Kí ni ìbòrí CVD SiC?
Ìdásílẹ̀ afẹ́fẹ́ kẹ́míkà (CVD) jẹ́ ìlànà ìdàsílẹ̀ afẹ́fẹ́ tí a ń lò láti ṣe àwọn ohun èlò líle tí ó ní ìwẹ̀nùmọ́ gíga. Ìlànà yìí ni a sábà máa ń lò ní pápá ìṣelọ́pọ́ semiconductor láti ṣẹ̀dá àwọn fíìmù tín-ín-rín lórí ojú àwọn wafers. Nígbà tí a ń ṣe ìpèsè silicon carbide láti ọwọ́ CVD, a máa ń fi ohun èlò tí ó ń yí padà hàn sí ọ̀kan tàbí jù bẹ́ẹ̀ lọ, èyí tí ó máa ń ṣe àtúnṣe kẹ́míkà lórí ojú substrate láti fi àwọn ohun èlò carbide silicon tí a fẹ́ pamọ́ sí. Láàrín ọ̀pọ̀lọpọ̀ ọ̀nà fún ṣíṣe àwọn ohun èlò carbide silicon, àwọn ọjà tí a pèsè nípasẹ̀ ìdàsílẹ̀ afẹ́fẹ́ kẹ́míkà ní ìṣọ̀kan àti ìwẹ̀nùmọ́ gíga, ọ̀nà yìí sì ní agbára ìṣàkóso iṣẹ́ tó lágbára. Àwọn ohun èlò CVD silicon carbide ní àkópọ̀ àrà ọ̀tọ̀ ti àwọn ohun-ìní ooru, iná mànàmáná àti kẹ́míkà tó dára, èyí tó mú kí wọ́n dára fún lílò nínú ilé iṣẹ́ semiconductor níbi tí a ti nílò àwọn ohun èlò tó ga. Àwọn ohun èlò CVD silicon carbide ni a lò fún àwọn ohun èlò ìfọṣọ, ohun èlò MOCVD, ohun èlò Si epitaxial àti ohun èlò epitaxial SiC, ohun èlò ìṣiṣẹ́ ooru kíákíá àti àwọn pápá mìíràn.
Àpilẹ̀kọ yìí dá lórí ṣíṣàyẹ̀wò dídára àwọn fíìmù tín-ín-rín tí a gbìn ní àwọn iwọn otutu ilana tó yàtọ̀ síra nígbà tí a ń ṣeIbora CVD SiC, kí a lè yan iwọn otutu ilana ti o yẹ julọ. Idanwo naa lo graphite gẹgẹbi substrate ati trichloromethylsilane (MTS) gẹgẹbi gaasi orisun iṣe. A fi ibora SiC pamọ nipasẹ ilana CVD ti titẹ kekere, ati micromorphology tiIbora CVD SiCA ṣe àkíyèsí rẹ̀ nípa ṣíṣàyẹ̀wò ohun èlò amúṣẹ́ẹ̀rọ elekitironi láti ṣàyẹ̀wò ìwọ̀n ìṣètò rẹ̀.
