Chemical vapor deposition of silicon carbide from CH3SiCl3/H₂ : homogeneous and heterogeneous processes : microstructural characterization
CVD du carbure de silicium à partir de CH₃SiCl₃/H₂ : processus homogènes et hétérogènes : caractérisation microstructurale
Résumé
The control of CVD/CVI processes for the development of SiC requires a precise knowledge of the physico-chemical processes involved. The approach to SiC deposition mechanisms from the gas mixture of methyltrichlorosilane (CH3SiCI3) and hydrogen was conducted by three main pathways: (1) the kinetic study of the homogeneous phase decomposition of CH3SiCl3 - a step that controls the nature and quantity of intermediate reactive species -, (2) the kinetic study of surface reactions leading to deposition and (3) the microstructural characterization of the deposited solid. The decomposition of CH3SiCl3 is a quasi-molecular process that leads to the reactive species CH3, SiCl3 and SiCl2. The correlations between the experimental kinetic laws and the physico-chemical characteristics of the deposits made it possible to propose a surface reaction mechanism, based on the Langmuir-Hinshelwood model. The formation of SiC goes through the adsorption of CH3 and SiCI3 species. The limiting step of the chemical process is the removal of HCl by concerted rupture of the Si-Cl and C-H bonds.
Le contrôle des procédés CVD/CVI d 'élaboration de SiC passe par une connaissance précise des processus physico-chimiques mis en jeu. L'approche des mécanismes de dépôt de SiC à partir du mélange gazeux de méthyltrichlorosilane (CH3SiCI3) et d'hydrogène a été menée par trois voies principales : (1) l'étude cinétique de la décomposition en phase homogène de CH3SiCl3 - étape qui contrôle la nature et la quantité des espèces réactives intermédiaires -, (2) l'étude cinétique des réactions de surface conduisant au dépôt et (3) la caractérisation microstructurale du solide déposé. La décomposition de CH3SiCl3 est un processus quasi-uni moléculaire qui conduit aux espèces réactives CH3, SiCl3 et SiCl2. Les corrélations entre les lois cinétiques expérimentales et les caractéristiques physico-chimiques des dépôts ont permis de proposer un mécanisme réactionnel de surface, basé sur le modèle de Langmuir-Hinshelwood. La formation de SiC passe par l'adsorption des espèces CH3 et SiCI3. L'étape limitante du processus chimique est l'élimination de HCl par rupture concertée des liaisons Si-Cl et C-H.
| Origine | Fichiers produits par l'(les) auteur(s) |
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