SiC晶體生長系統(tǒng)中的熱應(yīng)力模擬.pdf

1、論文題目：SiC晶體生長系統(tǒng)中的熱應(yīng)力模擬學(xué)科專業(yè)：材料物理與化學(xué)研究生：楊明超指導(dǎo)教師：陳治明教授摘要lIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIIY2117612簽名：簽名：SiC作為第三代半導(dǎo)體材料具有巨大應(yīng)用潛力，但PVT法生長的SiC晶體中存在的大量缺陷嚴重限制了其器件應(yīng)用。研究表明非均勻熱場所引起的熱應(yīng)力是SiC晶體缺陷產(chǎn)生的主要原因。另一方面，隨著晶體直徑的增加，徑向溫差及其產(chǎn)生的熱應(yīng)力也隨之增大，使大直徑晶體的生長過程中的

2、熱應(yīng)力超過其強度極限，而導(dǎo)致晶體開裂。因此，如何降低晶體中的熱應(yīng)力成為SiC晶體生長研究重點之一。本文運用基于有限元法的軟件建立了PVT法生長SiC系統(tǒng)的熱場模型，并在此基礎(chǔ)上，對其產(chǎn)生的熱應(yīng)力進行了數(shù)值模擬。首先，結(jié)合實驗研究了大直徑SiC晶體的開裂問題，并結(jié)合第一強度理論，認為晶體中的過大的徑向正應(yīng)力是造成其開裂的主要原因，通過模擬計算發(fā)現(xiàn)，如果將固定籽晶用的石墨托換為厚度較薄的石墨片，則可以顯著降低籽晶中的徑向正應(yīng)力，通過對不同厚

3、度石墨片的應(yīng)力分析發(fā)現(xiàn)，對于400pm厚度的籽晶，當石墨片厚度為3一4mm時，籽晶內(nèi)的徑向正應(yīng)力值最小，試驗結(jié)果也證實通過優(yōu)化石墨片的厚度，可以避免晶體的開裂。其次，研究了不同形狀的生長界面SiC晶體內(nèi)熱應(yīng)力的影響，結(jié)果表明處于非均勻溫場下的晶體，當其生長界面為凹面時，其徑向正應(yīng)力、軸向正應(yīng)力及切應(yīng)力值都為最小，同時，隨著生長界面形狀由凸變凹，晶體內(nèi)切應(yīng)力最大值的位置，也由生長表面轉(zhuǎn)移到晶體內(nèi)部，這可以顯著提高晶體質(zhì)量。最后，討論了通過