CVD SiC каплау нәрсә ул?
Химик пар парламенты (CVD) - югары чисталыклы каты материаллар җитештерү өчен кулланылган вакуум чүпләү процессы. Бу процесс ярымүткәргеч җитештерү өлкәсендә вафер өслегендә нечкә фильмнар формалаштыру өчен еш кулланыла. CVD тарафыннан кремний карбидын әзерләү процессында субстрат бер яки берничә үзгәрүчән прекурсорга дучар була, алар субстрат өслегендә химик реакция ясыйлар, кремний карбид чыганакларын урнаштыралар. Кремний карбид материалларын әзерләү өчен күп ысуллар арасында химик пар парламенты белән әзерләнгән продуктлар бертөрлелеккә һәм чисталыкка ия, һәм бу ысул процесс белән идарә итүчәнлеккә ия. CVD кремний карбид материаллары искиткеч җылылык, электр һәм химик үзлекләрнең уникаль комбинациясенә ия, аларны югары үткәргеч материаллар кирәк булган ярымүткәргеч тармагында куллану өчен бик уңайлы итә. CVD кремний карбид компонентлары эфир җиһазларында, MOCVD җиһазларында, Si эпитаксиаль җиһазларда һәм SiC эпитаксиаль җиһазларда, тиз җылылык эшкәртү җиһазларында һәм башка өлкәләрдә киң кулланыла.
Бу мәкалә әзерләнгән вакытта төрле процесс температурасында үскән нечкә фильмнарның сыйфатын анализлауга юнәлтелгәнCVD SiC каплау, иң туры килгән процесс температурасын сайлау өчен. Эксперимент графитны субстрат һәм трихлорометилсилан (МТС) реакция чыганагы газы итеп куллана. SiC каплавы түбән басымлы CVD процессы, һәм микроморфологиясе белән урнаштырылганCVD SiC каплауструктур тыгызлыгын анализлау өчен электрон микроскопияне сканерлау белән күзәтелә.
Графит субстратының өслек температурасы бик югары булганлыктан, арадаш газ дезорбизацияләнәчәк һәм субстрат өслегеннән чыгарылачак, һәм ниһаять, субстрат өслегендә калган C һәм Si SiC капламасын формалаштыру өчен каты SiC фазасын барлыкка китерәчәк. Aboveгарыда күрсәтелгән CVD-SiC үсеш процессы буенча, температураның газ диффузиясенә, МТСның бозылуына, тамчыларның барлыкка килүенә һәм арадаш газның дезорпциясенә һәм агып чыгуына тәэсир итәчәген күреп була, шуңа күрә температура SiC каплау морфологиясендә төп роль уйный. Микроскопик морфология - каплау тыгызлыгының иң интуитив күренеше. Шуңа күрә, төрле температураның CVD SiC каплау микроскопик морфологиясенә тәэсирен өйрәнергә кирәк. МТС 900 ~ 1600 between арасында SiC каплавын таркатырга һәм урнаштыра алганга, бу эксперимент CVD-SiC капламасына температураның тәэсирен өйрәнү өчен SiC капламасын әзерләү өчен 900 ℃, 1000 ℃, 1100 ℃, 1200 ℃ һәм 1300 of температурасын сайлый. Конкрет параметрлар 3-нче таблицада күрсәтелгән. 2-нче рәсемдә төрле температурада үскән CVD-SiC каплау микроскопик морфологиясе күрсәтелгән.
Чүпләү температурасы 900 When булганда, барлык SiC җепсел формаларына үсә. Бер җепселнең диаметры якынча 3,5μм, һәм аның аскы өлеше якынча 3 (<10). Моннан тыш, ул сансыз нано-SiC кисәкчәләреннән тора, шуңа күрә ул поликристалл SiC структурасына керә, ул традицион SiC нановирларыннан һәм бер кристалл SiC камчыларыннан аерылып тора. Бу җепселле SiC - акылсыз процесс параметрлары аркасында килеп чыккан структур кимчелек. Бу SiC каплау структурасы чагыштырмача иркен, һәм җепселле SiC арасында күп санлы күзәнәкләр бар, тыгызлыгы бик түбән. Шуңа күрә бу температура тыгыз SiC капламнарын әзерләү өчен яраксыз. Гадәттә, җепселле SiC структур җитешсезлекләре бик түбән температура аркасында килеп чыга. Түбән температурада субстрат өслегендә урнашкан кечкенә молекулалар түбән энергиягә һәм начар миграция сәләтенә ия. Шуңа күрә кечкенә молекулалар күченеп, SiC бөртекләренең иң түбән өслегендәге энергиягә үсәләр (мәсәлән, ашлык очлары). Даими юнәлешле үсеш ахыр чиктә җепле SiC структур җитешсезлекләрен барлыкка китерә.
CVD SiC каплау әзерләү:
Беренчедән, графит субстрат югары температуралы вакуум миченә урнаштырыла һәм көлне чыгару өчен Ar атмосферасында 1500 at 1 сәгатьтә саклана. Аннары графит блок 15х15х5 мм блокка киселә, һәм графит блокның өслеге 1200 меш сандугач белән бизәлгән, SiC чүплегенә йогынты ясаучы өслек күзәнәкләрен бетерү өчен. Чистартылган графит блок сусыз этанол һәм дистилляцияләнгән су белән юыла, аннары киптерү өчен 100 at мичтә урнаштырыла. Ниһаять, графит субстрат SiC чүпләү өчен трубка миченең төп температура зонасына урнаштырылган. Химик парларны туплау системасының схематик схемасы 1 нче рәсемдә күрсәтелгән.
