CVD SiC örtük näme?
Himiki bug çökdürilmegi (CVD), ýokary arassa gaty materiallary öndürmek üçin ulanylýan wakuum çöketlik prosesi. Bu amal köplenç ýarymgeçiriji önümçilik meýdanynda wafliň üstünde inçe filmleri emele getirýär. CVD tarapyndan kremniy karbid taýýarlanylanda, substrat islenýän kremniý karbid ýataklaryny goýmak üçin substratyň üstünde himiki reaksiýa berýän bir ýa-da birnäçe üýtgäp durýan prekursorlara sezewar bolýar. Silikon karbid materiallaryny taýýarlamagyň köp usullarynyň arasynda himiki bug çökdürilmegi bilen taýýarlanan önümleriň has birmeňzeşligi we arassalygy bar we bu usul güýçli gözegçilik edip bilýär. CVD kremniý karbid materiallary ajaýyp ýylylyk, elektrik we himiki häsiýetleriň özboluşly birleşmesine eýedir we ýokary öndürijilikli materiallar zerur bolan ýarymgeçiriji pudagynda ulanmak üçin örän amatly edýär. CVD kremniy karbid komponentleri eriş enjamlarynda, MOCVD enjamlarynda, Si epitaksial enjamlarda we SiC epitaksial enjamlarda, çalt ýylylyk gaýtadan işleýän enjamlarda we beýleki ugurlarda giňden ulanylýar.
Bu makala, taýýarlyk döwründe dürli proses temperaturalarynda ösdürilip ýetişdirilen inçe filmleriň hilini seljermäge gönükdirilendirCVD SiC örtük, iň amatly proses temperaturasyny saýlamak üçin. Synagda grafit substrat hökmünde we trihlorometilsilan (MTS) reaksiýa çeşmesi gazy hökmünde ulanylýar. SiC örtügi pes basyşly CVD prosesi we mikromorfologiýasy bilen saklanýarCVD SiC örtükgurluş dykyzlygyny seljermek üçin elektron mikroskopiýa arkaly gözden geçirilýär.
Grafit substratyň üstki temperaturasy gaty ýokary bolany üçin, aralyk gaz desorizasiýa ediler we substratyň üstünden çykarylar we ahyrsoňy substratyň üstünde galan C we Si SiC örtügini emele getirmek üçin gaty faza SiC emele getirer. Aboveokardaky CVD-SiC ösüş prosesine görä, temperaturanyň gazyň ýaýramagyna, MTS-iň dargamagyna, damjalaryň emele gelmegine we aralyk gazyň çüýremegine we akmagyna täsir etjekdigini görmek bolýar, şonuň üçin çöketlik temperaturasy SiC örtüginiň morfologiýasynda möhüm rol oýnar. Örtügiň mikroskopik morfologiýasy, örtügiň dykyzlygynyň iň içgin ýüze çykmasydyr. Şonuň üçin dürli çöketlik temperaturalarynyň CVD SiC örtüginiň mikroskopik morfologiýasyna täsirini öwrenmek zerurdyr. MTS 900 ~ 1600 between aralygynda SiC örtügini dargap we goýup bilýändigi sebäpli, bu synag, CVD-SiC örtügine temperaturanyň täsirini öwrenmek üçin SiC örtügini taýýarlamak üçin 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ we 1300 five bäş çöketlik temperaturasyny saýlaýar. Specificörite parametrler 3-nji tablisada görkezilýär. 2-nji suratda dürli çöketlik temperaturalarynda ösýän CVD-SiC örtüginiň mikroskopik morfologiýasy görkezilýär.
Depolýasiýa temperaturasy 900 When bolanda, ähli SiC süýüm şekillerine öwrülýär. Bir süýümiň diametriniň takmynan 3,5μm, aspektiniň gatnaşygy takmynan 3 (<10) bolandygyny görmek bolýar. Mundan başga-da, sansyz nano-SiC bölejiklerinden durýar, şonuň üçin adaty SiC nanowirlerinden we bir kristal SiC pyçaklaryndan tapawutlanýan polikristally SiC gurluşyna degişlidir. Bu süýümli SiC, esassyz proses parametrleri sebäpli dörän gurluş kemçiligi. Bu SiC örtüginiň gurluşynyň birneme gowşakdygyny, süýümli SiC arasynda gözenekleriň köpdügini we dykyzlygynyň gaty pesdigini görmek bolýar. Şonuň üçin bu temperatura dykyz SiC örtükleri taýýarlamak üçin amatly däl. Adatça süýümli SiC gurluş kemçilikleri gaty pes çöketlik sebäpli ýüze çykýar. Pes temperaturada, substratyň üstünde ýerleşdirilen ownuk molekulalar pes energiýa we göçmek ukyby pes. Şonuň üçin kiçi molekulalar göçüp, SiC däneleriniň iň pes ýerüsti erkin energiýasyna (dänäniň ujy ýaly) ösýärler. Üznüksiz ugurly ösüş ahyrsoňy süýümli SiC gurluş kemçiliklerini emele getirýär.
CVD SiC örtügini taýýarlamak:
Ilki bilen, grafit substraty ýokary temperaturaly wakuum peçine ýerleşdirilýär we kül çykarmak üçin Ar atmosferasynda 1500 at 1 sagatda saklanýar. Soňra grafit bloky 15x15x5mm blokda kesilýär we grafit blokunyň üstü SiC-iň çökmegine täsir edýän ýerüsti gözenekleri ýok etmek üçin 1200 mesh çäge kagyzy bilen ýuwulýar. Bejerilen grafit bloky suwuk etanol we distillendirilen suw bilen ýuwulýar we guratmak üçin 100 at peçde goýulýar. Ahyrynda, grafit substrat SiC çökdürilmegi üçin turba peçiniň esasy temperatura zonasyna ýerleşdirildi. Himiki buglary çökdürmek ulgamynyň shemasy 1-nji suratda görkezilýär.
