以三氯甲基硅烷(MTS)和H2为前驱体,在沉积温度900～1 050℃,H2和MTS摩尔比为4～20和滞留时间0.4～1 s下,采用化学气相沉积(CVD)工艺研究沉积反应器长径比分别为7∶6和7∶2时的碳化硅(SiC)沉积动力学.结果 发现,不同尺寸反应器中SiC沉积速率随工艺参数变化的规律性差异明显.长径比7∶6的反应器中SiC平均沉积速率随着温度的增加而增加,而长径比7∶2的反应器中SiC平均沉积速率随着温度先增加后降低,且长径比7∶6的沉积反应器中沿程SiC沉积存在多重稳态的特征.不同H2/MTS摩尔比下SiC沉积速率变化规律在两种反应器中基本一致,尽管长径比7∶6的反应器中出现了SiC沿程的多重择优沉积位置,但整体来说H2对SiC沉积的抑制作用远大于反应器尺寸效应所带来的影响.长径比7∶6反应器中SiC平均沉积速率随滞留时间的增加而降低,但沿程沉积速率受反应器尺寸效应并没有出现单调降低的规律;长径比7∶2反应器中SiC平均沉积速率和沿程沉积速率均随滞留时间增加而降低后趋于稳定.利用COMSOL软件对两种长径比反应器的流场和温度场进行了数值模拟分析发现,长径比7∶6的反应器产生明显的径向流速差,而且轴向和径向流速差和温差较大,而长径比7∶2的沉积反应器流场和温度场较为均匀,这种反应器尺寸效应引起的实际工艺参数和理论工艺参数之间的偏差,正是实验中不同长径比反应器中SiC沉积动力学规律差异的原因.
化学气相沉积(CVD) 碳化硅(SiC) 沉积动力学 长径比 数值模拟