Mipako ya CVD SiC ni nini?
Uwekaji wa mvuke wa kemikali (CVD) ni mchakato wa uwekaji wa utupu unaotumika kutengeneza nyenzo dhabiti zenye usafi wa hali ya juu. Utaratibu huu mara nyingi hutumiwa katika uwanja wa utengenezaji wa semiconductor kuunda filamu nyembamba kwenye uso wa kaki. Katika mchakato wa kuandaa silicon carbudi na CVD, substrate ni wazi kwa moja au zaidi tete precursors, ambayo humenyuka kemikali juu ya uso wa substrate kuweka amana taka silicon carbudi. Miongoni mwa njia nyingi za kuandaa vifaa vya carbudi ya silicon, bidhaa zilizoandaliwa na uwekaji wa mvuke wa kemikali zina usawa wa juu na usafi, na njia hii ina udhibiti mkubwa wa mchakato. Vifaa vya carbudi ya silicon ya CVD vina mchanganyiko wa kipekee wa mali bora za joto, umeme na kemikali, na kuzifanya zinafaa sana kwa matumizi katika sekta ya semiconductor ambapo vifaa vya juu vya utendaji vinahitajika. Vipengele vya carbudi ya silicon ya CVD hutumiwa sana katika vifaa vya etching, vifaa vya MOCVD, vifaa vya Si epitaxial na vifaa vya SiC epitaxial, vifaa vya usindikaji wa haraka vya mafuta na nyanja nyingine.
Makala haya yanalenga katika kuchambua ubora wa filamu nyembamba zinazokuzwa kwa viwango tofauti vya joto wakati wa utayarishaji waMipako ya CVD SiC, ili kuchagua joto la mchakato sahihi zaidi. Jaribio hutumia grafiti kama substrate na trichloromethylsilane (MTS) kama gesi chanzo cha majibu. Mipako ya SiC imewekwa na mchakato wa chini wa shinikizo la CVD, na micromorphology yaMipako ya CVD SiChuzingatiwa kwa kuchanganua hadubini ya elektroni ili kuchambua msongamano wake wa kimuundo.
Kwa sababu joto la uso wa substrate ya grafiti ni ya juu sana, gesi ya kati itafutwa na kutolewa kutoka kwenye uso wa substrate, na hatimaye C na Si iliyobaki kwenye uso wa substrate itaunda awamu imara ya SiC kuunda mipako ya SiC. Kwa mujibu wa mchakato wa ukuaji wa CVD-SiC hapo juu, inaweza kuonekana kuwa hali ya joto itaathiri uenezaji wa gesi, mtengano wa MTS, uundaji wa matone na uharibifu na kutokwa kwa gesi ya kati, hivyo joto la utuaji litachukua jukumu muhimu katika morphology ya mipako ya SiC. Morphology ya microscopic ya mipako ni udhihirisho wa angavu zaidi wa wiani wa mipako. Kwa hiyo, ni muhimu kujifunza athari za joto tofauti za utuaji kwenye morphology ya microscopic ya mipako ya CVD SiC. Kwa kuwa MTS inaweza kuoza na kuweka mipako ya SiC kati ya 900 ~ 1600 ℃, jaribio hili huchagua viwango vitano vya joto vya 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ na 1300 ℃ kwa ajili ya utayarishaji wa mipako ya SiC ili kuchunguza athari za joto kwenye CVD-SiC. Vigezo maalum vinaonyeshwa katika Jedwali 3. Mchoro wa 2 unaonyesha mofolojia ya hadubini ya mipako ya CVD-SiC iliyokuzwa kwa viwango tofauti vya joto.
Wakati halijoto ya uwekaji ni 900℃, SiC zote hukua na kuwa maumbo ya nyuzi. Inaweza kuonekana kuwa kipenyo cha nyuzi moja ni karibu 3.5μm, na uwiano wake wa kipengele ni kuhusu 3 (<10). Zaidi ya hayo, ina chembe nyingi za nano-SiC, kwa hiyo ni ya muundo wa polycrystalline SiC, ambayo ni tofauti na nanowires za jadi za SiC na whiskers za SiC za kioo moja. SiC hii ya nyuzi ni kasoro ya kimuundo inayosababishwa na vigezo vya mchakato usio na maana. Inaweza kuonekana kuwa muundo wa mipako hii ya SiC ni kiasi kikubwa, na kuna idadi kubwa ya pores kati ya SiC ya nyuzi, na wiani ni mdogo sana. Kwa hiyo, hali hii ya joto haifai kwa ajili ya maandalizi ya mipako mnene ya SiC. Kawaida, kasoro za muundo wa SiC ya nyuzi husababishwa na joto la chini sana la utuaji. Kwa joto la chini, molekuli ndogo zilizowekwa kwenye uso wa substrate zina nishati ya chini na uwezo duni wa uhamiaji. Kwa hivyo, molekuli ndogo huwa na tabia ya kuhama na kukua hadi chini kabisa ya uso wa nishati ya bure ya nafaka za SiC (kama vile ncha ya nafaka). Ukuaji unaoendelea wa mwelekeo hatimaye huunda kasoro za kimuundo za SiC zenye nyuzi.
