CVD SiC Coating чист?
Ҷойгиркунии буғи кимиёвӣ (CVD) як раванди таҳшинсозии вакуумӣ мебошад, ки барои истеҳсоли маводи сахти тозаи баланд истифода мешавад. Ин раванд аксар вақт дар соҳаи истеҳсоли нимноқилҳо барои ташаккули филмҳои тунук дар рӯи вафлиҳо истифода мешавад. Дар ҷараёни тайёр кардани карбиди кремний тавассути CVD, субстрат ба як ё якчанд прекурсорҳои идоранашаванда дучор мешавад, ки дар рӯи субстрат ба таври кимиёвӣ реаксия карда, пасандозҳои карбиди кремнийро ҷойгир мекунанд. Дар байни усулҳои зиёди тайёр кардани маводи карбиди кремний, маҳсулоте, ки тавассути таҳшин кардани буғи химиявӣ омода карда шудааст, якранг ва тозагии баландтар дорад ва ин усул қобилияти идоракунии қавии раванд дорад. Маводҳои карбиди кремнийи CVD дорои омезиши беназири хосиятҳои аълои гармидиҳӣ, электрикӣ ва химиявӣ мебошанд, ки онҳоро барои истифода дар саноати нимноқилҳо, ки дар он ҷо маводи баландсифат лозим аст, хеле мувофиқ мекунад. Ҷузъҳои карбиди кремнийи CVD дар таҷҳизоти etching, таҷҳизоти MOCVD, таҷҳизоти Si epitaxial ва таҷҳизоти epitaxial SiC, таҷҳизоти коркарди гармидиҳии зуд ва дигар соҳаҳо васеъ истифода мешаванд.
Ин мақола ба таҳлили сифати плёнкаҳои тунук дар ҳарорати гуногуни раванд ҳангоми тайёр карданиСарпӯши CVD SiC, то ки ҳарорати мувофиқтарини равандро интихоб кунед. Дар таҷриба графит ҳамчун субстрат ва трихлорметилсилан (МТС) ҳамчун гази манбаи реаксия истифода мешавад. Сарпӯши SiC тавассути ҷараёни фишори пасти CVD ва микроморфологияи гафс гузошта мешавадСарпӯши CVD SiCтавассути сканеркунии микроскопияи электронӣ барои таҳлили зичии сохтории он мушоҳида мешавад.
Азбаски ҳарорати сатҳи субстрати графит хеле баланд аст, гази мобайнӣ аз сатҳи субстрат десорб карда мешавад ва холӣ мешавад ва дар ниҳоят C ва Si дар сатҳи субстрат боқимонда фазаи сахти SiC-ро ташкил карда, қабати SiC-ро ташкил медиҳанд. Мувофиқи раванди афзоиши CVD-SiC дар боло дида мешавад, ки ҳарорат ба паҳншавии газ, таҷзияи МТС, ташаккули қатраҳо ва десорбсия ва разряди гази мобайнӣ таъсир мерасонад, аз ин рӯ ҳарорати таҳшиншавӣ дар морфологияи қабати SiC нақши асосиро мебозад. Морфологияи микроскопии рӯйпӯш зуҳуроти интуитивии зичии рӯйпӯш аст. Аз ин рӯ, зарур аст, ки таъсири ҳароратҳои гуногуни таҳшин ба морфологияи микроскопии рӯйпӯши CVD SiC омӯхта шавад. Азбаски МТС метавонад қабати SiC-ро дар байни 900 ~ 1600 ℃ таҷзия ва ҷойгир кунад, ин таҷриба панҷ ҳарорати таҳшиниро аз 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ ва 1300 ℃ барои тайёр кардани қабати SiC барои омӯзиши таъсири ҳарорат ба CVC интихоб мекунад. Параметрҳои мушаххас дар ҷадвали 3 нишон дода шудаанд. Дар расми 2 морфологияи микроскопии қабати CVD-SiC, ки дар ҳароратҳои гуногуни таҳшин парвариш карда мешаванд, нишон дода шудааст.
