الترسيب بالبخار الكيميائي المعزز بالبلازما (PECVD) هو شكل متخصص من أشكال الترسيب بالبخار الكيميائي (CVD) الذي يستخدم البلازما لتعزيز ترسيب الأغشية الرقيقة على الركيزة. هذه العملية مفيدة بشكل خاص لقدرتها على العمل في درجات حرارة منخفضة مقارنةً بالطرق التقليدية للترسيب الكيميائي بالبخار بالتقنية CVD، مما يجعلها مناسبة لترسيب الأغشية على ركائز حساسة للحرارة.
ملخص العملية:
تنطوي عملية التفريغ الكهروضوئي بالقطع الكهروضوئي المتقطع على استخدام البلازما المتولدة عن طريق الترددات الراديوية (RF) أو تفريغ التيار المباشر (DC) لتنشيط الغازات التفاعلية وتنشيطها. ويسهّل هذا التنشيط ترسيب الأغشية الرقيقة عند درجات حرارة أقل مما هو مطلوب عادةً في عمليات التفريغ الكهروضوئي القابل للتحويل إلى إلكترونيات. تعمل البلازما على تعزيز التفاعلات الكيميائية اللازمة لتشكيل الأغشية، مما يسمح بترسيب أغشية عالية الجودة دون الحاجة إلى درجات حرارة عالية للركيزة.
-
شرح مفصل:توليد البلازما:
-
في تقنية PECVD، يتم توليد البلازما عن طريق تطبيق طاقة الترددات اللاسلكية بتردد 13.56 ميجاهرتز بين قطبين في مفاعل. وتؤدي هذه الطاقة إلى إشعال التفريغ المتوهج والحفاظ عليه، وهو المظهر المرئي للبلازما. وتتكون البلازما من مزيج من الجسيمات المشحونة (الأيونات والإلكترونات) والأنواع المحايدة، وجميعها شديدة التفاعل بسبب حالتها النشطة.
-
تنشيط الغازات التفاعلية:
-
يخضع خليط الغازات السليفة التي يتم إدخالها في المفاعل لتغيرات كيميائية وفيزيائية مختلفة بسبب التصادمات مع الجسيمات النشطة في البلازما. وتؤدي هذه التصادمات إلى تفتيت جزيئات الغاز وتكوين أنواع تفاعلية مثل الجذور والأيونات. وتعد هذه العملية بالغة الأهمية لأنها تقلل من طاقة التنشيط المطلوبة للتفاعلات الكيميائية التي تؤدي إلى ترسيب الأغشية.
- ترسيب الأغشية الرقيقة:
- تنتشر الأنواع التفاعلية المتولدة في البلازما عبر الغلاف (منطقة ذات مجال كهربائي مرتفع بالقرب من الركيزة) وتمتص على سطح الركيزة. وهنا تخضع لتفاعلات أخرى لتشكيل الفيلم المطلوب. ويسمح استخدام البلازما بحدوث هذه التفاعلات عند درجات حرارة تتراوح عادةً بين 200-400 درجة مئوية، وهي أقل بكثير من 425-900 درجة مئوية المطلوبة في الترسيب الكيميائي منخفض الضغط بالبخار الكيميائي (LPCVD).خصائص أفلام PECVD:
الترسيب بدرجة حرارة منخفضة: يمكّن استخدام البلازما من إجراء عملية الترسيب في درجات حرارة منخفضة، وهو أمر مفيد للركائز التي لا يمكنها تحمل درجات الحرارة العالية. وهذا يقلل أيضًا من خطر التلف الحراري للركيزة أو التفاعلات الكيميائية غير المرغوب فيها.
الترابط الجيد بين الفيلم والركيزة:
