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1、金属有机化学气相沉积一、原理：金属有机化学气相沉积（MOCVD）是以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有机化合物和V、Ⅵ族元素的氢化物等作为晶体生长源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长各种Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半导体以及它们的多元固溶体的薄层单晶材料。金属有机化学气相沉积系统（MOCVD)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，其原理为利用有机金属化学气相沉积法metal-organicchemicalvapordeposition.MOCVD是一利用气相反应物，或是前驱物precursor和Ⅲ族的有机金属和V族的NH3，在基材substrate表面进行反应，传到
2、基材衬底表面固态沉积物的工艺。二、MOCVD的应用范围MOCVD主要功能在於沉积高介电常数薄膜,可随著precursor的更换,而沉积出不同种类的薄膜.对於LED来说,LED晶片由不同半导体材料的多层次架构构成,这些材料放在一个装入金属有机化学气相沉积系统的圆形晶片上.这个过程叫做晶体取向附生,对於决定LED的性能特徵并因此影响白光LED的装仓至关重要.MOCVD应用的范围有:1,钙钛矿氧化物如PZT,SBT,CeMnO2等;2,铁电薄膜;3,ZnO透明导电薄膜,用於蓝光LED的n-ZnO和p-ZnO,用於TFT的ZnO,ZnO纳米线;4,表面声波器件SAW(如LiNbO3等,;5,三
3、五族化合物如GaN,GaAs基发光二极体(LED),雷射器(LD)和探测器;6,MEMS薄膜;7,太阳能电池薄膜;8,锑化物薄膜;9,YBCO高温超导带;10,用於探测器的SiC,Si3N4等宽频隙光电器件MOCVD对镀膜成分,晶相等品质容易控制,可在形状复杂的基材,衬底,上形成均匀镀膜,结构密致,附著力良好之优点,因此MOCVD已经成为工业界主要的镀膜技术.MOCVD制程依用途不同,制程设备也有相异的构造和型态.MOCVD近来也有触媒制备及改质和其他方面的应用,如制造超细晶体和控制触媒得有效深度等.在可预见的未来裏,MOCVD制程的应用与前景是十分光明的.三、MOCVD组件介绍MOC
4、VD系统的组件可大致分为：反应腔、气体控制及混合系统、反应源及废气处理系统。1.反应腔反应腔(ReactorChamber)主要是所有气体混合及发生反应的地方，腔体通常是由不锈钢或是石英所打造而成，而腔体的内壁通常具有由石英或是高温陶瓷所构成的内衬。在腔体中会有一个乘载盘用来乘载基板，这个乘载盘必须能够有效率地吸收从加热器所提供的能量而达到薄膜成长时所需要的温度，而且还不能与反应气体发生反应，所以多半是用石墨所制造而成。加热器的设置，依照设计的不同，有的设置在反应腔体之内，也有设置在腔体之外的，而加热器的种类则有以红外线灯管、热阻丝及微波等加热方式。在反应腔体内部通常有许多可以让冷却水
5、流通的通道，可以让冷却水来避免腔体本身在薄膜成长时发生过热的状况。52.气体控制及混合系统载流气体从系统的最上游供应端流入系统，经由流量控制器（MFC,Massflowcontroller）的调节来控制各个管路中的气体流入反应腔的流量。当这些气体流入反应腔之前，必须先经过一组气体切换路由器图1(Run/VentSwitch)来决定该管路中的气体该流入反应腔（Run）亦或是直接排至反应腔尾端的废气管路（Vent）。流入反应腔体的气体则可以参与反应而成长薄膜，而直接排入反应腔尾端的废气管路的气体则是不参与薄膜成长反应的。3.反应源 反应源可以分成两种，第一种是有机金属反应源，第二种是氢化
6、物（Hydride）气体反应源。有机金属反应源储藏在一个具有两个联外管路的密封不锈钢罐（cylinderbubbler）内，在使用此金属反应源时，则是将这两个联外管路各与MOCVD机台的管路以VCR接头紧密接合，载流气体可以从其中一端流入，并从另外一端流出时将反应源的饱和蒸气带出，进而能够流至反应腔。氢化物气体则是储存在气密钢瓶内，经由压力调节器（Regulator）及流量控制器来控制流入反应腔体的气体流量。不论是有机金属反应源或是氢化物气体，都是属于具有毒性的物质，有机金属在接触空气之后会发生自然氧化，所以毒性较低，而氢化物气体则是毒性相当高的物质，所以在使用时务必要特别注意安全。常
7、用的有机金属反应源有：TMGa（Trimethylgallium）、TMAl（Trimethylaluminum）、TMIn（Trimethylindium）、Cp2Mg（Bis(cyclopentadienyl)magnesium）、DIPTe（Diisopropyltelluride）等等。常用的氢化物气体则有砷化氢（AsH3）、磷化氢（PH3）、氮化氢（NH3）及矽乙烷(Si2H6)等等。（如图2）5图24.废气处理系统废气系统是位于系统
