mocvd和led基礎(chǔ)知識介紹

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1、MOCVD設(shè)備和外延生長2007.01外延技術(shù)與設(shè)備是外延片制造技術(shù)的關(guān)鍵所在。氣相外延（VPE）,液相外延（LPE）,分子束外延（MBE）稱金屬有機化合物氣相外延（MOCVD）都是常用的外延技術(shù)。當(dāng)前，MOCVD工藝已成為制造絕大多數(shù)光電子材料的基本技術(shù)。（氣相外延-在含有外延生長所需原子的化合物的氣相壞境中，通過一定方法獲取外延生長所需原子，使其按規(guī)定要求排列而生成外延層的外延生長過程。（VaporPhaseEpitaxy）液相外延-襯底片的待生長面浸入外延生長的液體環(huán)境中生長外延層的外延生長過程。（LiquidPhaseE

2、pitaxy）分子束外延-在高真空中，外延生長所需原子（無中間化學(xué)反應(yīng)過程）由源直接轉(zhuǎn)移到待生長表面上，按規(guī)定要求排列生成外延層的外延生長過程。（MolecularBeamEpitaxy）MOCVD（MetalOrganicChemicalVaporDeposition）設(shè)務(wù)作為化合物半導(dǎo)體樹料研宄和生產(chǎn)的手段，特別是作為工業(yè)化生產(chǎn)的設(shè)備，它的髙質(zhì)量、穩(wěn)定性、重復(fù)性及規(guī)?；瞧渌陌雽?dǎo)體材料生長設(shè)備無法替代的。它是當(dāng)今世界上生產(chǎn)半導(dǎo)體光電器件和微波器件材料的主要手段，如激光器、探測器、發(fā)光二極管、高效太陽能電池、光電陰極等，是光

3、電子等產(chǎn)業(yè)不可缺少的設(shè)備。但我國至今沒有生產(chǎn)該設(shè)備的專業(yè)廠家，各單位都是花費大量外匯從國外購買，使用過程中的維護和零配件的采購都存在很多的不便，且價格昂貴。全球最大的MOCVD設(shè)備制造商AIXTRON,美國Vccco公司.MOCVD設(shè)備1.發(fā)展史：國際上起源于80年代初，我國在80年代屮（85年）。國際上發(fā)展特點：專業(yè)化分工，我國發(fā)展特點：小而全，小作坊式。技術(shù)條件：a.MO源：難合成，操作困難。b.設(shè)備控制精度：流量及壓力控制c.反應(yīng)室設(shè)計：Vecco:高速旋$5Aixtron:氣浮式旋轉(zhuǎn)TomaxSwan:CCS系統(tǒng)（結(jié)合前

4、兩種設(shè)備特點）Nichia:雙流式2.MOCVD組成控制單元?PC機載氣（H2和N2）?氣控單元_＞反應(yīng)室_?尾氣處理器_＞大氣0HKU888(iUutaiooo卜，??w,??????■?讀■?讀O'sSSxx>\F?<冬，,irhir聊吻釧I但nm‘/湘均萑吩呼:.4人襯底」田I生產(chǎn)工藝流程方框圖M0源即冶辦念屬奈析眾泠務(wù)是先進的金屬冇機化學(xué)氣相沉積（簡稱MOCVD）、金屬冇機分子來外延（簡稱MOMBE）等技術(shù).生長半導(dǎo)體微結(jié)構(gòu)材料的支撐材料。由于M0源產(chǎn)品要求純度極髙，而絕大多數(shù)M0源化合物對氣氣、水汽極其敏感，遇空氣可

5、發(fā)生自燃，遇水可發(fā)生爆炸，且毒性人，所以M0源的研制是免極端條件下的合成制備、超純純化、超純分析、超純灌裝等于一體的髙新技術(shù)。純度在99.999—99.9999常用MO源：TMGa（三甲基鎵，液態(tài)）TMA1（三甲基鋁，液態(tài)）TMIn（三甲基銦，固態(tài)，現(xiàn)己有液態(tài)）TEGa（三乙基鎵，液態(tài)）Cp2Mg（二茂基鎂，闌態(tài)，現(xiàn)已宥液態(tài)）載氣為純度很高（99.999999%）的氫氣和氮氣。特氣：髙純度（99.9999%）的AsH3（砷烷，液態(tài)）PH3（磷烷，液態(tài)）Si2H6（乙硅烷，氣態(tài)）（前三種為紅貨光生產(chǎn)使用）NH3（氨氣，液態(tài)）SiH

6、4（硅烷，氣態(tài)）（后兩種為藍綠光生產(chǎn)使用）氣控單元：主要由MFC（流量計）、PC（壓力計）和一些管道組成，用于氣體的控制和輸送。氣體處理系統(tǒng)的功能足內(nèi)反應(yīng)室輸送各種反應(yīng)劑，并精確控制其濃度、送入的吋間和順序以及流過反應(yīng)室的總氣體流速等，以便生長特定成分與結(jié)構(gòu)的外延層.控制單元：根據(jù)PC機輸入的生長程序，對工藝進行控制。反應(yīng)室：a.按力分XT分為常反座室（如Nichia公oj的設(shè)備）和低反應(yīng)室（如Veeco和Aixlron公口］的設(shè)備）。兩者區(qū)別：氣體流速。低壓反應(yīng)室優(yōu)點：氣體切換快，停滯層薄，預(yù)反應(yīng)小，界面轉(zhuǎn)換快。B.按形狀分：

7、水平式（Aixtron）、立式（Vecco和TomaxSwan）、桶式（常用于Si外延）和雙流式（Nichia）。襯底：紅貨光生長用GaAs（砷化鎵），藍綠光生長用A12O3（藍寶石）（最通用）、SiC（Cree）和GaAs（砷化鎵）、Si（硅）（后兩種仍處于實驗室階段）等。尾氣處理器：主要用于生長后的廢氣處理，使其達到無污染排放。紅黃光生長產(chǎn)生尾氣用化學(xué)尾氣處理器處理，藍綠光生長產(chǎn)生的尾氣用濕法尾氣處理器處理。二，LED的MOCVD外延生長概念：外延-在一定條件下，通過一定方法獲得所需原子，并使這些原子有規(guī)則地排列在襯底上；在

8、排列時控制有關(guān)工藝條件，使排列的結(jié)果形成具有一定導(dǎo)電類型、一定電阻率、一定厚度。晶格完美的新單晶層的過程。外延片生長工藝LEDGaN外延片是一個由多個區(qū)域組成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。為使該結(jié)構(gòu)具有很高的電光轉(zhuǎn)換效率，首先應(yīng)該獲得性能優(yōu)良的單層外延材料，然后再實現(xiàn)完美的結(jié)構(gòu)組