化學(xué)氣相沉積制備碳化硅過(guò)程的數(shù)值模擬.pdf

1、碩士學(xué)位論文化學(xué)氣相沉積制備碳化硅過(guò)程的數(shù)值模擬NumericalSimulationoftheChemicalVaporDepositionProcess0fSmconCarbide作者姓名：委蕉麼學(xué)科、專業(yè)：他堂王猩學(xué)號(hào)：21007169指導(dǎo)教師：趙塞昌教援完成日期：20135大連理工大學(xué)DalianUniversityofTechnology大連理工大學(xué)碩士學(xué)位論文摘要寬帶隙半導(dǎo)體材料碳化硅由于其優(yōu)越的性能，被認(rèn)為是制備高溫、高頻

2、和大功率器件的理想材料。目前，制備高質(zhì)量碳化硅主要采用化學(xué)氣相沉積法。由于沉積過(guò)程復(fù)雜，影響沉積速率的因素較多，通過(guò)傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)方法優(yōu)化和改進(jìn)沉積過(guò)程昂貴且費(fèi)時(shí)。利用計(jì)算機(jī)對(duì)化學(xué)氣相沉積法制備碳化硅過(guò)程進(jìn)行模擬，不僅可以縮短工藝參數(shù)的優(yōu)化周期、降低成本，還可以深入理解沉積過(guò)程，對(duì)沉積過(guò)程的實(shí)驗(yàn)研究具有重要的指導(dǎo)意義。本文耦合流體流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)、化學(xué)反應(yīng)等物理模型，建立了化學(xué)氣相沉積法制備碳化硅過(guò)程的三維模型。使用商用計(jì)算流體力學(xué)軟件Flu

3、ent，對(duì)以H2為載氣，以SiH4和C3H8作為反應(yīng)氣體，水平熱壁式化學(xué)氣相沉積反應(yīng)器中制備碳化硅的過(guò)程進(jìn)行了仿真模擬，并對(duì)沉積過(guò)程的速控步驟進(jìn)行了分析，研究了基座高度、C／Si比、氣體流速、傾斜基座壁面等參數(shù)對(duì)生長(zhǎng)速率的影響，所得結(jié)果主要如下：(1)高溫下H2刻蝕現(xiàn)象顯著，溫度越高，刻蝕速率越大，而且Si的刻蝕速率大于C的刻蝕速率。(2)沉積過(guò)程中硅沉積源主要為Sill2和Si，碳沉積源主要為C2H2和Si2C，沉積速率由碳組分的沉積

4、控制。(3)傳質(zhì)阻力大于反應(yīng)阻力，沉積過(guò)程速控步驟為質(zhì)量輸運(yùn)步驟。(4)降低基座高度有利于沉積。(5)氣體流量對(duì)沉積均勻性有重要影響，而且基座高度越低，得到均勻沉積時(shí)的氣體流量越大，生長(zhǎng)速率越高。(6)增大入121C3H8流量提高C／Si比，基座前端的生長(zhǎng)速率增長(zhǎng)較大，基座末端的生長(zhǎng)速率增長(zhǎng)較小，甚至出現(xiàn)隨C／Si增大而減小的情況，這是由于前端生長(zhǎng)速率較大，造成源氣體的嚴(yán)重消耗。(7)將基座壁面由水平改為傾斜，可提高基座末端的生長(zhǎng)速率。