Mipako ya CVD SiC ni nini?
Uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD) ni mchakato wa uwekaji wa ombwe unaotumika kutengeneza nyenzo ngumu zenye usafi wa hali ya juu. Mchakato huu mara nyingi hutumiwa katika uwanja wa utengenezaji wa semiconductor kuunda filamu nyembamba kwenye uso wa wafers. Katika mchakato wa kuandaa kabidi ya silikoni na CVD, substrate huwekwa wazi kwa kitangulizi kimoja au zaidi tete, ambacho huguswa na kemikali kwenye uso wa substrate ili kuweka amana zinazohitajika za kabidi ya silikoni. Miongoni mwa njia nyingi za kuandaa vifaa vya kabidi ya silikoni, bidhaa zilizotayarishwa na uwekaji wa mvuke wa kemikali zina usawa na usafi wa hali ya juu, na njia hii ina udhibiti mkubwa wa mchakato. Vifaa vya CVD silicon carbide vina mchanganyiko wa kipekee wa sifa bora za joto, umeme na kemikali, na hivyo kuvifanya vifae sana kutumika katika tasnia ya semiconductor ambapo vifaa vya utendaji wa juu vinahitajika. Vipengele vya CVD silicon carbide hutumika sana katika vifaa vya kuchomea, vifaa vya MOCVD, vifaa vya Si epitaxial na vifaa vya SiC epitaxial, vifaa vya usindikaji wa joto wa haraka na nyanja zingine.
Makala haya yanalenga kuchambua ubora wa filamu nyembamba zinazopandwa katika halijoto tofauti za mchakato wakati wa maandalizi yaMipako ya CVD SiC, ili kuchagua halijoto inayofaa zaidi ya mchakato. Jaribio linatumia grafiti kama substrate na trikloromethilisini (MTS) kama gesi chanzo cha mmenyuko. Mipako ya SiC huwekwa na mchakato wa CVD wenye shinikizo la chini, na mikromofolojia yaMipako ya CVD SiChuchunguzwa kwa kuchanganua hadubini ya elektroni ili kuchanganua msongamano wake wa kimuundo.
Kwa sababu halijoto ya uso wa substrate ya grafiti ni kubwa sana, gesi ya kati itaondolewa na kutolewa kutoka kwenye uso wa substrate, na hatimaye C na Si zilizobaki kwenye uso wa substrate zitaunda awamu thabiti ya SiC ili kuunda mipako ya SiC. Kulingana na mchakato wa ukuaji wa CVD-SiC hapo juu, inaweza kuonekana kuwa halijoto itaathiri usambazaji wa gesi, mtengano wa MTS, uundaji wa matone na uondoaji na utoaji wa gesi ya kati, kwa hivyo halijoto ya uwekaji itachukua jukumu muhimu katika mofolojia ya mipako ya SiC. Mofolojia ya microscopic ya mipako ni dhihirisho angavu zaidi la msongamano wa mipako. Kwa hivyo, ni muhimu kusoma athari za halijoto tofauti za uwekaji kwenye mofolojia ya microscopic ya mipako ya CVD SiC. Kwa kuwa MTS inaweza kutenganisha na kuweka mipako ya SiC kati ya 900~1600℃, jaribio hili linachagua halijoto tano za uwekaji wa 900℃, 1000℃, 1100℃, 1200℃ na 1300℃ kwa ajili ya maandalizi ya mipako ya SiC ili kusoma athari za halijoto kwenye mipako ya CVD-SiC. Vigezo maalum vinaonyeshwa katika Jedwali la 3. Mchoro wa 2 unaonyesha mofolojia ya hadubini ya mipako ya CVD-SiC inayopandwa katika halijoto tofauti za uwekaji.
