1. Isi usoro nke itinye anwụrụ kemịkalụ emelitere na plasma
Ndokwa ikuku kemịkalụ emelitere nke plasma (PECVD) bụ teknụzụ ọhụrụ maka uto nke ihe nkiri dị gịrịgịrị site na mmeghachi omume kemịkalụ nke ihe ndị na-eme ka gas dị nro site n'enyemaka nke plasma mwepụ ọkụ. Ebe ọ bụ na a na-akwadebe teknụzụ PECVD site na mwepụ gas, a na-eji njirimara mmeghachi omume nke plasma na-abụghị nha nhata eme ihe nke ọma, a na-agbanwekwa usoro inye ike nke sistemụ mmeghachi omume nke ukwuu. N'ozuzu, mgbe ejiri teknụzụ PECVD kwadebe ihe nkiri dị gịrịgịrị, uto nke ihe nkiri dị gịrịgịrị gụnyere usoro atọ ndị a.
Nke mbụ, na plasma nke na-abụghị nha nhata, elektrọn na-emeghachi omume na gas mmeghachi omume n'ọkwa mbụ iji gbazee gas mmeghachi omume ma mepụta ngwakọta nke ion na otu ndị na-arụ ọrụ;
Nke abụọ, ụdị otu dị iche iche na-arụsi ọrụ ike na-agbasa ma na-ebuga na elu na mgbidi nke ihe nkiri ahụ, mmeghachi omume nke abụọ n'etiti ndị na-eme ihe na-eme n'otu oge ahụ;
N'ikpeazụ, ụdị ngwaahịa mmeghachi omume mbụ na nke abụọ niile na-eru elu uto na-abanye ma na-emeghachi omume na elu ahụ, ya na mwepụta nke molekul gas.
N'ụzọ pụrụ iche, teknụzụ PECVD nke dabere na usoro mwepụ ọkụ nwere ike ime ka gas mmeghachi omume ionize mepụta plasma n'okpuru mkpali nke ubi electromagnetic mpụga. Na plasma mwepụ ọkụ, ike kinetic nke elektrọn nke ubi eletrik mpụga na-agba ọsọ na-abụkarị ihe dị ka 10ev, ma ọ bụ karịa, nke zuru oke iji bibie njikọ kemịkalụ nke molekul gas reactive. Ya mere, site na nkpọkọ inelastic nke elektrọn ike dị elu na molekul gas reactive, a ga-eme ka ion ma ọ bụ gbazee molekul gas iji mepụta atọm na-anọpụ iche na ngwaahịa molekul. A na-eme ka ion dị mma site na oyi akwa ion na-eme ka ubi eletrik na-agba ọsọ ma na-adakọ na electrode elu. Enwekwara obere ubi eletriki ion dị nso na electrode dị ala, yabụ a na-agbakwa substrate ahụ ruo n'ókè ụfọdụ. N'ihi ya, ihe na-anọpụ iche nke mmebi mepụtara na-agbasa na mgbidi tube na substrate. N'usoro nke drift na mgbasa, ihe ndị a na otu (a na-akpọ atọm na molekul ndị na-anọpụ iche nke kemịkalụ otu) ga-enweta mmeghachi omume ion molekul na mmeghachi omume molekul otu n'ihi obere ụzọ efu. Njirimara kemịkalụ nke ihe ndị na-arụ ọrụ kemịkalụ (karịsịa otu) ndị na-eru ihe ndị dị n'okpuru ala ma na-amịkọrọ mmiri na-arụ ọrụ nke ọma, a na-akpụkwa ihe nkiri ahụ site na mmekọrịta dị n'etiti ha.
2. Mmeghachi omume kemịkalụ na plasma
Ebe ọ bụ na mkpali nke gas mmeghachi omume n'ime usoro mwepụ ọkụ bụkarị nkpọkọ elektrọn, mmeghachi omume mbụ dị na plasma dị iche iche, mmekọrịta dị n'etiti plasma na elu siri ike dịkwa oke mgbagwoju anya, nke na-eme ka ọ sie ike ịmụ usoro nke usoro PECVD. Ruo ugbu a, ọtụtụ usoro mmeghachi omume dị mkpa ka emelitere site na nnwale iji nweta ihe nkiri nwere njirimara zuru oke. Maka itinye ihe nkiri dị gịrịgịrị dabere na silicon dabere na teknụzụ PECVD, ọ bụrụ na enwere ike ikpughe usoro nkwụnye ahụ nke ọma, ọnụego nkwụnye nke ihe nkiri dị gịrịgịrị dabere na silicon nwere ike ịbawanye nke ukwuu dabere na iji hụ na ihe onwunwe anụ ahụ dị mma nke ihe.