TheCVD SiC örtükbölejikleriniň ululygyny we dykyzlygyny seljermek üçin elektron mikroskopiýa arkaly gözden geçirildi. Mundan başga-da, SiC örtüginiň çöketlik derejesi aşakdaky formula laýyklykda hasaplandy: VSiC = (m2-m1) / (Sxt) x100% VSiC = Depozit derejesi; m2 - örtük nusgasynyň massasy (mg); m1 - substratyň massasy (mg); Substratyň S-üst meýdany (mm2); t-depozit wagty (h). CVD-SiC birneme çylşyrymly we bu prosesi şeýle jemläp bolar: ýokary temperaturada MTS uglerod çeşmesini we kremniý çeşmesiniň ownuk molekulalaryny emele getirmek üçin ýylylyk bölünişini başdan geçirer. Uglerod çeşmesi kiçi molekulalar esasan CH3, C2H2 we C2H4, kremniý çeşmesi kiçi molekulalar esasan SiCI2, SiCI3 we ş.m .; bu uglerod çeşmesi we kremniý çeşmesi ownuk molekulalar soňra daşaýjy gaz we erginli gaz bilen grafit substratyň ýüzüne daşalýar we soňra bu ownuk molekulalar adsorbsiýa görnüşinde substratyň üstünde adsorbsiýa ediler, soňra ownuk molekulalaryň arasynda kem-kemden ösýän kiçijik damjalary emele getirer we damjalar hem birleşer (HCl) emele geler; Temperatura 1000 to çenli ýokarlananda, SiC örtüginiň dykyzlygy ep-esli gowulaşýar. Örtügiň köpüsiniň SiC dänelerinden (takmynan 4μm ululykda) emele gelýändigini görmek bolýar, ýöne käbir süýümli SiC kemçilikleri hem tapylýar, bu bolsa bu temperaturada SiC-iň ugrukdyryjy ösüşiniň bardygyny we örtügiň entek ýeterlik dykyz däldigini görkezýär. Temperatura 1100 to çenli ýokarlananda, SiC örtüginiň gaty dykyzdygyny we süýümli SiC kemçilikleriniň düýbünden ýok bolandygyny görmek bolýar. Örtük, berk birleşdirilen diametri takmynan 5 ~ 10μm damja şekilli SiC bölejiklerinden durýar. Bölejikleriň üstü gaty gödek. Sansyz nano göwrümli SiC dänelerinden durýar. Aslynda, 1100 at derejesinde CVD-SiC ösüş prosesi köpçülikleýin geçiriş gözegçiligine öwrüldi. Substratyň üstünde ýerleşdirilen ownuk molekulalar, SiC dänelerine ýadro we ösmek üçin ýeterlik energiýa we wagt bar. SiC däneleri birmeňzeş uly damjalary emele getirýär. Surfaceerüsti energiýanyň täsiri astynda damjalaryň köpüsi sferik bolup görünýär we damjalar berk birleşdirilip, dykyz SiC örtügini emele getirýär. Temperatura 1200 to çenli ýokarlananda, SiC örtügi hem dykyz bolýar, ýöne SiC morfologiýasy köp hatar bolýar we örtügiň üstü has gödek görünýär. Temperatura 1300 to çenli ýokarlananda, grafit substratyň üstünde takmynan 3μm diametri bolan köp sanly sferik bölejikler tapylýar. Sebäbi bu temperaturada SiC gaz fazasynyň ýadrosyna öwrüldi we MTS-iň dargamagy gaty çalt. Ownuk molekulalar reaksiýa berip, substratyň üstünde ýerleşdirilmänkä SiC dänelerini emele getirýärler. Däneler sferiki bölejikleri emele getirenden soň, aşak düşerler we netijede pes dykyzlygy bilen boş SiC bölejiginiň örtülmegine sebäp bolar. Elbetde, 1300 d dykyz SiC örtüginiň emele getiriji temperaturasy hökmünde ulanylyp bilinmez. Giňişleýin deňeşdirme, dykyz SiC örtügi taýýarlanmaly bolsa, iň oňat CVD çöketlik temperaturasynyň 1100 is bolandygyny görkezýär.
3-nji suratda dürli çöketlik temperaturalarynda CVD SiC örtükleriniň çökdüriliş tizligi görkezilýär. Depolýasiýa temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen, SiC örtüginiň çökdüriliş derejesi kem-kemden peselýär. 900 ° C derejesinde çökdürme derejesi 0,352 mg · h-1 / mm2, süýümleriň ugrukdyrylyşy iň çalt depginine sebäp bolýar. Iň ýokary dykyzlygy bolan örtügiň çöketlik derejesi 0,179 mg · h-1 / mm2. Käbir SiC bölejikleriniň çökmegi sebäpli 1300 ° C derejesinde çöketlik iň pes, diňe 0.027 mg · h-1 / mm2. Netije: Iň oňat CVD çöketlik temperaturasy 1100 is. Pes temperatura SiC-iň ugrukdyryjy ösmegine kömek edýär, ýokary temperatura bolsa SiC-iň bug çökmegine sebäp bolýar we seýrek örtük döredýär. Depolýasiýa temperaturasynyň ýokarlanmagy bilen, depozit derejesiCVD SiC örtükkem-kemden azalýar.
Iş wagty: 26-2025-nji maý