跳到主要內容

臺灣博碩士論文加值系統

(18.97.14.87) 您好!臺灣時間:2025/01/19 05:23
字體大小: 字級放大   字級縮小   預設字形  
回查詢結果 :::

詳目顯示

我願授權國圖
: 
twitterline
研究生:鄭偉鳴
研究生(外文):Wei-Ming Cheng
論文名稱:垂直式CVD反應器內薄膜成長之參數探討
論文名稱(外文):Analysis of Thin Films Growth in Vertical CVD Reactor
指導教授:黃仁智黃仁智引用關係
指導教授(外文):Hwang, Jen-Jyh
學位類別:碩士
校院名稱:國立中山大學
系所名稱:機械與機電工程學系研究所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
論文出版年:2002
畢業學年度:90
語文別:中文
論文頁數:57
中文關鍵詞:化學氣相沈積
外文關鍵詞:chemical vapor deposition(CVD)
相關次數:
  • 被引用被引用:4
  • 點閱點閱:547
  • 評分評分:
  • 下載下載:0
  • 收藏至我的研究室書目清單書目收藏:0
中文摘要
在微電子工業發展及快速進步速度的趨勢下,各項製程技術的研究也就愈是關鍵,應用模擬方法於設備之改善可減少成本與時間的花費,在半導體製程中化學氣相沈積是個重要設備,本研究即是以數值方法探討低壓化學氣相沈積(LPCVD)沈積矽時,反應器內的熱流場之現象,在數值模擬方法上,描述CVD反應器流場傳輸現象的統御方程式。
本研究將就LPCVD技術之單一晶片式(single wafer)反應器流場分佈狀態進行分析,探討冷壁式(Cold Wall)反應器之流場,空間假設為三維穩態層流,其中垂直式CVD反應腔體內單晶薄膜生長之參數主要分為兩大類:(Ⅰ)腔體幾何形狀參數(Ⅱ)腔體操作參數。垂直式CVD反應腔體內迴流現象發生的情況主要分為兩大類:(a)在自然對流下,晶圓表面之高溫使氣體密度下降而生成浮力上升,再受上方較冷之氣體冷卻而形成迴流循環(因巨大的溫度梯度所導致不穩定之密度梯度因而產生迴流之現象),避免此現象常用之方法是採用分子量較小之氣體(氫),有時亦採取降低壓力概念;(b)CVD腔體內由於流場突然地分離所引發,即因體積膨脹而導致的迴流現象。
本研究數值模擬結果顯示:當(a)自然對流效應降低,(b)進口流速增加,(c)操作壓力降低,(d)噴氣頭距晶座距離縮小,(e)晶座溫度增加時皆有助於薄膜均勻性及沈積率的提高。
關鍵字:化學氣相沈積、數值模擬,自然對流。
Abstract
The development and advancement of microelectronics technology has been very dramatic. However the cost of creating new process technology by using experiment has been very high. By using computer simulation to evaluate the performance of these equipment, we are able to achieve the same goal at a much lower cost.
The reactor of chemical vapor deposition (CVD) is very important to semiconductor production process. This research use numerical method (simulation) to study the process parameters of Low-Pressure Chemical Vapor Deposition (LPCVD) of silicon (Si). In this simulation, the CVD reactor modelings are constructed and discredited by using implicit finite volume method. The grids are arranged in a staggered manner for the discretization of the governing equations. Then the SIMPLE-type algorithm is used to solve all of the discretized algebra equations.

