Efè diferan tanperati sou kwasans kouch CVD SiC

Ki sa ki se yon kouch CVD SiC?

Depozisyon chimik vapè (CVD) se yon pwosesis depozisyon vakyòm ki itilize pou pwodui materyèl solid ki gen gwo pite. Pwosesis sa a souvan itilize nan domèn fabrikasyon semi-kondiktè pou fòme fim mens sou sifas waf yo. Nan pwosesis preparasyon carbure Silisyòm pa CVD, substrat la ekspoze a youn oubyen plizyè prekisè volatil, ki reyaji chimikman sou sifas substrat la pou depoze depo carbure Silisyòm yo vle yo. Pami anpil metòd pou prepare materyèl carbure Silisyòm, pwodwi ki prepare pa depozisyon chimik vapè yo gen pi gwo inifòmite ak pite, epi metòd sa a gen yon gwo kontwolabilite pwosesis. Materyèl carbure Silisyòm CVD yo gen yon konbinezon inik de ekselan pwopriyete tèmik, elektrik ak chimik, sa ki fè yo trè apwopriye pou itilizasyon nan endistri semi-kondiktè kote yo bezwen materyèl pèfòmans segondè. Konpozan carbure Silisyòm CVD yo lajman itilize nan ekipman grave, ekipman MOCVD, ekipman epitaxial Si ak ekipman epitaxial SiC, ekipman pwosesis tèmik rapid ak lòt domèn.

Atik sa a konsantre sou analize kalite fim mens ki grandi nan diferan tanperati pwosesis pandan preparasyon an.Kouch CVD SiC, pou chwazi tanperati pwosesis ki pi apwopriye a. Eksperyans lan itilize grafit kòm substra a ak triklorometilsilan (MTS) kòm gaz sous reyaksyon an. Kouch SiC la depoze pa pwosesis CVD ba presyon, epi mikwomòfoloji aKouch CVD SiCyo obsève li pa mikwoskòp elektwonik optik pou analize dansite estriktirèl li.

Paske tanperati sifas substrat grafit la trè wo, gaz entèmedyè a pral desorbe epi dechaje nan sifas substrat la, epi finalman C ak Si ki rete sou sifas substrat la pral fòme faz solid SiC pou fòme kouch SiC. Selon pwosesis kwasans CVD-SiC ki anwo a, nou ka wè ke tanperati a pral afekte difizyon gaz la, dekonpozisyon MTS, fòmasyon goutlèt ak desorbsyon ak dechaj gaz entèmedyè a, kidonk tanperati depo a pral jwe yon wòl kle nan mòfoloji kouch SiC la. Mòfoloji mikwoskopik kouch la se manifestasyon ki pi entwisyon nan dansite kouch la. Se poutèt sa, li nesesè pou etidye efè diferan tanperati depo sou mòfoloji mikwoskopik kouch CVD SiC la. Piske MTS ka dekonpoze epi depoze kouch SiC ant 900 ~ 1600 ℃, eksperyans sa a chwazi senk tanperati depo: 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ ak 1300 ℃ pou preparasyon kouch SiC pou etidye efè tanperati a sou kouch CVD-SiC. Paramèt espesifik yo montre nan Tablo 3. Figi 2 montre mòfoloji mikwoskopik kouch CVD-SiC ki grandi nan diferan tanperati depo.

Lè tanperati depo a se 900 ℃, tout SiC a grandi nan fòm fib. Nou ka wè ke dyamèt yon sèl fib se anviwon 3.5 μm, epi rapò aspè li se anviwon 3 (<10). Anplis, li konpoze de inonbrabl patikil nano-SiC, kidonk li fè pati yon estrikti SiC polikristalin, ki diferan de nanofil SiC tradisyonèl yo ak moustach SiC monokristal yo. SiC fib sa a se yon domaj estriktirèl ki koze pa paramèt pwosesis ki pa rezonab. Nou ka wè ke estrikti kouch SiC sa a relativman lach, epi gen yon gwo kantite poros ant SiC fib la, epi dansite a trè ba. Se poutèt sa, tanperati sa a pa apwopriye pou preparasyon kouch SiC dans. Anjeneral, domaj estriktirèl SiC fib yo koze pa tanperati depo ki twò ba. Nan tanperati ki ba, ti molekil yo ki adsorbe sou sifas substrat la gen enèji ki ba ak kapasite migrasyon ki pòv. Se poutèt sa, ti molekil yo gen tandans migre epi grandi nan pi ba enèji lib sifas grenn SiC yo (tankou pwent grenn nan). Kwasans direksyonèl kontinyèl evantyèlman fòme domaj estriktirèl SiC fib.

