化学气相沉积生长TaC涂层的高通量热力学分析

为指导半导体高温炉构件用高纯TaC涂层的生长调控,采用Thermo-calc软件开展TaC涂层生长过程的高通量热力学模拟计算,研究了沉积温度、压强和前驱体组分比对原料利用效率和TaC涂层纯度等指标的影响。模拟结果表明,在“TaCl_(5)+C_(3)H_(6)+H_(2)”体系中,X(Ta)∶X(C)(摩尔分数比)决定了产物的物相组成,X(H)∶X(C)决定了高纯TaC涂层的形成窗口。当X(Ta)∶X(C)<1时,可以获得高质量TaC涂层,涂层中的主要杂质为游离碳,可以通过提高气氛中氢气的浓度来消除涂层中的游离碳杂质。根据模拟分析结果,推荐的反应窗口为:X(Ta)∶X(C)为0.8~1.0且X(H)∶X(C)≥400,沉积温度为1800~2100 K,沉积压强为5000~10000 Pa,可获得高纯度(>99%)和高原料利用率(>99%)的TaC涂层。