Many people in the field are beginning to realize that these challenges can no longer be tackled with the traditional trial-and-error method which have dominated the CVD technology since its beginning, and that modeling may lead to better process and equipment design, reduced costs, and improved IC manufacturing. It is also to be expected that in the future, detailed CVD simulation models will not only be used in design and optimization, but also in real-time process control.
Key word: chemical vapor deposition, flow simulation, natural convection.
目錄
目錄i
表目錄iii
圖目錄iv
中文摘要vi
Abstractvii
符號說明viii
第一章 緒論1
1.1 研究背景與動機1
1.2文獻回顧2
1.3 研究內容4
第二章 理論模式6
2.1 物理現象6
2.1.1薄膜沉積原理6
2.1.2 化學沈積反應步驟8
2.1.3 反應器爐體傳輸現象9
2.2 基本假設12
2.3 統御方程式12
2.4 薄膜沈積特性與壁函數概述16
2.5 物理模型17
2.6 邊界條件18
第三章 數值模擬方法19
3.1 數值模擬軟體簡介19
3.2 SIMPLE演算法則20
3.3 上風差分法22
3.4 收斂條件24
3.5 數值方法之驗證24
第四章 結果與討論26
4.1 模擬案例分析26
4.2 研究主題27
4.3 參數探討28
第五章 結論與建議53
5.1 結論53
5.2 建議54
參考文獻55
參考文獻
1.K. Sugaware, “ Silicon Epitaxial Growth by Rotating Disk Method” , J. Electrochem. Soc. Vol.119, No12 , pp.1749-1760, 1972
2.Y Kusumoto, T. Hayashi, and S. Komiya, “ Numerical Analysis of the transport Phenomena in MOCVD Process” , Jap. J. Appl. Phys.,Vol.24 , No.5, pp620-625,1985.
3.G. Evans, K. Grei, “ Effects of Boundary Conditions on the Flow and Heat Transfer in Rotating disk Chemical Vapor Deposition Reactor” , Numerical Heat Transfer, Vol.12 , pp.243-252, 1987
4.N. Shibata and S. Zembutsu, “A Boundary layer Model for the MOCVD Process in a Vertical Cylinder Reactor”, Jap. J. Appl. Phys. Vel.26, No.9, Sep,1987, pp. 1416-1421.
5.D. I. Fotiadis, S. Kieda, K. F. Jensen, “ Transpoet Phenomena in Vertical Reactors for Metalorganic Vapor Phase Epitaxy ” , J. Crystal Growth, Vol.102, pp.441-470, 1990
6.R. L. Mahajan and C. Wei, “Boundary, Soret, Dufour, and Variable Property Effects in Silicon Epitaxy”, J. Heat Transfer, Vol.113, Aug.1991, pp.668-695.
7.C. R. Kleijn, “On the Modeling of Transport phenomena in Chemical Vapour Deposition and its Use in Reactor Design and Process Optimization”, Thin solid Films, 206(1991)47-53.
8.C. R. Kleijn, “A Mathematical Model o f the Hydrodynamics and Gas-Phase Reactions in Silicon LPCVD in a Single-Wafer Reactor”, J. Electrochem. Soc., Vol.138, No.7, July 1991.
9.P. N. Gadgil, “Optimization of a Stagnation Point Flow Reactor Design for Metalorganic Chemical Vapor Deposition by Flow Visualization”, J. Crystal Growth 164(1993)302-312.
10.C. H. Chen, C. A. Larsen, G.B. Stringfellow, D.W. Brown and A.J.Robertson,”MOVPE Growth of InP Using Isobutylphosphine and Butylphosphine”, Journal of Crystal Growth,1994
11.Z. Nami , Student Member, IEEE, A. Erbil, G. S. May, Member, IEEE , ”Reactor Design Considerations for MOCVD Growth of Thin Films, ”IEEE Transactions on Semiconductor Manufacturing,vol.10,no.2,May,pp 295-306,1997
12.Y.K. Chae, Y.E gashira, Y. Shimogaki, K. Sugawara,and H. Komi- yama ”Chemical Vapor Deposition Reactor Design Using Small-scale Diagnostic Experiments Combined with Computational Fluid Dynamics Simulations”, Journal of The Electrochemical Socirty,146(5)1780-1788,1999
13.W. K. Cho , D. H. Choi*, M.-U. Kim” Technical Note Optimization of inlet concentration profile for uniform deposition in a cylindrical chemical vapor deposition chamber” International Journal of Heat and Mass Transfer 42,pp 1141-1146,1999
14.Y. Gao,*Daniel A. Gulino,* and Ryan Higgins**”Effects of susceptor geometry on gan growth on si(111) with a new MOCVD reactor”MRS Internet J. Nitride Semicon. Res.4s1,G3.53,1999
15.H.V. Santen, C.R. Kleijn, Harry E.A. Van Den Akker “On trubulent flows in cold-wall CVD reactors” J. C. Growth 212 (2000) 299-310.
16.H.V. Santen, C.R. Kleijn, Harry E.A. Van Den Akker ”Symmetry Beraking in a stagnation-flow CVD reactor” J. C. Growth 212 (2000) 311-323.
17.Hitoshi Habuka “Hot-wall and cold-wall environments for silicon epitaxial film growth” J. C. Grwoth 223 (2001) 145-155.
18.Dimitrios I. FOTIADIS , Shigekazu KIEDA and Klavs F. JENSEN, “Transport Phenomena in Vertical Reactor for Metalogranic Vapor Phase Epitaxy” J.Crystal Growth, Vol.102, pp.441-470, 1990.
19.M. DE KEIJSER, C. VAN OPDORP and C. WEBER, “Peculiar Asymmetric Flow Pattern in a Vertical Axisymmetric VPE Reactor” J.Crystal Growth, Vol.92, pp.33-36, 1988.
20.L.Talbot, R.K.Cheng, R.W.Schefer, and D.R.Willis, “Thermophoresis of Particles in a Heated Boundary Layer” J.Fluid Mechanics, Vol.101, Part 4, pp.737-758, 1980.
21.W. J. Beek and K. M. K. Muttzall, “Transport Phenomena”, John Wiley& Sons(1975).
22.S. A. Campbell, “The Science and Engineering of Microelectronic Fabrication”, Chap.13, Oxford University Press, 2001, pp.326-354.
23.崔燕勇”薄膜單晶成長之垂直式CVD反應器內流動與熱傳之數值研究”,第五屆國科會工程處機械熱流學門研究成果研討會,1997
24.莊達人,”VLSI 製造技術” , 高立圖書有限公司, 2000
25.M.Meyyappan, “Computational Modeling in Semiconductor Processing”, Artech House, 1995.
26.王啟明,”化學氣相沈積之熱流場分析”, 國立中山大學機械工程研究所碩士論文, 2001
QRCODE
 
