碳化硅(SiC)單晶爐的長(zhǎng)晶方式(晶體制備方法)主要包括物理氣相傳輸(Physical Vapor Transport, PVT)、高溫化學(xué)氣相積淀(HTCVD)及液相外延(LPE)。
1. 物理氣相傳輸(PVT)
PVT工藝概述:
- 加熱模式: 電感加熱和電阻加熱。
- 溫度控制: 2400℃左右。
- 溫度測(cè)量方法: 高溫計(jì)通過石英窗口、保溫層通孔測(cè)試坩堝底部或頂部的溫度。
- 溫度測(cè)量點(diǎn): 上測(cè)溫、下測(cè)溫、或上下測(cè)溫。
PVT溫度監(jiān)測(cè)細(xì)節(jié):
- 上測(cè)溫: 在坩堝頂部安裝高溫計(jì),監(jiān)測(cè)頂部溫度,適用于檢測(cè)晶體生長(zhǎng)區(qū)域的溫度。
- 下測(cè)溫: 在坩堝底部安裝高溫計(jì),監(jiān)測(cè)底部溫度,主要用于控制坩堝內(nèi)材料的均勻加熱。
- 上下測(cè)溫: 同時(shí)在坩堝頂部和底部安裝高溫計(jì),實(shí)現(xiàn)對(duì)坩堝內(nèi)溫度的監(jiān)測(cè)和精確控制。
2. 高溫化學(xué)氣相積淀(HTCVD)
HTCVD工藝概述:
- 技術(shù)挑戰(zhàn): 沉積溫度控制。
- 溫度測(cè)量方法: 需要在高溫條件下精確測(cè)量氣相中的溫度,以確保晶體生長(zhǎng)的純度和速率。
- 溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備: 高溫計(jì)與熱電偶組合,可能需要多點(diǎn)溫度測(cè)量。
HTCVD溫度監(jiān)測(cè)細(xì)節(jié):
- 多點(diǎn)溫度測(cè)量: 使用多個(gè)高溫計(jì)和熱電偶,監(jiān)測(cè)氣相積淀反應(yīng)區(qū)不同位置的溫度,確保溫度場(chǎng)的均勻性。
- 溫度控制系統(tǒng): 結(jié)合反饋控制系統(tǒng),根據(jù)實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù)調(diào)整加熱功率,確保溫度的穩(wěn)定性和精確性。
3. 液相外延(LPE)
LPE工藝概述:
- 技術(shù)挑戰(zhàn): 生長(zhǎng)速率和結(jié)晶質(zhì)量的平衡。
- 溫度測(cè)量方法: 需要精確監(jiān)測(cè)液相中的溫度,以控制晶體生長(zhǎng)的速率和質(zhì)量。
- 溫度監(jiān)測(cè)設(shè)備: 高溫計(jì)和熱電偶。
LPE溫度監(jiān)測(cè)細(xì)節(jié):
- 液相溫度測(cè)量: 在液相外延反應(yīng)區(qū)設(shè)置高溫計(jì),監(jiān)測(cè)液相中的溫度變化。
- 溫度均勻性監(jiān)測(cè): 在液相中設(shè)置多個(gè)測(cè)溫點(diǎn),確保整個(gè)液相區(qū)域溫度的一致性。
- 反饋控制: 使用實(shí)時(shí)溫度數(shù)據(jù),結(jié)合控制系統(tǒng)調(diào)整加熱功率和冷卻速率,實(shí)現(xiàn)精確溫度控制。
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紅外高溫計(jì)推薦型號(hào)
由于設(shè)備結(jié)構(gòu)限制,推薦使用帶有視頻瞄準(zhǔn)的高溫計(jì)。以下是推薦型號(hào):
- IMPAC ISR 6:1000~3000℃,雙色,高溫,小光斑。
- IMPAC IGAR 6 Smart:100~2550℃,雙色,寬量程,低高溫兼顧。
- IMPAC IGA 6:250~2550℃,單色,寬量程,低高溫兼顧。
- INFRARETON T1-726R:700~2600℃,雙色,高溫,國(guó)產(chǎn)化。
碳化硅長(zhǎng)晶工藝中的溫度監(jiān)測(cè)方案至關(guān)重要,不同工藝方法需要采用不同的溫度測(cè)量和控制策略。PVT法通過上下測(cè)溫高溫計(jì)實(shí)現(xiàn)坩堝溫度的精確控制;HTCVD法通過多點(diǎn)溫度測(cè)量和反饋控制系統(tǒng)確保沉積溫度的穩(wěn)定;LPE法則通過多點(diǎn)測(cè)溫和均勻性監(jiān)測(cè)實(shí)現(xiàn)液相外延的高質(zhì)量生長(zhǎng)。結(jié)合高溫計(jì)和熱電偶等測(cè)溫設(shè)備,配合精密的控制系統(tǒng),可以有效提高SiC晶體的質(zhì)量和長(zhǎng)晶效率。