Nítorí pé ìwọ̀n otútù ojú ilẹ̀ ti graphite ga gidigidi, a ó yọ gaasi àárín kúrò tí a ó sì tú u jáde láti inú ilẹ̀ substrate, níkẹyìn C àti Si tí ó kù lórí ilẹ̀ substrate náà yóò ṣẹ̀dá SiC ìpele líle láti ṣẹ̀dá ìbòrí SiC. Gẹ́gẹ́ bí ìlànà ìdàgbàsókè CVD-SiC tí a kọ sókè yìí, a lè rí i pé ìwọ̀n otútù yóò ní ipa lórí ìtànkálẹ̀ gaasi, ìbàjẹ́ MTS, ìṣẹ̀dá àwọn ìṣàn omi àti ìyọkúrò àti ìtújáde gaasi àárín, nítorí náà ìwọ̀n otútù ìtújáde yóò kó ipa pàtàkì nínú ìbòrí SiC. Ìwòye kékeré ti ìbòrí náà ni ìfarahàn tí ó rọrùn jùlọ ti ìwọ̀n tí ìbòrí náà ní. Nítorí náà, ó ṣe pàtàkì láti kẹ́kọ̀ọ́ nípa ipa ti àwọn ìwọ̀n otútù ìtújáde oríṣiríṣi lórí ìwòye kékeré ti ìbòrí CVD SiC. Níwọ́n ìgbà tí MTS lè jẹrà kí ó sì fi àwọ̀ SiC pamọ́ láàrín 900~1600℃, ìdánwò yìí yan àwọn ìwọ̀n otútù ìpamọ́ márùn-ún ti 900℃, 1000℃, 1100℃, 1200℃ àti 1300℃ fún ìmúrasílẹ̀ àwọ̀ SiC láti ṣe àyẹ̀wò ipa ìwọ̀n otútù lórí àwọ̀ CVD-SiC. Àwọn pàrámítà pàtó ni a fihàn nínú Táblì 3. Àwòrán 2 fi àwọ̀ oníhò tí a fi àwọ̀ CVD-SiC ṣe tí a gbìn ní àwọn ìwọ̀n otútù ìpamọ́ ọ̀tọ̀ọ̀tọ̀ hàn.
Nígbà tí ìwọ̀n otútù ìfipamọ́ bá jẹ́ 900℃, gbogbo SiC yóò dàgbà sí àwọn ìrísí okùn. A lè rí i pé ìwọ̀n ìlà okùn kan jẹ́ nǹkan bí 3.5μm, ìpíndọ́gba ìrísí rẹ̀ sì jẹ́ nǹkan bí 3 (<10). Jù bẹ́ẹ̀ lọ, ó ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà nano-SiC, nítorí náà ó jẹ́ ti ìrísí SiC polycrystalline kan, èyí tí ó yàtọ̀ sí àwọn nanowires SiC àtijọ́ àti irùngbọ̀n SiC kan ṣoṣo. SiC okùn yìí jẹ́ àbùkù ìrísí tí àwọn ìlànà ìṣiṣẹ́ tí kò bójú mu ń fà. A lè rí i pé ìrísí ìrísí SiC yìí jẹ́ aláìlágbára, àti pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ ihò ló wà láàárín SiC okùn náà, àti pé ìwọ̀n rẹ̀ kéré gan-an. Nítorí náà, ìwọ̀n otútù yìí kò yẹ fún ìpèsè àwọn ìrísí SiC tí ó nípọn. Lọ́pọ̀ ìgbà, àwọn àbùkù ìrísí SiC okùn náà jẹ́ nítorí ìwọ̀n otútù ìfipamọ́ tí ó kéré jù. Ní ìwọ̀n otútù tí ó kéré jù, àwọn molikula kékeré tí a fà mọ́ ojú ilẹ̀ náà ní agbára díẹ̀ àti agbára ìṣíkiri tí kò dára. Nítorí náà, àwọn molikula kékeré máa ń ṣí lọ sí ilẹ̀ tí ó kéré jùlọ tí kò ní agbára láti inú àwọn ọkà SiC (bíi orí ọkà). Ìdàgbàsókè ìtọ́sọ́nà tí ń bá a lọ nígbẹ̀yìn-gbẹ́yín yóò ṣẹ̀dá àbùkù ìṣẹ̀dá SiC oní-fííbà.
Igbaradi ti Aṣọ CVD SiC:
Àkọ́kọ́, a gbé ohun èlò ìfọ́mọ́ graphite sínú iná ààrò onígbóná gíga, a sì tọ́jú rẹ̀ sí 1500℃ fún wákàtí kan nínú afẹ́fẹ́ Ar láti yọ eérú kúrò. Lẹ́yìn náà, a gé ohun èlò ìfọ́mọ́ graphite sí 15x15x5mm, a sì fi 1200-mesh sandpaper ṣe ojú block graphite náà láti mú àwọn ihò ojú tí ó ní ipa lórí ìfọ́mọ́ SiC kúrò. A fi ethanol tí kò ní omi àti omi tí a ti yọ kúrò fọ graphite tí a tọ́jú náà, a sì fi sínú ààrò ní 100℃ fún gbígbẹ. Níkẹyìn, a gbé ohun èlò ìfọ́mọ́ graphite sí agbègbè ìgbóná pàtàkì ti trube trube fún ìfọ́mọ́ SiC. Àwòrán ìṣàpẹẹrẹ ti ètò ìfọ́mọ́ èérún kẹ́míkà hàn ní Àwòrán 1.