 
 
 
 
                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                               
第一頁 上一頁 下一頁 最後一頁 top
1. 張上鎮(1989)光譜分析之利器-霍氏紅外線光譜分析 林產工業8(4):112-124。
2. 張上鎮(1991)三種霍氏紅外線光譜分析表面性質技術之比較研究 林產工業10(1):113 ~ 120。
3. 張上鎮、吳季玲、王升陽(1997)熱分析技術在木材化學研究領域之應用 林產工業 16(1):133 ~ 148。
4. 張上鎮、吳季玲、王升陽、張惠婷(1997)反射式傅立葉轉換紅外線光譜分析在林產化學研究之應用 林產工業16(4):825 ~ 838。
5. 蔡宏斌(1989)DSC之應用技巧 科儀新知11(1):54 ~ 64。
6. 劉正字、李文昭(1987)速升樹種之理化學性質及膠合方法對集成材性能之影響(I)杉木、山黃麻、麻六甲合歡之基本理化學性質 林產工業6(3):11 ~ 22。
7. 劉正字、李文昭、林福元(1998)木材之化學改質及其膠合性之研究(Ι)-醚化處理對木材尺寸安定性及力學性質之影響 林產工業17(2):305 ~ 320。
8. 劉正字、李文昭、夏以淳(2000a)木材之化學改質及其膠合性之研究(Ⅲ)-乙醯化處理對木材尺寸安定性及力學性質之影響 林產工業19(2):229 ~ 240。
9. 劉正字、李文昭、夏以淳(2000b)木材之化學改質及其膠合性之研究(Ⅳ)-不同乙醯化處理材之膠合性及塗裝性 林業研究季刊 23(3):27 ~ 36。
10. 劉正字、李文昭、徐麗珠(2001a)順丁烯二酐/丙三醇處理材之尺寸安定性 林業研究季刊 23(1):69 ~ 82。
11. 劉正字、李文昭、徐麗珠(2001b)順丁烯二酐/丙三醇處理材之機械強度、膠合性及塗裝性 林業研究季刊 23(4):1 ~ 14。