.Әр сүзнеңCVD SiC каплауаның кисәкчәләренең зурлыгын һәм тыгызлыгын анализлау өчен электрон микроскопияне сканерлау белән күзәтелде. Моннан тыш, SiC каплауның чүпләнү дәрәҗәсе түбәндәге формула буенча исәпләнде: VSiC = (m2-m1) / (Sxt) x100% VSiC = Чокыр ставкасы; м2 - каплау үрнәге массасы (мг); м1 - субстратның массасы (мг); Субстратның S-өслеге мәйданы (мм2); т-чүпләү вакыты (з). CVD-SiC чагыштырмача катлаулы, һәм процессны түбәндәгечә гомумиләштереп була: югары температурада МТС җылылык бүленеше кичерәчәк, углерод чыганагы һәм кремний чыганагы кечкенә молекулалар. Углерод чыганагы кечкенә молекулаларга, нигездә, CH3, C2H2 һәм C2H4 керә, һәм кремний чыганагы кечкенә молекулаларга нигездә SiCI2, SiCI3 һ.б. керә; бу углерод чыганагы һәм кремний чыганагы кечкенә молекулалар графит субстрат өслегенә ташучы газ һәм эретелгән газ белән җибәреләчәк, аннары бу кечкенә молекулалар субстрат өслегендә adsorbsion формасында adsorbsion ясалачак, аннары кечкенә молекулалар арасында химик реакцияләр әкренләп үсәчәк, һәм тамчылар шулай ук кушылырлар (HCl); Температура 1000 to кадәр күтәрелгәч, SiC каплау тыгызлыгы яхшыра. Күрергә була, каплауның күп өлеше SiC бөртекләреннән тора (якынча 4μм зурлыкта), ләкин кайбер җепселле SiC җитешсезлекләре дә табыла, бу бу температурада SiCның юнәлешле үсеше барлыгын күрсәтә, һәм каплау әле җитәрлек тыгыз түгел. Температура 1100 to күтәрелгәч, SiC каплавының бик тыгыз булуын, җепселле SiC җитешсезлекләренең бөтенләй юкка чыгуын күрергә мөмкин. Катлам тамчы формасындагы SiC кисәкчәләреннән тора, диаметры якынча 5 ~ 10μm, алар тыгыз кушылган. Кисәкчәләрнең өслеге бик тупас. Ул сансыз нано масштаблы SiC бөртекләреннән тора. Чынлыкта, CVD-SiC 1100 at үсеш процессы массакүләм тапшыру контроленә әйләнде. Субстрат өслегендә урнаштырылган кечкенә молекулалар SiC бөртекләренә нуклеяцияләнү һәм үсү өчен җитәрлек энергия һәм вакытка ия. SiC бөртекләре бертөрле зур тамчылар ясыйлар. Surfaceир өстендәге энергия тәэсирендә тамчыларның күбесе сферик булып күренәләр, һәм тамчылар тыгыз кушылып тыгыз SiC капламасын барлыкка китерәләр. Температура 1200 to кадәр күтәрелгәч, SiC капламы да тыгыз, ләкин SiC морфологиясе күп кырлы була һәм каплау өслеге катырак күренә. Температура 1300 to кадәр күтәрелгәч, графит субстрат өслегендә диаметры якынча 3μм булган күп санлы сферик кисәкчәләр табыла. Чөнки бу температурада SiC газ фазасы нуклеяциясенә әверелде, һәм МТСның таркалу тизлеге бик тиз. Кечкенә молекулалар реакция ясап, субстрат өслегендә рекламаланганчы SiC бөртекләрен барлыкка китерделәр. Бөртекләр сферик кисәкчәләр барлыкка килгәннән соң, алар түбәнгә төшәчәкләр, ахыр чиктә начар тыгызлыктагы SiC кисәкчәләре каплануга китерәләр. Билгеле, 1300 d тыгыз SiC каплау температурасы буларак кулланылмый. Комплекслы чагыштыру шуны күрсәтә: тыгыз SiC капламасы әзерләнергә тиеш булса, оптималь CVD чүпләү температурасы 1100 is.
3 нче рәсемдә төрле температурада CVD SiC капламаларының чүпләнү дәрәҗәсе күрсәтелгән. Чүлмәк температурасы арта барган саен, SiC каплауның чүпләнү темплары әкренләп кими. 900 ° C температурада 0,352 мг · с-1 / мм2, һәм җепселләрнең юнәлешле үсүе иң тиз тизләнүгә китерә. Иң тыгызлыгы булган каплауның чокыры 0,179 мг · с-1 / мм2. Кайбер SiC кисәкчәләре чүпләнү аркасында, 1300 ° C температура иң түбән, бары тик 0,027 мг · с-1 / мм2. Йомгаклау: Иң яхшы CVD чүпләү температурасы 1100 ℃. Түбән температура SiC-ның юнәлешле үсешенә ярдәм итә, ә югары температура SiC-ның пар парламенты барлыкка килүенә китерә һәм сирәк каплауга китерә. Чүлмәк температурасының күтәрелүе белән, чүпләнү тизлегеCVD SiC каплауәкренләп кими.
Пост вакыты: 26-2025 май