Wakati halijoto ya uwekaji ni 900℃, SiC zote hukua na kuwa maumbo ya nyuzi. Inaweza kuonekana kwamba kipenyo cha nyuzi moja ni takriban 3.5μm, na uwiano wake ni takriban 3 (<10). Zaidi ya hayo, imeundwa na chembe nyingi za nano-SiC, kwa hivyo ni ya muundo wa SiC wa polifuli, ambao ni tofauti na waya ndogo za SiC za jadi na masharubu ya SiC ya fuwele moja. SiC hii ya nyuzi ni kasoro ya kimuundo inayosababishwa na vigezo vya mchakato visivyo na maana. Inaweza kuonekana kwamba muundo wa mipako hii ya SiC ni huru kiasi, na kuna idadi kubwa ya matundu kati ya SiC ya nyuzi, na msongamano ni mdogo sana. Kwa hivyo, halijoto hii haifai kwa utayarishaji wa mipako mnene ya SiC. Kawaida, kasoro za kimuundo za SiC zenye nyuzi husababishwa na halijoto ya chini sana ya uwekaji. Katika halijoto ya chini, molekuli ndogo zilizowekwa kwenye uso wa substrate zina nishati ndogo na uwezo duni wa uhamaji. Kwa hivyo, molekuli ndogo huwa zinahama na kukua hadi nishati ya chini kabisa isiyo na uso ya chembe za SiC (kama vile ncha ya nafaka). Ukuaji unaoendelea wa mwelekeo hatimaye huunda kasoro za kimuundo za SiC zenye nyuzinyuzi.
Maandalizi ya Mipako ya CVD SiC:
Kwanza, sehemu ya grafiti huwekwa kwenye tanuru ya utupu yenye joto la juu na huhifadhiwa kwenye 1500°C kwa saa 1 katika angahewa ya Ar kwa ajili ya kuondoa majivu. Kisha sehemu ya grafiti hukatwa kwenye sehemu ya 15x15x5mm, na uso wa sehemu ya grafiti hung'arishwa kwa karatasi ya mchanga yenye matundu 1200 ili kuondoa vinyweleo vya uso vinavyoathiri utuaji wa SiC. Sehemu ya grafiti iliyotibiwa huoshwa na ethanoli isiyo na maji na maji yaliyosafishwa, na kisha kuwekwa kwenye oveni kwa 100°C kwa ajili ya kukauka. Hatimaye, sehemu ya grafiti huwekwa katika eneo kuu la halijoto la tanuru ya mrija kwa ajili ya utuaji wa SiC. Mchoro wa kielelezo wa mfumo wa utuaji wa mvuke wa kemikali umeonyeshwa kwenye Mchoro 1.
YaMipako ya CVD SiCilichunguzwa kwa kuchanganua hadubini ya elektroni ili kuchambua ukubwa na msongamano wa chembe zake. Zaidi ya hayo, kiwango cha uwekaji wa mipako ya SiC kilihesabiwa kulingana na fomula ifuatayo: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC=Kiwango cha uwekaji; m2–uzito wa sampuli ya mipako (mg); m1–uzito wa substrate (mg); Eneo la uso wa S la substrate (mm2); t - muda wa kuweka (h). CVD-SiC ni ngumu kiasi, na mchakato unaweza kufupishwa kama ifuatavyo: katika halijoto ya juu, MTS itapitia mtengano wa joto ili kuunda molekuli ndogo za chanzo cha kaboni na silicon. Molekuli ndogo za chanzo cha kaboni hasa zinajumuisha CH3, C2H2 na C2H4, na molekuli ndogo za chanzo cha silicon hasa zinajumuisha SiCI2, SiCI3, n.k.; molekuli hizi ndogo za chanzo cha kaboni na silicon kisha zitasafirishwa hadi kwenye uso wa substrate ya grafiti na gesi inayobeba na gesi iliyoyeyushwa, na kisha molekuli hizi ndogo zitafyonzwa kwenye uso wa substrate katika mfumo wa kufyonzwa, na kisha athari za kemikali zitatokea kati ya molekuli ndogo na kuunda matone madogo ambayo hukua polepole, na matone pia