Quid est obductio SiC CVD?
Depositio vaporis chemici (CVD) est processus depositionis sub vacuo adhibitus ad materias solidas purissimas producendas. Hic processus saepe in campo fabricationis semiconductorum adhibetur ad tenues pelliculas in superficie laminarum metallicarum formandas. In processu praeparationis carburi silicii per CVD, substratum uni pluribusve praecursoribus volatilibus exponitur, quae chemice in superficie substrati reagunt ad desideratas depositiones carburi silicii deponendas. Inter multas methodos praeparationis materiarum carburi silicii, producta per depositionem vaporis chemici praeparata maiorem uniformitatem et puritatem habent, et haec methodus validam moderationem processus habet. Materiae carburi silicii e fermentatione continua (CVD) singularem habent combinationem excellentium proprietatum thermicarum, electricarum et chemicarum, quae eas aptissimas reddit ad usum in industria semiconductorum ubi materiae altae efficaciae requiruntur. Partes carburi silicii e fermentatione continua (CVD) late in apparatu corrosionis, apparatu MOCVD, apparatu epitaxiali Si et apparatu epitaxiali SiC, apparatu celeris processus thermalis, aliisque campis adhibentur.
Hic articulus qualitatem pellicularum tenuium, quae variis temperaturis processuum crescunt per praeparationem, analysin intendit.Obductio SiC CVD...ut temperatura processus aptissima eligeatur. Experimentum graphitum ut substratum et trichloromethylsilanum (MTS) ut fontem gasis reactionis adhibet. Tegumentum SiC per processum CVD pressionis humilis deponitur, et micromorphologia...Obductio SiC CVDmicroscopio electronico perlustrante observatur ad densitatem eius structuralem analysandam.
Quia temperatura superficialis substrati graphiti altissima est, gas intermedium desorbetur et a superficie substrati exonerabitur, et tandem C et Si in superficie substrati manentes SiC phasem solidam formabunt ad stratum SiC formandum. Secundum processum accretionis CVD-SiC supra descriptum, videri potest temperaturam diffusionem gasis, decompositionem MTS, formationem guttarum et desorptionem atque exonerationem gasis intermedii afficere, ita temperatura depositionis partes claves in morphologia strati SiC aget. Morphologia microscopica strati est manifestatio densitatis strati intuitivissima. Ergo necesse est effectum diversarum temperaturarum depositionis in morphologiam microscopicam strati SiC CVD studere. Cum MTS stratum SiC inter 900~1600℃ decomponere et deponere possit, hoc experimentum quinque temperaturas depositionis 900℃, 1000℃, 1100℃, 1200℃ et 1300℃ ad praeparationem strati SiC eligit ut effectus temperaturae in stratum CVD-SiC studeatur. Parametri specifici in Tabula 3 monstrantur. Figura 2 morphologiam microscopicam obductionis CVD-SiC, quae ad varias temperaturas depositionis culta est, ostendit.
Cum temperatura depositionis ad 900℃ pervenit, omne SiC in formas fibrarum crescit. Videtur diametrum fibrae singularis esse circiter 3.5μm, et proportionem aspectus circiter 3 (<10). Praeterea, ex innumeris nano-particulis SiC constat, itaque structurae polycrystallinae SiC pertinet, quae a nanofilis SiC traditis et vibris SiC monocrystallinis differt. Hoc SiC fibrosum vitium structurale est ob parametros processus iniustos causatum. Videtur structuram huius obductionis SiC relative laxam esse, et magnum numerum pororum inter SiC fibrosum esse, et densitatem valde humilem. Ergo, haec temperatura non apta est ad obductiones SiC densas praeparandas. Solet vitia structuralia fibrosa SiC ob temperaturam depositionis nimis humilem causari. Temperaturis humilibus, moleculae parvae in superficie substrati adsorptae energiam humilem et facultatem migrationis pauperem habent. Ergo, moleculae parvae migrare et ad minimam energiam liberam superficialem granorum SiC (ut apicem granorum) crescere solent. Incrementum directionale continuum tandem vitia structuralia fibrosa SiC format.
Praeparatio obductionis SiC CVD:
Primo, substratum graphitae in fornacem vacui altae temperaturae ponitur et ad 1500℃ per horam unam in atmosphaera Ar conservatur ad cinerem removendum. Deinde frustum graphitae in frustum 15x15x5mm secatur, et superficies frusti graphitae charta abrasiva 1200-mesh politur ad poros superficiales eliminandos qui depositionem SiC afficiunt. Frustum graphitae tractatum aethanolo anhydrico et aqua destillata abluitur, et tum in fornacem ad 100℃ ad siccandum ponitur. Denique, substratum graphitae in zona temperaturae principalis fornacis tubularis ad depositionem SiC ponitur. Diagramma schematicum systematis depositionis vaporis chemici in Figura 1 ostenditur.
