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MOCVD金属有机化合物化学气相沉积

点击量:241 日期:2023-07-25 编辑:硅时代

MOCVD全称是Metal-Organic Chemical Vapour Deposition(金属有机化合物化学气相沉积设备),是在气相外延(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术,是利用金属有机化合物作为源物质的一种化学气相淀积(CVD)工艺。利用MOCVD技术,许多纳米层可以以极高的精度沉积,每一层都具有可控的厚度,以形成具有特定光学和电学特性的材料。MOCVD是用于LED芯片和功率器件制造的关键工艺技术,用于在蓝宝石(Al2O3)衬底上外延生长,制作外延片。

MOCVD(金属有机化合物化学气相沉积)是用于在半导体晶圆上沉积超薄单晶体层。MOCVD对于半导体III-V化合物是最重要的制造工艺,尤其是这些基于氮化镓的半导体。广泛应用于包括半导体器件、光学器件、气敏元件、超导薄膜材料、铁电/铁磁薄膜、高介电材料等多种薄膜材料的制备。

MOCVD的优劣势:

(1)用于生长化合物半导体材料的各组分和掺杂剂都是以气态的方式通入反应室,因此,可以通过精确控制气态源的流量和通断时间来控制外延层的组分、掺杂浓度、厚度等。可以用于生长薄层和超薄层材料。

(2)反应室中气体流速较快。因此,在需要改变多元化合物的组分和掺杂浓度时,可以迅速进行改变,减小记忆效应发生的可能性。这有利于获得陡峭的界面,适于进行异质结构和超晶格、量子阱材料的生长。

(3)晶体生长是以热解化学反应的方式进行的,是单温区外延生长。只要控制好反应源气流和温度分布的均匀性,就可以保证外延材料的均匀性。因此,适于多片和大片的外延生长,便于工业化大批量生产。

(4)通常情况下,晶体生长速率与Ⅲ族源的流量成正比,因此,生长速率调节范围较广。较快的生长速率适用于批量生长。

(5)使用较灵活。原则上只要能够选择合适的原材料就可以进行包含该元素的材料的MOCVD生长。而可供选择作为反应源的金属有机化合物种类较多,性质也有一定的差别。

MOCVD技术的主要缺点大部分均与其所采用的反应源有关。首先是所采用的金属有机化合物和氢化物源价格较为昂贵,其次是由于部分源易燃易爆或者有毒,因此有一定的危险性,并且,反应后产物需要进行无害化处理,以避免造成环境污染。另外,由于所采用的源中包含其他元素(如C,H等),需要对反应过程进行仔细控制以避免引入非故意掺杂的杂质。

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