Maandalizi ya mipako ya CVD SiC:
Kwanza, sehemu ndogo ya grafiti huwekwa kwenye tanuru ya utupu yenye halijoto ya juu na kuwekwa kwa 1500℃ kwa saa 1 katika anga ya Ar kwa ajili ya kuondoa majivu. Kisha block ya grafiti hukatwa kwenye kizuizi cha 15x15x5mm, na uso wa block ya grafiti hupigwa na sandpaper ya mesh 1200 ili kuondokana na pores ya uso ambayo huathiri utuaji wa SiC. Kizuizi cha grafiti kilichotibiwa huoshwa na ethanoli isiyo na maji na maji yaliyosafishwa, na kisha kuwekwa kwenye oveni kwa 100 ℃ kwa kukausha. Hatimaye, substrate ya grafiti huwekwa katika eneo kuu la joto la tanuru ya tubular kwa utuaji wa SiC. Mchoro wa mpangilio wa mfumo wa uwekaji wa mvuke wa kemikali umeonyeshwa kwenye Mchoro 1.
TheMipako ya CVD SiCilizingatiwa kwa kuchanganua hadubini ya elektroni ili kuchanganua saizi yake ya chembe na msongamano. Kwa kuongezea, kiwango cha uwekaji wa mipako ya SiC kilihesabiwa kulingana na fomula ifuatayo: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC=Kiwango cha uwekaji; m2 - wingi wa sampuli ya mipako (mg); m1 - wingi wa substrate (mg); S-uso eneo la substrate (mm2); t-muda wa uwekaji (h). CVD-SiC ni ngumu kiasi, na mchakato unaweza kufupishwa kama ifuatavyo: kwa joto la juu, MTS itapitia mtengano wa joto kuunda chanzo cha kaboni na chanzo cha molekuli ndogo za silicon. Chanzo cha kaboni molekuli ndogo hasa ni pamoja na CH3, C2H2 na C2H4, na chanzo cha silicon molekuli ndogo hasa ni pamoja na SiCI2, SiCI3, nk; hizi chanzo cha kaboni na chanzo cha silicon molekuli ndogo zitasafirishwa hadi kwenye uso wa substrate ya grafiti na gesi ya carrier na gesi ya diluent, na kisha molekuli hizi ndogo zitatangazwa kwenye uso wa substrate kwa namna ya adsorption, na kisha athari za kemikali zitatokea kati ya molekuli ndogo ili kuunda matone madogo ambayo yatakua polepole, na matone yatakua polepole, na majibu yataongezeka polepole. bidhaa za kati (gesi ya HCl); Joto linapoongezeka hadi 1000 ℃, msongamano wa mipako ya SiC huboreshwa sana. Inaweza kuonekana kuwa zaidi ya mipako ina nafaka za SiC (karibu 4μm kwa ukubwa), lakini baadhi ya kasoro za SiC za nyuzi zinapatikana pia, ambayo inaonyesha kwamba bado kuna ukuaji wa mwelekeo wa SiC kwa joto hili, na mipako bado haitoshi. Wakati joto linapoongezeka hadi 1100 ℃, inaweza kuonekana kuwa mipako ya SiC ni mnene sana, na kasoro za SiC za nyuzi zimetoweka kabisa. Mipako hiyo inajumuisha chembe za SiC zenye umbo la matone na kipenyo cha takriban 5~10μm, ambazo zimeunganishwa kwa nguvu. Uso wa chembe ni mbaya sana. Inajumuisha nafaka nyingi za nano-scale za SiC. 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 wakati wa kutosha wa kuunda na kukua katika nafaka za SiC. Nafaka za SiC kwa usawa huunda matone makubwa. Chini ya hatua ya nishati ya uso, matone mengi yanaonekana spherical, na matone yanaunganishwa vizuri ili kuunda mipako mnene ya SiC. Joto linapoongezeka hadi 1200℃, mipako ya SiC pia ni mnene, lakini mofolojia ya SiC inakuwa yenye matuta mengi na uso wa mipako huonekana kuwa mbaya zaidi. Wakati joto linapoongezeka hadi 1300 ℃, idadi kubwa ya chembe za kawaida za spherical na kipenyo cha takriban 3μm hupatikana kwenye uso wa substrate ya grafiti. Hii ni kwa sababu kwa joto hili, SiC imebadilishwa kuwa nucleation ya awamu ya gesi, na kiwango cha mtengano wa MTS ni haraka sana. Molekuli ndogo zimeitikia na kujinasibisha kuunda nafaka za SiC kabla ya kutangazwa kwenye uso wa substrate. Baada ya nafaka kuunda chembe za spherical, zitaanguka chini, hatimaye kusababisha mipako ya chembe ya SiC yenye wiani mbaya. Ni wazi, 1300 ℃ haiwezi kutumika kama hali ya joto ya kutengeneza mipako mnene ya SiC. Ulinganisho wa kina unaonyesha kuwa ikiwa mipako mnene ya SiC itatayarishwa, halijoto bora ya uwekaji wa CVD ni 1100℃.
Mchoro wa 3 unaonyesha kiwango cha uwekaji wa mipako ya CVD SiC katika viwango tofauti vya joto. Wakati joto la uwekaji linapoongezeka, 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 kasi ya uwekaji wa haraka zaidi. Kiwango cha uwekaji wa mipako yenye msongamano wa juu zaidi ni 0.179 mg·h-1/mm2. Kutokana na utuaji wa baadhi ya chembe za SiC, kiwango cha utuaji katika 1300°C ndicho cha chini zaidi, ni 0.027 mg·h-1/mm2 pekee. Hitimisho: Joto bora la uwekaji wa CVD ni 1100 ℃. Joto la chini linakuza ukuaji wa mwelekeo wa SiC, wakati joto la juu husababisha SiC kutoa utuaji wa mvuke na kusababisha mipako machache. Pamoja na ongezeko la joto la utuaji, kiwango cha utuaji waMipako ya CVD SiChatua kwa hatua hupungua.
Muda wa kutuma: Mei-26-2025