碳化硅(SiC)單晶爐的長(cháng)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。
- 溫度測量方法: 高溫計通過(guò)石英窗口、保溫層通孔測試坩堝底部或頂部的溫度。
- 溫度測量點(diǎn): 上測溫、下測溫、或上下測溫。
PVT溫度監測細節:
- 上測溫: 在坩堝頂部安裝高溫計,監測頂部溫度,適用于檢測晶體生長(cháng)區域的溫度。
- 下測溫: 在坩堝底部安裝高溫計,監測底部溫度,主要用于控制坩堝內材料的均勻加熱。
- 上下測溫: 同時(shí)在坩堝頂部和底部安裝高溫計,實(shí)現對坩堝內溫度的監測和精確控制。
2. 高溫化學(xué)氣相積淀(HTCVD)
HTCVD工藝概述:
- 技術(shù)挑戰: 沉積溫度控制。
- 溫度測量方法: 需要在高溫條件下精確測量氣相中的溫度,以確保晶體生長(cháng)的純度和速率。
- 溫度監測設備: 高溫計與熱電偶組合,可能需要多點(diǎn)溫度測量。
HTCVD溫度監測細節:
- 多點(diǎn)溫度測量: 使用多個(gè)高溫計和熱電偶,監測氣相積淀反應區不同位置的溫度,確保溫度場(chǎng)的均勻性。
- 溫度控制系統: 結合反饋控制系統,根據實(shí)時(shí)溫度數據調整加熱功率,確保溫度的穩定性和精確性。
3. 液相外延(LPE)
LPE工藝概述:
- 技術(shù)挑戰: 生長(cháng)速率和結晶質(zhì)量的平衡。
- 溫度測量方法: 需要精確監測液相中的溫度,以控制晶體生長(cháng)的速率和質(zhì)量。
- 溫度監測設備: 高溫計和熱電偶。
LPE溫度監測細節:
- 液相溫度測量: 在液相外延反應區設置高溫計,監測液相中的溫度變化。
- 溫度均勻性監測: 在液相中設置多個(gè)測溫點(diǎn),確保整個(gè)液相區域溫度的一致性。
- 反饋控制: 使用實(shí)時(shí)溫度數據,結合控制系統調整加熱功率和冷卻速率,實(shí)現精確溫度控制。
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紅外高溫計推薦型號
由于設備結構限制,推薦使用帶有視頻瞄準的高溫計。以下是推薦型號:
- 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,國產(chǎn)化。
碳化硅長(cháng)晶工藝中的溫度監測方案至關(guān)重要,不同工藝方法需要采用不同的溫度測量和控制策略。PVT法通過(guò)上下測溫高溫計實(shí)現坩堝溫度的精確控制;HTCVD法通過(guò)多點(diǎn)溫度測量和反饋控制系統確保沉積溫度的穩定;LPE法則通過(guò)多點(diǎn)測溫和均勻性監測實(shí)現液相外延的高質(zhì)量生長(cháng)。結合高溫計和熱電偶等測溫設備,配合精密的控制系統,可以有效提高SiC晶體的質(zhì)量和長(cháng)晶效率。
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