化合物半導體MOCVD外延設備前驅體氣體濃度在線監(jiān)測解決方案2025/09/04 閱讀：236
方案摘要
1. 應用需求與挑戰(zhàn)
金屬有機化學氣相沉積（MOCVD）是制備III-V族化合物半導體（如氮化鎵GaN）的核心工藝，其關鍵在于精確控制前驅體氣體的濃度、生長速率及工藝可重復性。
在MOCVD工藝中，前驅體通過鼓泡器汽化后由載氣輸送至反應腔室。然而，前驅體濃度的穩(wěn)定性受多重因素影響：
鼓泡器溫度均勻性：即使采用恒溫槽，仍難以完全消除溫度波動；
前驅體狀態(tài)變化：固態(tài)前驅體的表面積或液態(tài)前驅體的液位變化均可能導致輸送不穩(wěn)定。
為實現(xiàn)工藝優(yōu)化，需對前驅體濃度進行實時監(jiān)測，并通過反饋調節(jié)氣體流量、溫度、壓力等參數(shù)，形成閉環(huán)控制。
技術選擇：非色散紅外（NDIR）氣體分析技術具有響應快、精度高、體積小等優(yōu)勢，是MOCVD前驅體濃度監(jiān)測的理想方案。
國產化迫切性：目前此類設備依賴歐美日進口，但根據(jù)2025年《政府工作報告》要求，突破關鍵核心技術、實現(xiàn)國產替代已成為國家戰(zhàn)略需求，對保障產業(yè)鏈安全至關重要。
圖1 MOCVD工藝原理圖
2. 解決方案
四方儀器作為國際領先的紅外氣體傳感器制造商，推出專為MOCVD設計的Gasboard-2062紅外氣體傳感器，提供高精度、實時的前驅體濃度監(jiān)測。
圖2 Gasboard-2062紅外氣體傳感器
2.1 測量原理
Gasboard-2062采用雙光束紅外吸收檢測技術：紅外光源發(fā)射特定波長光，通過被測氣體；氣體分子選擇性吸收光信號，強度衰減與濃度成正比；通過對比樣品信號與參比信號（雙光束設計），計算氣體濃度，確保長期穩(wěn)定性。
2.2 核心優(yōu)勢
雙光束紅外（NDIR）技術：采用電調制光源和集成雙通道探測器，顯著提升抗干擾能力；
環(huán)境適應性：通過參考通道補償溫度、濕度及交叉氣體干擾，確保測量穩(wěn)定性；
原位高精度測量：原位測量，準確度≤±1.0% F.S.，響應時間T90≤4秒。
圖3 Gasboard-2062紅外氣體傳感器光學結構
2.3 產品性能
實驗室測試顯示，傳感器的線性準確度（圖4）、響應時間（圖4）、重復性和檢出限等均滿足MOCVD前驅體氣體濃度在線監(jiān)測需求。
表1 Gasboard-2062紅外氣體傳感器的技術參數(shù)
圖4 Gasboard-2062紅外氣體傳感器的線性檢查與響應時間檢查
2.4 安裝方案
圖5 Gasboard-2062紅外氣體傳感器的安裝示意圖
