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《武汉理工大学》 2012年
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MOCVD的在线膜厚监测系统的设计与实现

李伟  
【摘要】:金属有机化学气相沉积技术(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition,简称MOCVD)是制备基于氮化物和ZnO等材料的光电子器件的一种新技术。MOCVD设备在进行工艺生长过程中涉及到气流、温度均匀性、薄膜生长速率和厚度等重要信息,每个参数都会影响到最终生长的半导体薄膜材料的性能。在线监测仪表作为MOCVD设备工艺过程的监测仪器,可通过反应腔喷淋孔探测石墨盘上衬底片的膜厚信息,给外延工程师提供有价值的参考。在线膜厚监测仪的引入对MOCVD设备圈与圈的均匀性,炉与炉的稳定性有重要的意义,论文主要研究内容如下: (1)分析了信号和噪声的特点,提出了几种从噪声背景中提取有用信号的方法,并着重分析了锁定放大器的原理。 (2)根据设备反应腔的结构,在不影响内部流场和温度场的前提下,设计了在线监测仪的测试和安装方法,并设计在线膜厚监测仪的光学和机械结构。 (3)在电路中实现了激光器恒功率控制和膜厚干涉信号的提取放大,在软件系统中设计了多激光器工作的控制程序,并通过EPI模式实现对多路采样的处理。 (4)实现对多激光器的光纤合路,以635nm激光作为膜厚测试并进行调试指导,940nm激光可作为干涉测试,也可测试发射率,并使发射率计算精度达到0.4%。 (5)通过理论仿真给出不同表面状态下的工艺生长模型,给出生长LED时各个阶段的膜厚干涉曲线与工艺过程的对应关系,对工艺进行指导,并实现膜厚测试的精度优于0.5%的目标。 (6)通过UDP协议建立测试仪与上位机的数据传输,并完成上位机的功能需求。 本文设计的基于MOCVD设备的在线监测仪表已实现了在线膜厚测试功能,设计方案在昭信半导体的自主研发的MOCVD设备上得到了验证。
【学位授予单位】:武汉理工大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2012
【分类号】:TN304.055

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【参考文献】
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