Химическая кинетика


Для выращивания эпитаксиального кремния используются четыре кремнийсодержащих реагента. Это тетрахлорид кремния (SiCl4), трихлорсилан (SiHCl3), дихлорсилан (SiH2Cl2) и силан (SiH4). Тетрахлорид кремния изучен лучше других и наиболее широко используется в производстве.

На примере тетрахлорида кремния рассмотрим химические процессы, протекающие в реакторе. Суммарная реакция может быть классифицирована как водородное восстановление Si из SiH4:

SiCl4газ+ 2H2газSiтв+ 4HClгаз.

Рассмотрим ряд промежуточных реакций. Сначала определим константы равновесия каждой возможной реакции в системе Si-Cl-H, а также парциального давления каждого газа в интересующем нас диапазоне. При расчете констант равновесия получено 14 различных соединений, существующих в равновесии с твердым кремнием. На практике многими из них можно пренебречь, так как их парциальное давление < 0,1Па.

Эпитаксиальный процесс не всегда описывается равновесной реакцией. Поэтому, расчет равновесной термодинамики указывает лишь на наиболее вероятные реакции. Для определения соединений, реально присутствующих в реакторе, проводили измерения с использованием ИК-спектроскопии, масс-спектроскопии и рамановской спектроскопии.

В среде SiCl4 + 2H2 при температуре 1200 градусов Цельсия было обнаружено четыре соединения.

Реакции, протекающие в реакторе:

SiCl4 + H2 SiHCl3 + HCl
SiCl3 + H2 SiH2Cl2 + HCl
SiH2Cl2 SiCl2 + H2
SiHCl3 SiCl2 + HCl
SiCl2 + H2 Si + 2HCl

Все указанные реакции обратимые, и, следовательно, при соответствующих условиях скорость роста может стать отрицательной, т.е. начнется процесс травления.

Наиболее важный вопрос - вопрос о зависимости скорости роста от температуры. При высоких и низких температурах скорость роста имеет отрицательные значения.

Это показано на следующем рисунке:

Зависимость скорости роста от температуры при нанесении кремния
химическим осаждением из парогазовой фазы.



Дата добавления: 2020-11-18; просмотров: 335;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.008 сек.