Вақте ки ҳарорати таҳшин 900 ℃ аст, ҳама SiC ба шакли нах мерӯянд. Мумкин аст, ки диаметри як нах тақрибан 3,5 мкм ва таносуби тарафаш тақрибан 3 (<10) аст. Гузашта аз ин, он аз зарраҳои бешумори нано-SiC иборат аст, бинобар ин он ба сохтори поликристалии SiC тааллуқ дорад, ки аз нано симҳои анъанавии SiC ва мӯйҳои яккристаллии SiC фарқ мекунад. Ин SiC нахдор як нуқсони сохторӣ мебошад, ки аз параметрҳои беасоси раванд ба вуҷуд омадааст. Мумкин аст, ки сохтори ин рӯйпӯши SiC нисбатан фуҷур буда, дар байни SiC нахдор миқдори зиёди сӯрохиҳо мавҷуданд ва зичии он хеле паст аст. Аз ин рӯ, ин ҳарорат барои тайёр кардани қабатҳои зиччи SiC мувофиқ нест. Одатан, нуқсонҳои сохтории нахдор SiC аз ҳарорати хеле пасти таҳшиншавӣ ба вуҷуд меоянд. Дар ҳарорати паст, молекулаҳои хурде, ки дар рӯи субстрат адсорб мешаванд, энергияи кам ва қобилияти муҳоҷирати суст доранд. Аз ин рӯ, молекулаҳои хурд майл ба муҳоҷират ва афзоиш ба сатҳи пасттарин энергияи озоди донаҳои SiC (масалан, нӯги дона) меоянд. Афзоиши пайвастаи самт дар ниҳоят нуқсонҳои сохтории нахдори SiC-ро ба вуҷуд меорад.
Омодасозии рӯйпӯши CVD SiC:
Аввалан, субстрати графит дар як кӯраи вакууми ҳарорати баланд ҷойгир карда мешавад ва дар 1500 ℃ барои 1 соат дар атмосфераи Ar барои тоза кардани хокистар нигоҳ дошта мешавад. Баъд блоки графитро ба блоки 15x15x5 мм бурида, сатхи блоки графитро бо сангрезаи 1200-тораш сайқал дода, сурохихои сатхиро, ки ба рехтани SiC таъсир мерасонанд, нест мекунанд. Блоки графити коркардшуда бо этаноли беоб ва оби тозашуда шуста мешавад ва сипас дар танӯр дар ҳарорати 100 ° C барои хушк кардан ҷойгир карда мешавад. Ниҳоят, субстрати графитӣ дар минтақаи ҳарорати асосии танӯри қубурӣ барои таҳшиншавии SiC ҷойгир карда мешавад. Диаграммаи схематикии системаи рехтани бухори химиявй дар расми 1 нишон дода шудааст.
ДарСарпӯши CVD SiCба воситаи микроскопияи электронй барои тахлили андоза ва зичии заррахои он мушохида карда шуд. Илова бар ин, суръати рехтани қабати SiC аз рӯи формулаи зерин ҳисоб карда шуд: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC=Меъёри пасандозҳо; м2–массаи намунаи пӯшиш (мг); m1 – массаи субстрат (мг); Масоҳати S-саҳифаи субстрат (мм2); t-ваќти љойгирї (h). CVD-SiC нисбатан мураккаб аст ва ин равандро метавон ба таври зайл ҷамъбаст кард: дар ҳарорати баланд МТС аз таҷзияи гармӣ мегузарад ва молекулаҳои хурди манбаи карбон ва манбаи кремнийро ташкил медиҳанд. Молекулаҳои хурди манбаи карбон асосан CH3, C2H2 ва C2H4 ва молекулаҳои хурди манбаи кремний асосан SiCI2, SiCI3 ва ғайраро дар бар мегиранд; ин манбаи карбон ва манбаи кремний молекулаҳои хурд баъдан тавассути гази интиқолдиҳанда ва гази ҳалкунанда ба сатҳи субстрати графит интиқол дода мешаванд ва он гоҳ ин молекулаҳои хурд дар сатҳи субстрат дар шакли адсорбсия адсорб мешаванд ва пас аз он дар байни молекулаҳои хурд реаксияҳои кимиёвӣ ба амал меоянд, ки қатраҳои хурдро ба вуҷуд меоранд ва қатраҳо