ÀwọnIbora CVD SiCA ṣe akiyesi rẹ̀ nípa ṣíṣàyẹ̀wò ohun èlò amúṣẹ́ẹ̀rọ elekitironi láti ṣàyẹ̀wò ìwọ̀n àti ìwọ̀n pàǹtíkì rẹ̀. Ní àfikún, a ṣírò ìwọ̀n ìfipamọ́ ti ìbòrí SiC gẹ́gẹ́ bí ìlànà tó wà ní ìsàlẹ̀ yìí: VSiC=(m2-m1)/(Sxt)x100% VSiC=Ìwọ̀n ìfipamọ́; m2–ìwọ̀n àyẹ̀wò ìbòrí (mg); m1–ìwọ̀n ìpìlẹ̀ (mg); Agbègbè ojú S ti substrate (mm2); t-àkókò ìfipamọ́ (h). CVD-SiC jẹ́ ohun tó díjú díẹ̀, a sì lè ṣàkópọ̀ ìlànà náà báyìí: ní ìwọ̀n otútù gíga, MTS yóò fara da ìbàjẹ́ ooru láti ṣẹ̀dá orísun erogba àti orísun silicon kékeré. Àwọn molecule kékeré orísun erogba ní CH3, C2H2 àti C2H4 ní pàtàkì, àti àwọn molecule kékeré orísun silicon ní pàtàkì ní SiCI2, SiCI3, àti bẹ́ẹ̀ bẹ́ẹ̀ lọ; àwọn molecule kékeré orísun erogba àti orísun silicon wọ̀nyí ni a ó gbé lọ sí ojú ilẹ̀ graphite substrate nípasẹ̀ gaasi agbérù àti gaasi tí ó ń di omi, lẹ́yìn náà ni àwọn molecule kékeré wọ̀nyí yóò wọ orí ilẹ̀ substrate náà ní ìrísí adsorption, lẹ́yìn náà ni àwọn ìhùwàsí kẹ́míkà yóò wáyé láàrín àwọn molecule kékeré láti ṣẹ̀dá àwọn droplets kékeré tí ó ń dàgbà díẹ̀díẹ̀, àwọn droplets náà yóò sì dàpọ̀ mọ́ ara wọn, ìṣesí náà yóò sì wà pẹ̀lú ìṣẹ̀dá àwọn ọjà àárín (gaasi HCl); Nígbà tí ìwọ̀n otútù bá ga sí 1000 ℃, ìwọ̀n ìbòrí SiC náà yóò sunwọ̀n sí i gidigidi. A lè rí i pé ọ̀pọ̀lọpọ̀ ìbòrí náà jẹ́ ti àwọn ọkà SiC (tó tó 4μm ní ìwọ̀n), ṣùgbọ́n a tún rí àwọn àbùkù SiC onífọ́rọ́, èyí tó fi hàn pé ìdàgbàsókè ìtọ́sọ́nà ti SiC ṣì wà ní ìwọ̀n otútù yìí, ìbòrí náà kò sì tíì nípọn tó. Nígbà tí ìwọ̀n otútù bá ga sí 1100 ℃, a lè rí i pé ìbòrí SiC náà nípọn púpọ̀, àwọn àbùkù SiC onífọ́rọ́ sì ti pòórá pátápátá. Ìbòrí náà jẹ́ ti àwọn èròjà SiC onírísí droplet pẹ̀lú ìwọ̀n tó tó 5~10μm, tí a so pọ̀ mọ́ra dáadáa. Ojú àwọn èròjà náà ní lílágbára púpọ̀. Ó ní ọ̀pọ̀lọpọ̀ èròjà SiC oníwọ̀n nano. Ní gidi, ìlànà ìdàgbàsókè CVD-SiC ní 1100 ℃ ti di ìṣàkóso ìyípadà ibi-pupọ. Àwọn èròjà kéékèèké tí a fà mọ́ ojú ilẹ̀ náà ní agbára àti àkókò tó