Ugbu a, n'ime nnyocha nke ihe nkiri dị gịrịgịrị dabere na silicon, a na-eji hydrogen diluted silane (SiH4) eme ihe dị ka gas mmeghachi omume n'ihi na enwere ụfọdụ hydrogen na ihe nkiri dị gịrịgịrị dabere na silicon. H na-arụ ọrụ dị oke mkpa na ihe nkiri dị gịrịgịrị dabere na silicon. Ọ nwere ike ijupụta njikọ ndị na-ada n'ime ihe owuwu ihe ahụ, belata ọkwa ike ntụpọ nke ukwuu, ma ghọta njikwa elektrọn valence nke ihe ndị ahụ Ebe ọ bụ na spear et al. Buru ụzọ ghọta mmetụta doping nke ihe nkiri dị gịrịgịrị silicon wee kwadebe njikọ PN mbụ na, emelitere nnyocha gbasara nkwadebe na itinye ihe nkiri dị gịrịgịrị dabere na silicon dabere na teknụzụ PECVD site na mmụba na njedebe. Ya mere, a ga-akọwa ma tụlee mmeghachi omume kemịkalụ na ihe nkiri dị gịrịgịrị dabere na silicon nke teknụzụ PECVD debere na nke a.
N'okpuru ọnọdụ mwepụta ọkụ, n'ihi na elektrọn dị na plasma silane nwere ike karịrị ọtụtụ EV, H2 na SiH4 ga-ere ere mgbe elektrọn zutere ha, nke bụ mmeghachi omume mbụ. Ọ bụrụ na anyị atụleghị ọnọdụ obi ụtọ dị n'etiti, anyị nwere ike nweta mmeghachi omume nkewa nke 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)
Dịka okpomọkụ nkịtị nke mmepụta nke molekul ala si dị, ike achọrọ maka usoro nkewapụ dị n'elu (2.1) ~ (2.5) bụ 2.1, 4.1, 4.4, 5.9 EV na 4.5 EV n'otu n'otu. Elektrọn ike dị elu na plasma nwekwara ike ịgafe mmeghachi omume ionization ndị a.
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)
Ike achọrọ maka (2.6) ~ (2.9) bụ 11.9, 12.3, 13.6 na 15.3 EV n'otu n'otu. N'ihi ọdịiche nke ike mmeghachi omume, ohere nke mmeghachi omume (2.1) ~ (2.9) adịghị oke nhata. Na mgbakwunye, sihm nke e guzobere na usoro mmeghachi omume (2.1) ~ (2.5) ga-enweta mmeghachi omume nke abụọ ndị a na ionize, dị ka
SiH+e→SiH++2e (2.10)
SiH2+e→SiH2++2e (2.11)
SiH3+e→SiH3++2e (2.12)
Ọ bụrụ na e jiri otu usoro elektrọn mee mmeghachi omume dị n'elu, ike achọrọ bụ ihe dị ka 12 eV ma ọ bụ karịa. N'ihi eziokwu ahụ bụ na ọnụọgụgụ elektrọn ike dị elu karịa 10ev na plasma ionized na-adịghị ike nke nwere njupụta elektrọn nke 1010cm-3 dị obere n'okpuru nrụgide ikuku (10-100pa) maka nkwadebe ihe nkiri dabere na silicon, Ohere ionization mkpokọta na-adịkarị obere karịa ohere mkpali. Ya mere, oke nke ihe mejupụtara ionized dị n'elu na plasma silane dị obere, otu sihm na-anọpụ iche na-achịkwakwa. Nsonaazụ nyocha nke oke spectrum na-egosikwa nkwubi okwu a [8]. Bourquard et al. Kwukwara na ntinye nke sihm belatara n'usoro sih3, sih2, Si na SIH, mana ntinye nke SiH3 kacha okpukpu atọ karịa nke SIH. Robertson et al. Kọrọ na na ngwaahịa na-anọpụ iche nke sihm, a na-ejikarị silane dị ọcha eme ihe maka mwepụ ike dị elu, ebe a na-ejikarị sih3 eme ihe maka mwepụ ike dị ala. Usoro ntinye uche site na elu ruo ala bụ SiH3, SiH, Si, SiH2. Ya mere, paramita usoro plasma na-emetụta nke ukwuu na nhazi nke ngwaahịa sihm na-anọpụ iche.
Na mgbakwunye na mmeghachi omume nkewa na ionization dị n'elu, mmeghachi omume nke abụọ dị n'etiti molekul ionic dịkwa oke mkpa
SiH2＋+SiH4→SiH3++SiH3 (2.13)
Ya mere, n'ihe gbasara mkpokọta ion, sih3 + karịrị sih2 +. Ọ nwere ike ịkọwa ihe kpatara e ji nwee ọtụtụ ion sih3 + karịa ion sih2 + na plasma SiH4.
Tinyere nke ahụ, a ga-enwe mmeghachi omume nkwekọ nke atọm molekụla nke atọm hydrogen dị na plasma na-ejide hydrogen na SiH4
H+ SiH4→SiH3+H2 (2.14)
Ọ bụ mmeghachi omume exothermic na ihe na-ebute ụzọ maka ịmepụta si2h6. N'ezie, otu ndị a abụghị naanị na ọnọdụ ala, kamakwa ha na-enwe obi ụtọ na ọnọdụ obi ụtọ na plasma. Ọdịdị mwepụ nke plasma silane na-egosi na enwere ọnọdụ mgbanwe a na-anabata nke Si, SIH, h, na ọnọdụ mkpọtụ nke SiH2, SiH3.
Oge ozi: Eprel-07-2021