низ тадриҷан афзоиш меёбанд. бо ташаккули маҳсулоти иловагии мобайнӣ (газ HCl); Вақте ки ҳарорат то 1000 ℃ боло меравад, зичии қабати SiC хеле беҳтар мешавад. Мумкин аст, ки аксари рӯйпӯшҳо аз донаҳои SiC (ҳаҷмаш тақрибан 4мкм) иборатанд, аммо баъзе нуқсонҳои нахдори SiC низ пайдо мешаванд, ки ин нишон медиҳад, ки афзоиши самти SiC дар ин ҳарорат ҳанӯз вуҷуд дорад ва рӯйпӯш ҳанӯз ба қадри кофӣ зич нест. Вақте ки ҳарорат то 1100 ℃ боло меравад, дидан мумкин аст, ки қабати SiC хеле зич аст ва нуқсонҳои нахдор SiC комилан аз байн рафтаанд. Сарпӯш аз зарраҳои қатрашакли SiC бо диаметри тақрибан 5 ~ 10 мкм иборат аст, ки бо ҳам зич муттаҳид шудаанд. Сатҳи зарраҳо хеле ноҳамвор аст. Он аз донаҳои бешумори нано-миқёси SiC иборат аст. Дар асл, раванди афзоиши CVD-SiC дар 1100 ℃ интиқоли масса ба назорат гирифта шудааст. Молекулаҳои хурде, ки дар рӯи субстрат адсорб карда шудаанд, барои ядро шудан ва ба донаҳои SiC табдил додани энергия ва вақти кофӣ доранд. Донаҳои SiC яксон қатраҳои калонро ташкил медиҳанд. Дар зери таъсири энергияи сатњ аксари ќатрањо курашакл пайдо мешаванд ва ќатрањо бо њам зич пайваст шуда, ќабати зиччи SiC-ро ташкил медињанд. Вақте ки ҳарорат то 1200 ℃ боло меравад, қабати SiC низ зич аст, аммо морфологияи SiC бисёрқабата мешавад ва сатҳи рӯйпӯш ноҳамвортар мешавад. Вақте ки ҳарорат то 1300 ℃ боло меравад, дар сатҳи субстрати графит миқдори зиёди зарраҳои муқаррарии сферикӣ бо диаметри тақрибан 3 мкм пайдо мешаванд. Сабаб дар он аст, ки дар ин харорат SiC ба ядрои фазаи газ табдил ёфтааст ва суръати таззияи МТС хеле тез аст. Молекулаҳои хурд реаксия карда, ядроӣ карда, донаҳои SiC-ро ба вуҷуд меоранд, то онҳо дар сатҳи субстрат адсорбсия шаванд. Пас аз он ки донаҳо заррачаҳои курашаклро ташкил медиҳанд, онҳо ба поён меафтанд ва дар ниҳоят ба рӯйпӯши зарраҳои фуҷури SiC бо зичии паст меафтанд. Аён аст, ки 1300 ℃ наметавонад ҳамчун ҳарорати ташаккули қабати зиччи SiC истифода шавад. Муқоисаи ҳамаҷониба нишон медиҳад, ки агар қабати зиччи SiC омода карда шавад, ҳарорати оптималии таҳшиншавии CVD 1100 ℃ аст.
Дар расми 3 суръати таҳшиншавии қабатҳои CVD SiC дар ҳарорати гуногуни таҳшин нишон дода шудааст. Бо баланд шудани ҳарорати таҳшин, суръати таҳшиншавии қабати SiC тадриҷан коҳиш меёбад. Меъёри таҳшиншавӣ дар ҳарорати 900°С 0,352 мг·соат-1/мм2 буда, афзоиши самти нахҳо ба суръати тезтарини таҳшиншавӣ оварда мерасонад. Сатҳи таҳшиншавии рӯйпӯш бо зичии баландтарин 0,179 мг·соат-1/мм2 мебошад. Аз сабаби таҳшиншавии баъзе заррачаҳои SiC суръати таҳшиншавӣ дар ҳарорати 1300°С пасттарин буда, ҳамагӣ 0,027 мг·с-1/мм2 мебошад. Хулоса: Ҳарорати беҳтарини ҷойгиркунии CVD 1100 ℃ аст. Ҳарорати паст ба афзоиши самти SiC мусоидат мекунад, дар ҳоле ки ҳарорати баланд SiC боиси таҳшиншавии буғ мегардад ва боиси пӯшидани камёфт мегардад. Бо баланд шудани ҳарорати таҳшин, суръати пошиданиСарпӯши CVD SiCтадричан кам мешавад.
Вақти фиристодан: май-26-2025