高温MOCVD生长氮化铝的热场与流场耦合仿真模拟研究

发布时间：2023-06-03 17:21

　　高温MOCVD生长氮化铝既可以增加表面铝原子的横向迁移率,又可以使大颗粒污染物因热泳力作用远离衬底表面,从而降低表面缺陷和提高薄膜质量。高温MOCVD生长氮化铝为深亚微米器件开拓了一个新的应用领域,并在实现深紫外器件方面发挥关键作用,逐渐成为业内量产化技术的主流方向。但目前,高温MOCVD生长氮化铝的仿真模拟尚未有报道。本文针对自主研发的高温MOCVD设备,建立了三维反应室结构模型和化学反应模型。研究了高温条件下大幅调节操作压强和基座转速对流态稳定性的影响,绘制出“压强-转速”映射图谱,得到了不同工艺参数下的三种临界流态的特征和差异。研究发现气体流量为50 slm时,操作压强最大不能超过240 Torr。浮力驱动流受到反应室高度影响很大,自上而下的受迫对流可以抑制反向的自然对流。旋转驱动流相比稳定活塞流通常在衬底边缘和反应室壁面容易产生涡旋。通过降低压强或增加气体流速的方式可以避免基座转速过大而产生涡旋。以上研究为设置相应的工艺参数提供了一定的理论依据。在此基础上,针对主要工艺参数进行了大量单因素仿真模拟试验,系统地研究了工艺参数对反应室内部和衬底表面的热流场耦合分布的影响。研究发现气...

【文章页数】：85 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
符号对照表
缩略语对照表
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 氮化铝的结构和性质
        1.2.1 氮化铝的结构
        1.2.2 氮化铝的性质
    1.3 研究意义
    1.4 国内外研究现状
        1.4.1 高温MOCVD设备研究现状
        1.4.2 高温MOCVD生长氮化铝研究现状
    1.5 本论文的研究工作及章节安排
第二章 高温MOCVD生长氮化铝的流态稳定性研究
    2.1 高温MOCVD生长氮化铝机理
        2.1.1 MOCVD生长氮化铝的过程
        2.1.2 反应室内的热场与流场耦合
        2.1.3 化学反应机理
    2.2 流体力学基本理论
        2.2.1 基本假设
        2.2.2 基本方程组
    2.3 反应室仿真模型
        2.3.1 反应室结构模型
        2.3.2 边界条件
    2.4 高温MOCVD生长氮化铝的流态稳定性研究
        2.4.1 流体流动状态和判断标准
        2.4.2 流态映射研究方法
        2.4.3 流态映射仿真结果与分析
    2.5 本章小结
第三章 高温MOCVD热场与流场耦合模拟研究
    3.1 反应室内的热流场耦合分布模拟及分析
        3.1.1 基准条件反应室仿真模拟与分析
        3.1.2 气体流量对反应室热流场的影响
        3.1.3 基座转速对反应室热流场的影响
        3.1.4 基座温度对反应室热流场的影响
        3.1.5 操作压强对反应室热流场的影响
    3.2 衬底表面的热流场耦合分布模拟及分析
        3.2.1 基座温度对衬底表面热流场的影响
        3.2.2 基座转速对衬底表面热流场的影响
        3.2.3 气体流量对衬底表面热流场的影响
        3.2.4 操作压强对衬底表面热流场的影响
    3.3 本章小结
第四章 基于正交试验法的高温MOCVD优化设计研究
    4.1 正交试验法
        4.1.1 正交试验法简介
        4.1.2 正交试验分析方法和差异
    4.2 正交试验及结果分析
        4.2.1 正交试验设计
        4.2.2 模拟结果的极差分析
        4.2.3 模拟结果的矩阵分析
        4.2.4 模拟结果的方差分析
    4.3 本章小结
第五章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
致谢
作者简介



本文编号：3829724