氮化物薄膜主要是指氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)、鋁鎵氮(AlGaN)第三代半導體薄膜材料,它們具有較高的禁帶寬度、較大的擊穿場強、高熱導率、耐高壓等優(yōu)良的電氣特性。因此,氮化物薄膜在制備新型大功率半導體器件方面有廣闊的應用前景。金屬有機化學氣相淀積(Metal-organic Chemical Vapor Deposition,簡稱MOCVD)是大規(guī)模生產(chǎn)氮化物半導體薄膜的主要技術(shù)。由于MOCVD生長氮化物薄膜過程的復雜性,雖然已有一些研究成果,但是目前對利用MOCVD生長氮化物薄膜過程的理解仍然不夠清晰,需要對利用MOCVD生長氮化物薄膜進一步研究。對氮化物薄膜生長機理的研究有助于了解氮化物薄膜的生長過程進而生長出高質(zhì)量的氮化物半導體薄膜。本文研究目的是借助仿真軟件,通過建立MOCVD氮化物薄膜生長模型對氮化物薄膜的生長過程進行數(shù)值計算模擬,研究反應室相關(guān)參數(shù)變化對不同氮化物生長時中間產(chǎn)物的濃度變化及其空間分布的影響,并考慮這些參數(shù)變化對襯底薄膜的生長率和均勻性影響,探究相關(guān)氮化物生長機理,最終得到高質(zhì)量氮化物薄膜的生長條件。研究所得成果對提高實際生長氮化物薄膜的質(zhì)量有著重要指...

【文章頁數(shù)】：78 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 氮化物材料研究背景與意義
    1.2 氮化物薄膜生長技術(shù)
    1.3 研究現(xiàn)狀
        1.3.1 GaN薄膜生長研究進展
        1.3.2 AlN薄膜生長研究進展
        1.3.3 AlGaN薄膜生長研究進展
    1.4 研究目的和內(nèi)容
    1.5 本文內(nèi)容及安排
第二章 MOCVD反應室多物理場建模及計算方法
    2.1 物理模型設定
    2.2 控制方程
    2.3 邊界條件設定
    2.4 數(shù)值計算方法
        2.4.1 劃分網(wǎng)格
        2.4.2 有限元法與SIMPLEC算法
    2.5 本章小結(jié)
第三章 MOCVD氮化物薄膜生長的化學反應模型
    3.1 生長氮化鎵薄膜化學反應模型
        3.1.1 氮化鎵氣相化學反應模型
        3.1.2 氮化鎵表面反應模型
    3.2 生長氮化鋁薄膜化學反應模型
        3.2.1 氮化鋁氣相化學反應模型
        3.2.2 氮化鋁表面反應模型
    3.3 生長鋁鎵氮薄膜化學反應模型
    3.4 本章小結(jié)
第四章 電磁加熱式MOCVD反應室影響氮化物薄膜生長因素的數(shù)值計算研究
    4.1 模型驗證
    4.2 GaN薄膜生長數(shù)值計算仿真
        4.2.1 反應室溫度與熱解反應
        4.2.2 自由基反應
        4.2.3 不同加熱溫度下的反應物濃度變化分析
    4.3 影響AlN薄膜生長因素的數(shù)值仿真
        4.3.1 加熱電流和頻率對襯底薄膜生長率的影響
        4.3.2 載氣組成成分對襯底薄膜生長率的影響
        4.3.3 進氣口溫度對襯底生長率和均勻性的影響
        4.3.4 邊界層寄生反應的影響
    4.4 MOCVD生長高Al組分AlGaN薄膜的數(shù)值仿真
        4.4.1 溫度對生長率,均勻性,以及Al組分的影響
        4.4.2 壓強對生長率、均勻性和Al組分的影響
        4.4.3 載氣組成對生長率,均勻性,以及Al組分的影響
        4.4.4 Ⅴ/Ⅲ比對生長率、均勻性和Al組分的影響
    4.5 本章小結(jié)
第五章 大尺寸MOCVD反應室中影響氮化鋁薄膜生長因素的數(shù)值計算研究
    5.1 8英寸反應室高度對氮化鋁薄膜生長的影響
    5.2 8英寸反應室中進氣口溫度對氮化鋁薄膜生長的影響
        5.2.1 進氣口溫度對生長率的影響
        5.2.2 襯底上方1mm處,加合路徑產(chǎn)物隨進氣口溫度的變化
    5.3 8英寸反應室中壓強對氮化鋁薄膜生長的影響
        5.3.1 壓強對生長率的影響
        5.3.2 壓強對加合路徑中間產(chǎn)物的影響
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 本文工作總結(jié)
    6.2 后續(xù)展望
參考文獻
致謝
附錄



本文編號：3858527