炭化硅生產(chǎn)研究
http://www.dcyhziu.cn 2007/5/30 源自:中華職工學(xué)習(xí)網(wǎng) 【字體：
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晶體生長(zhǎng)模型化及數(shù)值模擬研究主要針對(duì)晶體生長(zhǎng)過程中的流體流動(dòng)、傳熱傳質(zhì)、應(yīng)力分布、摻雜分布以及缺陷形成等現(xiàn)象建立物理數(shù)學(xué)模型并進(jìn)行數(shù)值模擬。強(qiáng)化這一領(lǐng)域的研究是快速提升我國(guó)晶體生長(zhǎng)的研究水平、縮小與國(guó)外在半導(dǎo)體材料等方面差距的有效途徑。
中科院力學(xué)所陳啟生研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組 ，發(fā)展了關(guān)于物理氣相輸運(yùn)法(PVT)生長(zhǎng)碳化硅的動(dòng)力學(xué)理論模型，提出碳化硅生長(zhǎng)速率與生長(zhǎng)界面碳化硅蒸汽的過飽和度成正比；碳化硅蒸汽的輸運(yùn)由擴(kuò)散作用和固體物質(zhì)膨脹性升華所產(chǎn)生的Stefan對(duì)流這兩種機(jī)制共同支配；從源到籽晶的碳化硅壓降克服了SiC組分對(duì)流擴(kuò)散所產(chǎn)生的阻力及Knudsen層的阻力。研究小組以之為基礎(chǔ)進(jìn)行了2英寸SiC晶體生長(zhǎng)過程的模型化研究，模擬了具有復(fù)雜幾何形狀及多部件的整體系統(tǒng)中的磁場(chǎng)及溫度場(chǎng)，研究了生長(zhǎng)爐內(nèi)與晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)耦合的蒸汽流動(dòng)問題，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)加熱頻率對(duì)溫度分布及生長(zhǎng)速率具有較大的影響，并成功預(yù)測(cè)了生長(zhǎng)速度及晶體界面形狀隨軸向溫度梯度及惰性氣體壓力的函數(shù)關(guān)系。
在碳化硅晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)理論模型的指導(dǎo)下，2004年課題組成功的生長(zhǎng)出直徑為兩英寸、厚度為一英寸、具有較高質(zhì)量的6H多型碳化硅單晶。其中通過對(duì)生長(zhǎng)爐及生長(zhǎng)過程的精確計(jì)算機(jī)模擬，迅速解決了碳化硅生長(zhǎng)過程中出現(xiàn)的一些技術(shù)難題。
另外，課題組也對(duì)氨熱法生長(zhǎng)氮化鎵單晶的過程進(jìn)行了模型化研究。發(fā)現(xiàn)在氨熱法生長(zhǎng)氮化鎵的過程中，分隔溶解區(qū)與生長(zhǎng)區(qū)的隔板開孔大小對(duì)靠近隔板附近的流場(chǎng)振蕩以及溫度振蕩影響較大，這一結(jié)論可以為相應(yīng)的晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。
中科院力學(xué)所陳啟生研究員領(lǐng)導(dǎo)的研究小組 ，發(fā)展了關(guān)于物理氣相輸運(yùn)法(PVT)生長(zhǎng)碳化硅的動(dòng)力學(xué)理論模型，提出碳化硅生長(zhǎng)速率與生長(zhǎng)界面碳化硅蒸汽的過飽和度成正比；碳化硅蒸汽的輸運(yùn)由擴(kuò)散作用和固體物質(zhì)膨脹性升華所產(chǎn)生的Stefan對(duì)流這兩種機(jī)制共同支配；從源到籽晶的碳化硅壓降克服了SiC組分對(duì)流擴(kuò)散所產(chǎn)生的阻力及Knudsen層的阻力。研究小組以之為基礎(chǔ)進(jìn)行了2英寸SiC晶體生長(zhǎng)過程的模型化研究，模擬了具有復(fù)雜幾何形狀及多部件的整體系統(tǒng)中的磁場(chǎng)及溫度場(chǎng)，研究了生長(zhǎng)爐內(nèi)與晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)耦合的蒸汽流動(dòng)問題，發(fā)現(xiàn)感應(yīng)加熱頻率對(duì)溫度分布及生長(zhǎng)速率具有較大的影響，并成功預(yù)測(cè)了生長(zhǎng)速度及晶體界面形狀隨軸向溫度梯度及惰性氣體壓力的函數(shù)關(guān)系。
在碳化硅晶體生長(zhǎng)動(dòng)力學(xué)理論模型的指導(dǎo)下，2004年課題組成功的生長(zhǎng)出直徑為兩英寸、厚度為一英寸、具有較高質(zhì)量的6H多型碳化硅單晶。其中通過對(duì)生長(zhǎng)爐及生長(zhǎng)過程的精確計(jì)算機(jī)模擬，迅速解決了碳化硅生長(zhǎng)過程中出現(xiàn)的一些技術(shù)難題。
另外，課題組也對(duì)氨熱法生長(zhǎng)氮化鎵單晶的過程進(jìn)行了模型化研究。發(fā)現(xiàn)在氨熱法生長(zhǎng)氮化鎵的過程中，分隔溶解區(qū)與生長(zhǎng)區(qū)的隔板開孔大小對(duì)靠近隔板附近的流場(chǎng)振蕩以及溫度振蕩影響較大，這一結(jié)論可以為相應(yīng)的晶體生長(zhǎng)實(shí)驗(yàn)研究提供理論指導(dǎo)。
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