TheObductio SiC CVDmicroscopio electronico perlustrativo observata est ad magnitudinem et densitatem particularum eius analysandam. Praeterea, celeritas depositionis strati SiC secundum formulam infra calculata est: VSiC = (m² - m¹) / (Sxt) × 100% VSiC = Celeritas depositionis; m2 – massa exempli obducendi (mg); m1 – massa substrati (mg); Area superficiei S substrati (mm²); t - tempus depositionis (h). CVD-SiC satis intricatum est, et processus sic summatim describi potest: alta temperatura, MTS decompositionem thermalem subibit ad formandas moleculas parvas fontis carbonis et fontis silicii. Moleculae parvae fontis carbonis imprimis CH3, C2H2 et C2H4 includunt, et moleculae parvae fontis silicii imprimis SiCI2, SiCI3, etc. includunt; hae moleculae parvae fontis carbonis et fontis silicii deinde ad superficiem substrati graphiti a gas vectore et gas diluente transportabuntur, et tum hae moleculae parvae in superficie substrati in forma adsorptionis adsorbentur, et tum reactiones chemicae inter moleculas parvas fient ad formandas guttas parvas quae gradatim crescunt, et guttae etiam coalescent, et reactio cum formatione productorum secundariorum intermediorum (gas HCl) fiet; Cum temperatura ad 1000°C ascendit, densitas strati SiC magnopere augetur. Videtur maximam partem strati ex granis SiC (circiter 4μm magnitudinis) compositam esse, sed etiam nonnulla vitia fibrosa SiC inveniri, quod ostendit adhuc incrementum directionale SiC ad hanc temperaturam fieri, et stratum nondum satis densum esse. Cum temperatura ad 1100°C ascendit, videri potest stratum SiC valde densum esse, et vitia fibrosa SiC omnino evanuisse. Stratum ex particulis SiC guttulae formae cum diametro circiter 5~10μm constat, quae arcte inter se iunctae sunt. Superficies particularum valde asper est. Ex innumeris granis SiC nanoscalariis constat. Re vera, processus incrementi CVD-SiC ad 1100°C translatione massae moderatus factus est. Moleculae parvae in superficie substrati adsorptae satis energiae et temporis habent ad nucleandum et in grana SiC crescendum. Grana SiC uniformiter guttas magnas formant. Sub actione energiae superficialis, pleraeque guttae sphaericae apparent, et guttae arcte iunctae sunt ut densam stratum SiC forment. Cum temperatura ad 1200℃ ascendit, stratum SiC etiam densum est, sed morphologia SiC multi-ridata fit et superficies strati asperior apparet. Cum temperatura ad 1300℃ ascendit, magna copia particularum sphaericarum regularium diametro circiter 3μm in superficie substrati graphiti invenitur. Hoc fit quia hac temperatura, SiC in nucleationem phase gaseosam transformatum est, et celeritas decompositionis MTS valde celer est. Moleculae parvae, antequam in superficiem substrati adsorbentur, reagebant et nucleationem formaverunt ad grana SiC formanda. Postquam grana particulas sphaericas formaverunt, infra hanc temperaturam cadent, tandem stratum particularum SiC laxum densitatis parvae efficientes. Plane, 1300℃ non potest adhiberi ut temperatura formationis strati SiC densi. Comparatio completa ostendit, si stratum SiC densum praeparandum est, optimam temperaturam depositionis CVD esse 1100℃.
Figura 3 ostendit celeritatem depositionis obductionum SiC CVD ad varias temperaturas depositionis. Cum temperatura depositionis crescit, celeritas depositionis obductionis SiC gradatim decrescit. Celeritas depositionis ad 900°C est 0.352 mg·h-1/mm2, et incrementum directionale fibrarum ad celerrimam celeritatem depositionis ducit. Celeritas depositionis obductionis cum maxima densitate est 0.179 mg·h-1/mm2. Propter depositionem quarundam particularum SiC, celeritas depositionis ad 1300°C est infima, tantum 0.027 mg·h-1/mm2. Conclusio: Optima temperatura depositionis CVD est 1100℃. Temperatura humilis incrementum directionale SiC promovet, dum temperatura alta SiC depositionem vaporis producit et stratum rarum efficit. Cum temperatura depositionis augetur, celeritas depositionis...Obductio SiC CVDpaulatim decrescit.
Tempus publicationis: XXVI Maii, MMXXXV