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​碳化硅SiC长晶工艺温度监测方案

时间:2024-08-08      阅读:473

碳化硅(SiC)单晶炉的长晶方式(晶体制备方法)主要包括物理气相传输(Physical Vapor Transport, PVT)、高温化学气相积淀(HTCVD)及液相外延(LPE)。

1. 物理气相传输(PVT)

PVT工艺概述:

- 加热模式: 电感加热和电阻加热。

- 温度控制: 2400℃左右。

- 温度测量方法: 高温计通过石英窗口、保温层通孔测试坩埚底部或顶部的温度。

- 温度测量点: 上测温、下测温、或上下测温。

PVT温度监测细节:

- 上测温: 在坩埚顶部安装高温计,监测顶部温度,适用于检测晶体生长区域的温度。

- 下测温: 在坩埚底部安装高温计,监测底部温度,主要用于控制坩埚内材料的均匀加热。

- 上下测温: 同时在坩埚顶部和底部安装高温计,实现对坩埚内温度的监测和精确控制。

2. 高温化学气相积淀(HTCVD)

HTCVD工艺概述:

- 技术挑战: 沉积温度控制。

- 温度测量方法: 需要在高温条件下精确测量气相中的温度,以确保晶体生长的纯度和速率。

- 温度监测设备: 高温计与热电偶组合,可能需要多点温度测量。

HTCVD温度监测细节:

- 多点温度测量: 使用多个高温计和热电偶,监测气相积淀反应区不同位置的温度,确保温度场的均匀性。

- 温度控制系统: 结合反馈控制系统,根据实时温度数据调整加热功率,确保温度的稳定性和精确性。

3. 液相外延(LPE)

LPE工艺概述:

- 技术挑战: 生长速率和结晶质量的平衡。

- 温度测量方法: 需要精确监测液相中的温度,以控制晶体生长的速率和质量。

- 温度监测设备: 高温计和热电偶。

LPE温度监测细节:

- 液相温度测量: 在液相外延反应区设置高温计,监测液相中的温度变化。

- 温度均匀性监测: 在液相中设置多个测温点,确保整个液相区域温度的一致性。

- 反馈控制: 使用实时温度数据,结合控制系统调整加热功率和冷却速率,实现精确温度控制。

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红外高温计推荐型号

由于设备结构限制,推荐使用带有视频瞄准的高温计。以下是推荐型号:

- IMPAC ISR 6:1000~3000℃,双色,高温,小光斑。

- IMPAC IGAR 6 Smart:100~2550℃,双色,宽量程,低高温兼顾。

- IMPAC IGA 6:250~2550℃,单色,宽量程,低高温兼顾。

- INFRARETON T1-726R:700~2600℃,双色,高温,国产化。

碳化硅长晶工艺中的温度监测方案至关重要,不同工艺方法需要采用不同的温度测量和控制策略。PVT法通过上下测温高温计实现坩埚温度的精确控制;HTCVD法通过多点温度测量和反馈控制系统确保沉积温度的稳定;LPE法则通过多点测温和均匀性监测实现液相外延的高质量生长。结合高温计和热电偶等测温设备,配合精密的控制系统,可以有效提高SiC晶体的质量和长晶效率。

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