Preparasyon kouch CVD SiC:

Premyèman, yo mete substrat grafit la nan yon founo vakyòm tanperati ki wo epi yo kenbe l nan 1500 ℃ pandan 1 èdtan nan yon atmosfè Ar pou retire sann lan. Apre sa, yo koupe blòk grafit la an yon blòk 15x15x5mm, epi yo poli sifas blòk grafit la ak papye sab 1200 may pou elimine porositë sifas ki afekte depo SiC la. Yo lave blòk grafit trete a ak etanòl anid ak dlo distile, epi answit yo mete l nan yon founo a 100 ℃ pou seche. Finalman, yo mete substrat grafit la nan zòn tanperati prensipal founo tibilè a pou depo SiC. Dyagram eskematik sistèm depo vapè chimik la montre nan Figi 1.

LaKouch CVD SiCyo te obsève li pa mikwoskòp elektwonik optik pou analize gwosè ak dansite patikil li yo. Anplis de sa, yo te kalkile to depo kouch SiC la dapre fòmil ki anba a: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC=To depozisyon; m2–mas echantiyon kouch la (mg); m1–mas substra a (mg); Sifas S substra a (mm2); t-tan depo a (h).   CVD-SiC a relativman konplike, epi pwosesis la ka rezime jan sa a: nan tanperati ki wo, MTS pral sibi dekonpozisyon tèmik pou fòme ti molekil sous kabòn ak sous silikon. Ti molekil sous kabòn yo sitou gen ladan CH3, C2H2 ak C2H4, epi ti molekil sous silikon yo sitou gen ladan SiCI2, SiCI3, elatriye; ti molekil sous kabòn ak sous silikon sa yo pral transpòte sou sifas substrat grafit la pa gaz transpòtè a ak gaz diluan an, epi apre sa ti molekil sa yo pral adsorbe sou sifas substrat la sou fòm adsorption, epi apre sa reyaksyon chimik yo pral fèt ant ti molekil yo pou fòme ti gout ki piti piti grandi, epi gout yo pral fizyone tou, epi reyaksyon an pral akonpaye pa fòmasyon sou-pwodwi entèmedyè (gaz HCl); Lè tanperati a monte a 1000 ℃, dansite kouch SiC a amelyore anpil. Nou ka wè ke pi fò nan kouch la konpoze de grenn SiC (apeprè 4μm nan gwosè), men yo jwenn tou kèk domaj SiC fibrou, ki montre ke toujou gen yon kwasans direksyonèl SiC nan tanperati sa a, epi kouch la toujou pa ase dans. Lè tanperati a monte a 1100 ℃, nou ka wè ke kouch SiC a trè dans, epi domaj SiC fibrou yo disparèt nèt. Kouch la konpoze de patikil SiC ki gen fòm gout ak yon dyamèt apeprè 5 ~ 10μm, ki byen kole. Sifas patikil yo trè ki graj. Li konpoze de anpil grenn SiC nano-echèl. Anfèt, pwosesis kwasans CVD-SiC a nan 1100 ℃ vin kontwole transfè mas. Ti molekil ki adsorbe sou sifas substra a gen ase enèji ak tan pou yo fòme epi grandi nan grenn SiC. Grenn SiC yo fòme gwo gout inifòmman. Anba aksyon enèji sifas la, pifò nan gout yo parèt esferik, epi gout yo byen sere pou fòme yon kouch SiC dans. Lè tanperati a monte rive nan 1200℃, kouch SiC a vin dans tou, men mòfoloji SiC a vin gen plizyè rig epi sifas kouch la parèt pi rèd. Lè tanperati a ogmante rive nan 1300℃, yon gwo kantite patikil esferik regilye ak yon dyamèt anviwon 3μm yo jwenn sou sifas substrat grafit la. Sa a se paske nan tanperati sa a, SiC te transfòme an nikleyasyon faz gaz, epi vitès dekonpozisyon MTS la trè rapid. Ti molekil yo te reyaji epi nikleye pou fòme grenn SiC anvan yo te adsorbe sou sifas substrat la. Apre grenn yo te fòme patikil esferik, yo pral tonbe anba, sa ki evantyèlman lakòz yon kouch patikil SiC ki lach ak yon dansite pòv. Li evidan, 1300℃ pa ka itilize kòm tanperati fòmasyon pou kouch SiC dans. Konparezon konplè montre ke si yo dwe prepare yon kouch SiC dans, tanperati depo CVD optimal la se 1100℃.

Figi 3 montre vitès depo kouch SiC CVD nan diferan tanperati depo. Pandan tanperati depo a ap ogmante, vitès depo kouch SiC a ap diminye piti piti. Vitès depo a nan 900°C se 0.352 mg·h-1/mm2, epi kwasans direksyonèl fib yo mennen nan vitès depo ki pi rapid la. Vitès depo kouch ki gen dansite ki pi wo a se 0.179 mg·h-1/mm2. Akòz depo kèk patikil SiC, vitès depo a nan 1300°C se pi ba a, sèlman 0.027 mg·h-1/mm2.   Konklizyon: Pi bon tanperati pou depo CVD a se 1100 ℃. Tanperati ki ba a ankouraje kwasans direksyonèl SiC a, alòske tanperati ki wo a lakòz SiC pwodui depo vapè epi rezilta nan yon kouch ki ra. Avèk ogmantasyon tanperati depo a, vitès depo a...Kouch CVD SiCpiti piti diminye.