金屬有機物化學(xué)氣相沉積在線監(jiān)測儀的研制.pdf

1、金屬有機物化學(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)備進行材料生長的過程中涉及到很多工藝條件和參數(shù),每個條件和參數(shù)都直接影響了芯片的質(zhì)量和特性。MOCVD在線監(jiān)測系統(tǒng)是與MOCVD設(shè)備相配套的實時監(jiān)控部件,其主要功能是對MOCVD工藝生長過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)進行實時監(jiān)測。

2、本文針對MOCVD工藝生長過程的參數(shù)要求,提出了集溫度、膜厚和翹曲度測量功能于一體的在線監(jiān)測儀。
　　(1)討論了在線監(jiān)測儀在MOCVD腔體內(nèi)的安裝方法,設(shè)計了溫度、膜厚和翹曲度測量的復(fù)用結(jié)構(gòu),保證了MOCVD工藝過程中流場和溫度場的均勻性。
　　(2)基于紅外測溫原理,提出了一種單通道雙波長紅外測溫結(jié)構(gòu)和修正算法,設(shè)計了微弱信號四級放大電路、傳感器恒溫控制電路、AD采樣電路、調(diào)制盤采樣位置精確定位電路等,對印刷電路板布局布

3、線提出了很好的設(shè)計方案,經(jīng)過實驗結(jié)果分析,溫度測量的范圍為750℃到1150℃,重復(fù)性在1℃之內(nèi);1000℃以上,精度在1℃之內(nèi),測量噪聲為0.2℃,750℃到1000℃,精度在5℃之內(nèi),測量噪聲為0.8℃;距離容差性為2mm。最后對MOCVD石墨盤的溫度場分布進行了分析。
　　(3)基于反射光干涉原理,利用激光的反射光進行薄膜厚度測量。設(shè)計了恒功率激光驅(qū)動電路,直接數(shù)字式頻率合成器調(diào)制電路和微弱信號的鎖定放大電路,通過實驗測量得

4、到干涉震蕩曲線,從曲線分析出外延膜生長的各個階段、生長速率和薄膜厚度等信息。
　　(4)研究翹曲產(chǎn)生的四個主要原因,分析了翹曲度測量的光路結(jié)構(gòu)和測量理論,對光電位置傳感器的原理和使用進行了研究。設(shè)計了基于光電位置傳感器的翹曲度測量電路和給出了處理算法。最后進行了誤差分析并提出了解決方法。
　　(5)分析了在線監(jiān)測儀的功能設(shè)計要求,提出了功能模塊化設(shè)計的思路,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)測儀的功能