碳化硅單晶生長爐內(nèi)感應(yīng)加熱及氬氣流場(chǎng)的數(shù)值模擬.pdf

1、隨著微電子技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的Si和GaAs半導(dǎo)體材料由于本身結(jié)構(gòu)和特性的原因，在高頻率、大功率、高溫等方面越來越顯示出其不足和局限性。一系列新型的半導(dǎo)體材料如SiC(碳化硅)、金剛石等引起人們的重視。其中SiC材料以其特有的寬帶隙、高臨界電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率、高載流子飽和漂移速度等特點(diǎn)，成為國際上新材料、微電子和光電子領(lǐng)域研究的熱點(diǎn)。目前，SiC材料特別是SiC單晶體制備設(shè)備及工藝，已經(jīng)被歐美等國所掌握，并生產(chǎn)出了適用于器件制造的商業(yè)化SiC

2、晶圓，根據(jù)研究文獻(xiàn)表明國內(nèi)對(duì)于SiC單晶體的生長研究還處于實(shí)驗(yàn)室階段。世界上生長大尺寸SiC晶體的主要方法是PVT(物理氣相傳輸)。就PVT法而言，國內(nèi)仍然還有很多技術(shù)問題沒有得到實(shí)際解決，主要問題是石墨坩堝內(nèi)的生長腔溫度無法得到精確測(cè)量，及其溫度場(chǎng)的分布難以精確控制。
　　 本文從SiC材料的特性出發(fā)，介紹了碳化硅單晶體的幾種生長方法，并且重點(diǎn)以PVT法SiC晶體生長系統(tǒng)為例，對(duì)生長爐的三維實(shí)體模型進(jìn)行合理簡(jiǎn)化，利用ANSYS

3、多物理場(chǎng)耦合分析軟件，建立了適合于模擬分析軟件中分析運(yùn)用的有限元模型，根據(jù)PVT法晶體生長特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了晶體生長所用的石墨坩堝結(jié)構(gòu)、感應(yīng)線圈的結(jié)構(gòu)以及達(dá)到生長溫度所需電流和頻率的大小，并使用ANSYS中的電磁和熱分析模塊對(duì)上述影響晶體生長系統(tǒng)的因素進(jìn)行了分析和討論，提出了優(yōu)化后的石墨坩堝模型、生長腔模型以及感應(yīng)線圈的位置，同時(shí)首次分析了腔體內(nèi)惰性氣體氬氣的流動(dòng)情況及其在不同流速下的分布，并得出了整個(gè)模型的功率損耗。
　　 本文的分