SIC晶體生長系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、隨著微電子技術(shù)的發(fā)展,傳統(tǒng)基于Si和GaAs半導(dǎo)體材料器件由于本身結(jié)構(gòu)和特性,在高溫、高頻、光電等方面越來越顯示出其不足和局限性。其中SiC材料以其特有的大禁帶寬度、高臨界擊穿場強(qiáng)、高電子遷移率、高熱導(dǎo)率等特性,成為制作高溫、高頻、大功率、抗輻照、短波長發(fā)光及光電集成器件的理想材料,在微電子、光電子等領(lǐng)域起到了獨(dú)特的作用,成為國際上新材料、微電子和光電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。但由于SIC制備難度大、成本高,市場上還沒有較為成熟的晶體生長工藝裝

2、備,一般均為試驗(yàn)所用。本課題依據(jù)1955年提出的Lely法以及1978年前蘇聯(lián)Tairov和Tsvetkov等人提出的改良Lely法作為理論基礎(chǔ),通過借鑒以往設(shè)計(jì)硅單晶和藍(lán)寶石晶體生長設(shè)備的多年經(jīng)驗(yàn),以80單晶硅爐體作為試驗(yàn)原型,進(jìn)行改造設(shè)計(jì)出能滿足SIC晶體生長所需的苛刻環(huán)境條件的生長設(shè)備。熱場部分和溫控部分是整個(gè)設(shè)備的核心。在熱場設(shè)計(jì)過程中主要通過有限元分析軟件,以APDL語言文件為腳本,通過參數(shù)化快速建模,快速達(dá)到模型的建立及修改

3、,為后期分析比較工作節(jié)省了大量的人力和時(shí)間。對熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和熱場分布問題進(jìn)行優(yōu)化仿真,獲得以下主要試驗(yàn)結(jié)果：1.通過對碳化硅生長設(shè)備中石墨坩堝系統(tǒng)的徑向傳熱模型分析討論,建立了生長系統(tǒng)熱分析的理論模型,提出了絕熱層設(shè)計(jì)的理論依據(jù),解決了坩堝組件熱系統(tǒng)的設(shè)計(jì)問題。2.采用有限元分析方法對線圈匝數(shù)、電流強(qiáng)度、電流頻率等對焦耳熱產(chǎn)生速率的影響進(jìn)行了詳細(xì)的分析討論；采用不同的熱輻射分析策略,對不同坩堝形狀、坩堝底部與線圈的相對位置等對熱場分布的