|
本研究利用受限制空間的小室，進行化學氣相沉積碳化矽多孔膜改質，期
望能用低附著係數的成膜物種分子，深入孔洞縮小孔徑，在不至過度犧牲
透過率的條件下，提高選擇性。化學氣相沉積系統是以二氯矽烷(SiH2
Cl2)及乙炔(C2H2)為原料氣體，氫氣(H2)為載氣，在一水平外熱式反應器
中沈積碳化矽。在本文探討之主題分兩部份，第一部份關於反應系統之熱
力學動力學瞭解，(1)系統之熱力學分析，找出平衡條件下，關鍵物種濃
度，及沈積膜之Si/C比，(2)反應系統之動力學參數。第二部份關於改質
效果與孔洞構造動力參數關係， (3)碳化矽之多孔膜改質前後透過率與選
擇性，(4)理論計算多孔膜孔徑縮小及透過率降低，並與實驗值比較。熱
力學分析顯示，SiCl2應為沈積之關鍵物種，富矽進料易在氣相生成矽之
氯化合物，但富碳進料氣相並不易生成碳之氯化合物；本論文之實驗條件
，總壓9 torr，各氣體分壓為SiH2Cl2：1.6 torr、C2H2：0.2 torr、H2
：7.2 torr，滯流時間為0.2秒；動力學參數分析利用macro- cavity法分
析得到，求得750℃下，反應區域30cm處,氣相反應常數： 5.72×10-3(1/
s)、表面反應常數：3.1 2×10-5(m/s)(假設一階反應)。上述動力條件下
進行碳化多孔膜改質；可將多孔膜之透過率降低至約 4*10-7mol/Pa*s*m2
，同時提高選擇率flow-averaged pore radius由 390nm降低至55nm。利
用理論計算多孔膜之孔徑縮小與透過率降低，實驗值總較理論計算值為低
，推斷為多孔膜內之孔洞形狀，描述不足所產生之誤差。
|