基于水平流的MPCVD反應(yīng)腔的設(shè)計(jì)與研究.pdf

1、國內(nèi)外目前在設(shè)計(jì)MPCVD時總是把重點(diǎn)放在微波源的耦合方面，忽視其作為CVD設(shè)備本身應(yīng)考慮的重要設(shè)計(jì)，這導(dǎo)致在設(shè)計(jì)時出現(xiàn)明顯的短板。有鑒于此，本文提出了水平流MPCVD的概念并從薄膜沉積和能量耦合兩方面展開初步設(shè)計(jì)研究。
　　本研究設(shè)計(jì)了一種水平流反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)。以此結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)，建立了涵蓋流體、傳熱、傳質(zhì)及化學(xué)反應(yīng)、表面生長動力學(xué)的多物理場耦合數(shù)值模型。
　　通過對襯底不同旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)轉(zhuǎn)速為0時，薄膜生長速率會沿著進(jìn)出

2、氣流動方向形成一定梯度差；當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度較小時，屬于“波動”形分布，且波動不大；當(dāng)旋轉(zhuǎn)速度較大時，薄膜生長速率周向趨于均勻，徑向形成一定的梯度差。
　　將襯底旋轉(zhuǎn)分為三種模式并在三種模式下研究結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)兩方面對薄膜沉積均勻性的影響。結(jié)果表明，低速模式下，增加“壓氣口”和使用三種不同的腔體頂部結(jié)構(gòu)，提高襯底溫度三種手段能改善薄膜生長均勻性。高速模式下，H=70mm、“斜槽”形結(jié)構(gòu)，v=1.2m/s、p=2000pa、T=1000K這

3、幾種參數(shù)下薄膜沉積均勻性較好。低速模式下，各個結(jié)構(gòu)和工藝參數(shù)下薄膜生長都能維持在較為均勻的狀態(tài)。
　　基于微波能量耦合，設(shè)計(jì)了一種新型圓環(huán)調(diào)諧式水平流MPCVD反應(yīng)腔。通過尺寸優(yōu)化，得出腔體的基本尺寸為R1=75mm，H1=50mm，R2=190mm，H2=75mm，R3=111.4mm，H3=75mm,天線凸臺半徑及高度分別為R4=28mm，H4=4mm。最后，驗(yàn)證分析了所設(shè)計(jì)腔體的調(diào)諧性能和等離子體密度，并通過與文獻(xiàn)的對比來說