外延工艺高精度温度测量系统研究与设计

发布时间：2020-07-28 23:43

【摘要】：当前学术界多利用最新的MOCVD技术研发制造半导体装置,所谓的MOCVD即金属有机化合物气相沉积,由于红波的特殊波长使其可以穿过该材料,所以进行该材料的生产时,多用红外线式温度测量仪对外延片得温度进行测量,由于外研生长量子受温度的影响变化明显,所以本次研究活动全面、细致的论述了实现外延在线式表层温控的具体办法和相关测量设备的设计方式,具体研究过程如下所示:(1)对比多种温度测量办法后,考虑到该材料的特殊性质,最终决定通过对近紫外波段热辐射进行测量籍此获取其表层温度数值。采用该测量办法需要对弱讯号的测量办法以及噪声特性展开研究,从而利用相关办法除去噪声。(2)以MOCVD装置的特殊结构为基础,开发了配套的在线式温控系统。该系统特殊的机械构造以及先进的垂直入射式探头光学使其空间占用极小。此外,光路探头与抗振动处的大视场设计能够令其探头发生1°的倾斜时,对应反射讯号的变化不超过2个百分点。(3)其电路能够对LED光源以及光电倍增管分别实现恒功率和放大倍数的精确控制。借助软件对各个温度下对应的LED功率和光电倍增管的放大倍数做出了设定,确保LED光源同热辐射在信号强度方面始终保持同步,且输出讯号强度较高。(4)借助实验以及现场测试的方式对所设计的温控系统进行检验。根据实验结果显示,该系统可对750至1 200℃内的温度进行测量,而且其测量结果得重复度不超过10℃。对于不同温度段该系统的精确度略有差别,整体来看在该系统的测量区间内,温度越高其测量结果的精确度便越高,温度超过1 000℃时,误差将在0.2℃以内,所测温度低于870℃时,其误差将处于3℃以内。该温控系统能够对外延的表层温度做出准确测量,而且得到了PrismoD-Blue485 MOCVD装置的验证。
【学位授予单位】：石家庄铁道大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TN304.055
【图文】：

第一章 绪 论温度在线控制的目的和意义是紫外领域的光电特性表现极佳关注与大量应用。MOCVD 法是当内部构造做出了详细展示，从下态下，外延片即处于石墨盘上。通过电阻丝和射频两种方式进行的运输，最终反应物将通过喷淋室内是一个密闭环境，但为了便 的上盖处装有测量温度的装置度信息。

要求及工作环境概述要使用 MOCVD 设备实现外延的生力以及各气体流量都会对生长效果产因素做出严格而精确的控制。我国中微公司开发的一款 MOCVD 超薄层外延半导体。本次研究活动即延的生长过程，并根据该装置的具体款MOCVD设备的上盖图，该装置主 SiC 和 A1SiN 两个不同的生长阶段上盖结构为基础。从 2-2 图中可见该置较为复杂。因此进行温度测量系统现设计的系统因空间不足而无法安装

图 2-2 PrismoD-Blue MOCVD 设备结构示意图可以知道，对外延片的表层温度进行测量度与精确度均要求较高。此外进行结构方装空间等多个方面展开综合考虑。理量形式当前主要有接触和非接触两种不同需要保证被测物体同测试仪器的传感器形传递的原理，只有传感器同被测物体处精确温度值，该测量办法由于其特性并不[7]。此外，由于该测量形式需要同被测被测物受损。由于本次研究活动的被测物用。随着温度的改变，物体的热辐射将随进行测量的办法即为非接触式测量，不与

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本文编号：2773605