayi na waje na zafi kuma wani abu ne da ke haifar da samuwar si2h6. Tabbas, waɗannan ƙungiyoyin ba wai kawai suna cikin yanayin ƙasa ba ne, har ma suna cikin yanayin farin ciki a cikin plasma. Sikelin fitar da silane plasma yana nuna cewa akwai yanayin sauyawa mai haske wanda Si, SIH, h, da yanayin rawar jiki na SiH2, SiH3 za su iya karɓa.
Lokacin Saƙo: Afrilu-07-2021