金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積在線監(jiān)測(cè)儀的研制.pdf

1、金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,MOCVD)是制備基于氮化物和ZnO等材料的光電子器件的一種新技術(shù)。MOCVD設(shè)備進(jìn)行材料生長(zhǎng)的過(guò)程中涉及到很多工藝條件和參數(shù),每個(gè)條件和參數(shù)都直接影響了芯片的質(zhì)量和特性。MOCVD在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是與MOCVD設(shè)備相配套的實(shí)時(shí)監(jiān)控部件,其主要功能是對(duì)MOCVD工藝生長(zhǎng)過(guò)程中襯底外延膜的溫度、薄膜厚度、材料特性和翹曲度等參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2、本文針對(duì)MOCVD工藝生長(zhǎng)過(guò)程的參數(shù)要求,提出了集溫度、膜厚和翹曲度測(cè)量功能于一體的在線監(jiān)測(cè)儀。
　　(1)討論了在線監(jiān)測(cè)儀在MOCVD腔體內(nèi)的安裝方法,設(shè)計(jì)了溫度、膜厚和翹曲度測(cè)量的復(fù)用結(jié)構(gòu),保證了MOCVD工藝過(guò)程中流場(chǎng)和溫度場(chǎng)的均勻性。
　　(2)基于紅外測(cè)溫原理,提出了一種單通道雙波長(zhǎng)紅外測(cè)溫結(jié)構(gòu)和修正算法,設(shè)計(jì)了微弱信號(hào)四級(jí)放大電路、傳感器恒溫控制電路、AD采樣電路、調(diào)制盤(pán)采樣位置精確定位電路等,對(duì)印刷電路板布局布

3、線提出了很好的設(shè)計(jì)方案,經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析,溫度測(cè)量的范圍為750℃到1150℃,重復(fù)性在1℃之內(nèi);1000℃以上,精度在1℃之內(nèi),測(cè)量噪聲為0.2℃,750℃到1000℃,精度在5℃之內(nèi),測(cè)量噪聲為0.8℃;距離容差性為2mm。最后對(duì)MOCVD石墨盤(pán)的溫度場(chǎng)分布進(jìn)行了分析。
　　(3)基于反射光干涉原理,利用激光的反射光進(jìn)行薄膜厚度測(cè)量。設(shè)計(jì)了恒功率激光驅(qū)動(dòng)電路,直接數(shù)字式頻率合成器調(diào)制電路和微弱信號(hào)的鎖定放大電路,通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量得

4、到干涉震蕩曲線,從曲線分析出外延膜生長(zhǎng)的各個(gè)階段、生長(zhǎng)速率和薄膜厚度等信息。
　　(4)研究翹曲產(chǎn)生的四個(gè)主要原因,分析了翹曲度測(cè)量的光路結(jié)構(gòu)和測(cè)量理論,對(duì)光電位置傳感器的原理和使用進(jìn)行了研究。設(shè)計(jì)了基于光電位置傳感器的翹曲度測(cè)量電路和給出了處理算法。最后進(jìn)行了誤差分析并提出了解決方法。
　　(5)分析了在線監(jiān)測(cè)儀的功能設(shè)計(jì)要求,提出了功能模塊化設(shè)計(jì)的思路,建立了基于uC/OS-II操作系統(tǒng)的軟件架構(gòu)。完成了在線監(jiān)測(cè)儀的功能