yataungana, na mmenyuko utaambatana na uundaji wa bidhaa ndogo za kati (gesi ya HCl); Wakati halijoto inapoongezeka hadi 1000 ℃, msongamano wa mipako ya SiC huboreshwa sana. Inaweza kuonekana kwamba mipako mingi imeundwa na chembe za SiC (karibu 4μm kwa ukubwa), lakini kasoro zingine za SiC zenye nyuzinyuzi pia hupatikana, ambayo inaonyesha kwamba bado kuna ukuaji wa mwelekeo wa SiC katika halijoto hii, na mipako bado si mnene vya kutosha. Wakati halijoto inapoongezeka hadi 1100 ℃, inaweza kuonekana kwamba mipako ya SiC ni mnene sana, na kasoro za SiC zenye nyuzinyuzi zimetoweka kabisa. Mipako imeundwa na chembe za SiC zenye umbo la matone zenye kipenyo cha takriban 5~10μm, ambazo zimeunganishwa vizuri. Uso wa chembe ni mbaya sana. Imeundwa na chembe nyingi zisizohesabika za SiC zenye ukubwa mdogo. Kwa kweli, mchakato wa ukuaji wa CVD-SiC katika 1100 ℃ umedhibitiwa na uhamishaji wa wingi. Molekuli ndogo zilizowekwa kwenye uso wa substrate zina nishati na muda wa kutosha wa kuungana na kukua na kuwa chembe za SiC. Chembe za SiC huunda matone makubwa kwa usawa. Chini ya ushawishi wa nishati ya uso, matone mengi huonekana kama duara, na matone huunganishwa vizuri ili kuunda mipako mnene ya SiC. Wakati halijoto inapoongezeka hadi 1200℃, mipako ya SiC pia huwa mnene, lakini mofolojia ya SiC inakuwa na matuta mengi na uso wa mipako unaonekana kuwa mgumu zaidi. Wakati halijoto inapoongezeka hadi 1300℃, idadi kubwa ya chembe za kawaida za duara zenye kipenyo cha takriban 3μm hupatikana kwenye uso wa substrate ya grafiti. Hii ni kwa sababu katika halijoto hii, SiC imebadilishwa kuwa nukta ya awamu ya gesi, na kiwango cha mtengano wa MTS ni cha haraka sana. Molekuli ndogo zimeitikia na kuungana na nukta ili kuunda chembe za SiC kabla ya kufyonzwa kwenye uso wa substrate. Baada ya chembe kuunda chembe za duara, zitaanguka chini, hatimaye kusababisha mipako ya chembe ya SiC iliyolegea yenye msongamano mdogo. Ni wazi, 1300℃ haiwezi kutumika kama halijoto ya kutengeneza mipako mnene ya SiC. Ulinganisho kamili unaonyesha kwamba ikiwa mipako mnene ya SiC itatayarishwa, halijoto bora ya uwekaji wa CVD ni 1100℃.
Mchoro 3 unaonyesha kiwango cha uwekaji wa mipako ya CVD SiC katika halijoto tofauti za uwekaji. Kadri halijoto ya uwekaji inavyoongezeka, kiwango cha uwekaji wa mipako ya SiC hupungua polepole. Kiwango cha uwekaji katika 900°C ni 0.352 mg·h-1/mm2, na ukuaji wa mwelekeo wa nyuzi husababisha kiwango cha uwekaji wa haraka zaidi. Kiwango cha uwekaji wa mipako yenye msongamano mkubwa zaidi ni 0.179 mg·h-1/mm2. Kutokana na uwekaji wa baadhi ya chembe za SiC, kiwango cha uwekaji katika 1300°C ndicho cha chini kabisa, ni 0.027 mg·h-1/mm2 pekee. Hitimisho: Halijoto bora ya uwekaji wa CVD ni 1100°C. Halijoto ya chini hukuza ukuaji wa mwelekeo wa SiC, huku halijoto ya juu ikisababisha SiC kutoa uwekaji wa mvuke na kusababisha mipako michache. Kwa ongezeko la halijoto ya uwekaji, kiwango cha uwekaji waMipako ya CVD SiChupungua polepole.
Muda wa chapisho: Mei-26-2025