化学气相沉积化学反应平衡的计算 例如,利用H2还原SiCl4外延制备单晶硅薄膜时: SiCl4(g+2H2(8=Si(s)+4HCI(g (1200C) 这样一个简单的反应平衡问题,至少要考虑八个气体组分: SiCl4、SiCl3H、SiC2H2、 SICH3、Sj4、SiC2、HCl和H2, 它们之间由以下六个化学反应联系在一起: SiCl4+2H2<≥Si+4HCI sCl3H+H2令Si+3HCI SiCH2÷Si+2HCl SiCIH36Si+HCH+H2 SiCl2+H2÷>Si+2HCl SiH4+Si+2H2
化学气相沉积化学反应平衡的计算 例如，利用H2还原SiCl4外延制备单晶硅薄膜时: SiCl4 (g)+2H2 (g)Si(s)+4HCl(g) (1200C) 这样一个简单的反应平衡问题，至少要考虑八个气体组分： SiCl4、SiCl3H、SiCl2H2、SiClH3、SiH4、SiCl2、HCl和H2， 它们之间由以下六个化学反应联系在一起： SiCl4+2H2Si+4HCl SiCl3H+H2Si+3HCl SiCl2H2Si+2HCl SiClH3Si+HCl+H2 SiCl2+H2Si+2HCl SiH4Si+2H2
化学气相沉积化学反应平衡的计算 将各反应的平衡常数记为K1、K2至K6,而固态 S的活度可认为等于1 在上述六个方程的基础上,加上另外两个方程 p(SiCl4+p(SiCl3H+p(SiCl2H2)+p(SiCIH3)+p(SiH4) +p(SiCl2+p(HCD+p(H2) =0.1 MPa =常数 即气体的总压力等于0.MPa和系统初始时的CIH 原子比,即可求解八种气体组分的分压力
◼ 将各反应的平衡常数记为K1、K2至K6，而固态 Si的活度可认为等于1 ◼ 在上述六个方程的基础上，加上另外两个方程 =常数 化学气相沉积化学反应平衡的计算 即气体的总压力等于0.1MPa和系统初始时的Cl/H 原子比，即可求解八种气体组分的分压力。 p(SiCl4 )+p(SiCl3H)+p(SiCl2H2 )+p(SiClH3 )+p(SiH4 ) +p(SiCl2 )+p(HCl)+p(H2 ) =0.1MPa Cl H (SiCl )+ (SiCl H)+ (SiCl H )+ (SiClH )+ (SiCl )+ (HCl) (SiCl H)+ (SiCl H )+ (SiClH )+ (SiH )+ (HCl)+ (H ) = 4 3 2 2 2 3 4 2 4 3 2 2 3 2 3 2 2 3 4 2 p p p p p p p p p p p p
各种Si-C1-H化 合物的标准生 成自由能随温 度的变化 w 0 b01000.120000|Bo
各种Si-Cl-H化 合物的标准生 成自由能随温 度的变化
不同温度 ”Q OIMPa CI/H=001时 SC-H系统的 平衡气相组成 POT 图中并没有包 括分压最高的 H2的曲线和以 固相存在的Si 从各曲线的走势可知,气相中S的含量在1300K以上时开始 下降。表明,高于130K的沉积温度有利于S的快速沉积
不同温度 0.1MPa， Cl/H=0.01时 Si-Cl-H系统的 平衡气相组成 图中并没有包 括分压最高的 H2的曲线和以 固相存在的Si 从各曲线的走势可知，气相中Si的含量在1300K以上时开始 下降。表明，高于1300K的沉积温度有利于Si的快速沉积
计算得出的Sⅰ-B-C1H系统中沉积相与组元浓度 和温度的关系 /9h*i25 OweN Sit H 14C on 原子 由BCl3、S沉积Si-B化合物薄膜时,可形成的固相不只一个,而是四 个。每个固相单独沉积的区间是一个平面。气相中B的比例越高,越有 利于富B相的出现
计算得出的Si-B-Cl-H系统中沉积相与组元浓度 和温度的关系 由BCl3、SiH4沉积Si-B化合物薄膜时，可形成的固相不只一个，而是四 个。每个固相单独沉积的区间是一个平面。气相中B的比例越高，越有 利于富B相的出现