利用COMSOL Multiphysics建立物理氣相傳輸製程模擬碳化矽晶體生長及導入不同錐狀構型之探討

Translated title of the thesis: Development of Numerical System for Physical Vapor Transport Process Growing Silicon Carbide with COMSOL Multiphysics and Study of Introducing Different Cone-shaped Structure
  • 蔡 正範

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

本研究目的在於以模擬觀點建立一碳化矽晶體長晶系統，透過先行模擬計算瞭解長晶爐體內部之物理現象並提出改善方案，以減少不必要的實驗成本。本研究採物理氣相傳輸法（Physical vapor transport PVT）模擬碳化矽晶體生長，由於物理氣相傳輸法之坩堝內部高溫低壓的密閉狀態且長晶腔內的溫度及氣氛傳輸難以經由實驗直接測量，因此利用電腦輔助設計(Computer aided design CAD)作為分析爐體的工具是一項有效的解析途徑。 碳化矽長晶系統現象包含電磁加熱、熱場分佈、氣氛濃度分佈以及在晶種層上的長晶行為。藉由數值方法模擬碳化矽生長製程中的熱場及氣氛傳輸進而計算晶種的長晶行為，同時分析石墨坩堝內部之物理現象提出優化方針以達到長晶最佳化(Optimization)之條件。 本研究另一項目標基於技術已經相當成熟的4吋碳化矽長晶系統，在模擬其擴晶的過程中導入一協助改善熱場和氣氛傳輸的氣流導引部件(Cone-shaped structure)於長晶腔中。本研究針對六組不同的坩堝導引構型模擬其熱場、氣氛濃度分佈與長晶速率分佈並進一步對晶體形貌、熱應力與缺陷進行定性的預測，藉此給出較理想的坩堝構型，以達成碳化矽晶體擴晶與降低晶體缺陷的關鍵模擬技術。
Date of Award2018 Sept 5
Original languageChinese
SupervisorWen-Dung Hsu (Supervisor)

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