Ⅲ族氮化物半导体薄膜材料,是制备高亮度发S光二极管、半导体激光、紫外探测器以及高频大功率微电子器件的基础,被认为是继硅之后最重要的第三代半导体材料。金属有机化学气相淀积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)简称MOCVD,是目前制备氮化物半导体材料的重要技术之一。由于MOCVD技术的复杂性,使薄膜在生长过程中受到多个因素的影响,其中衬底温度分布均匀性是影响薄膜成长的重要因素。随着氮化物薄膜晶体的广泛应用,市场对大尺寸的晶体生长也提出了新的需求。而目前国内外对于8英寸以下的氮化物生长热场的研究较为成熟,但对大尺寸(12英寸以上)的MOCVD反应室热场的研究较少。MOCVD加热系统加热的方式一般为电阻加热和电磁加热。无论哪种加热方式都存在衬底温度均匀性较低的问题。本文的研究目的就是借助于仿真软件,建立反应室二维模型,模拟氮化物生长的环境,通过观察各种相关参数对反应室热场的影响并进行优化,以提高衬底的温度均匀性为最终目标。本文根据两种加热方式的特点分别进行了大量的仿真计算,主要的内容有:(1)在传统电阻式加热系统中,电阻加热产生的热量部分热量被加热腔内的气体带走和辐射损失掉,导致电阻加热的效率降低。尤其加热大尺寸的衬底片时,加热效率和温度均匀性的问题更加突出。为了解决电阻加热系统加热效率较低的问题,在反应室加热系统内增加隔热板来以提高加热系统的加热效率,并分析了隔热板的高度、层数、长度等因素对加热效率和衬底温度分布均匀性的影响;提出了新的基座结构,将加热电阻放置在基座内部,调节了热量传递的方向和速率,使热量传至衬底时温度趋于均匀。(2)在传统的电磁加热系统中,加热系统产生的热量直接供给基座,加热效率较高;但由于电流的集肤效应,衬底温度分布不均匀,特别在生长大尺寸的薄膜晶体时,集肤效应更加突出。根据电磁加热系统的加热特性,本部分研究的重点是提高衬底的温度均匀性:研究分析电参数对反应室热场的影响;提出了新的基座结构:选用碳化硅和石墨作为新基座材料,将石墨环体嵌入碳化硅内部,利用碳化硅和石墨导热速率的不同,改变基座中各位置处的产热量和热传递,从而提高衬底温度分布均匀性。(3)在MOCVD反应室中,反应气体入口进入,在衬底上方生成晶体薄膜,多余的气体又随着出口排出,所以流场对薄膜的生长有着很大的影响。对于反应室内的热场来说,流场对热场的影响主要体现在反应气体的入口流量上,故本文分别对两种加热方式的反应室入口注入不同的大小的气体流量,观察气体流量大小对衬底温度的影响。研究结果表明:反应气体的流量对热场的影响较小,气体流量增大,温度降低;气体流量对衬底的温度均匀性分布影响较小。