láti nucleate àti láti dàgbàsókè sí àwọn èròjà SiC. Àwọn èròjà SiC náà máa ń ṣẹ̀dá àwọn ìṣàn omi ńlá. Lábẹ́ ìṣiṣẹ́ agbára ojú ilẹ̀, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn ìṣàn omi náà máa ń farahàn bí onígun mẹ́rin, a sì máa ń so àwọn ìṣàn omi náà pọ̀ dáadáa láti ṣẹ̀dá ìbòrí SiC tó nípọn. Nígbà tí ìwọ̀n otútù bá ga sí 1200℃, ìbòrí SiC náà máa ń le koko, ṣùgbọ́n ìrísí SiC máa ń di onígun púpọ̀ àti ojú ìbòrí náà máa ń hàn gbangba pé ó le koko. Nígbà tí ìwọ̀n otútù bá pọ̀ sí 1300℃, ọ̀pọ̀lọpọ̀ àwọn èròjà onígun déédé pẹ̀lú ìwọ̀n tó tó 3μm ni a rí lórí ojú ilẹ̀ onígun graphite. Èyí jẹ́ nítorí pé ní ìwọ̀n otútù yìí, a ti yípadà SiC sí ìpele gaasi, ìwọ̀n ìbàjẹ́ MTS sì yára gan-an. Àwọn mọ́líkúùlù kékeré ti ṣe àtúnṣe àti ti yípo láti ṣẹ̀dá àwọn èròjà SiC kí wọ́n tó di mọ́ ojú ilẹ̀ onígun mẹ́rẹ̀ẹ̀rin. Lẹ́yìn tí àwọn èròjà bá ṣẹ̀dá àwọn èròjà onígun mẹ́rẹ̀ẹ̀rin, wọ́n á ṣubú sí ìsàlẹ̀, èyí tó máa yọrí sí ìbòrí SiC tí kò ní ìwọ̀n tó dára. Dájúdájú, a kò le lo 1300℃ gẹ́gẹ́ bí ìwọ̀n otútù tí ìbòrí SiC dídín. Àfiwéra pípé fihàn pé tí a bá fẹ́ pèsè ìbòrí SiC dídín, ìwọ̀n otútù CVD tí ó dára jùlọ jẹ́ 1100℃.
Àwòrán 3 fi ìwọ̀n ìfipamọ́ àwọn ìbòrí CVD SiC hàn ní àwọn ìwọ̀n ìfipamọ́ tó yàtọ̀ síra. Bí ìwọ̀n ìfipamọ́ náà ṣe ń pọ̀ sí i, ìwọ̀n ìfipamọ́ ti ìbòrí SiC náà ń dínkù díẹ̀díẹ̀. Ìwọ̀n ìfipamọ́ ní 900°C jẹ́ 0.352 mg·h-1/mm2, ìdàgbàsókè ìtọ́sọ́nà àwọn okùn náà sì ń yọrí sí ìwọ̀n ìfipamọ́ tó yára jùlọ. Ìwọ̀n ìfipamọ́ ti ìbòrí pẹ̀lú ìwọ̀n tó ga jùlọ jẹ́ 0.179 mg·h-1/mm2. Nítorí ìfipamọ́ àwọn èròjà SiC kan, ìwọ̀n ìfipamọ́ ní 1300°C ni èyí tó kéré jùlọ, 0.027 mg·h-1/mm2 nìkan. Ìparí: Iwọ̀n otutu CVD tó dára jùlọ ni 1100℃. Iwọ̀n otutu tó kéré ń mú kí SiC dàgbà sí i, nígbàtí iwọ̀n otutu tó ga ń mú kí SiC mú kí ìtújáde èéfín jáde, èyí sì ń mú kí ìtújáde náà ṣókùnkùn. Pẹ̀lú ìbísí iwọ̀n otutu ìtújáde, iwọ̀n ìtújáde ...Ibora CVD SiCdíẹ́díẹ̀díẹ̀ ló ń dínkù.
Àkókò ìfìwéránṣẹ́: May-26-2025