外延MOCVD基本原理及LED各层结构.pptx

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1、MOCVD基本原理及LED各层结构视频资料1视频资料2MOCVD概述AixtronCriusVeecoK465iLED各层结构1.何谓MOCVD:MOCVD:MetalOrganicChemicalVaporDepositionMOVPE:MetalOrganicVaporPhaseEpitaxyOMVPE:OrganoMetallicVaporPhaseEpitaxyOftenallthreeexpressionsareusedinterchangeablyMOCVD是Metal-organicChemicalVaporDeposition的缩写。直译:有机金属化学气相

2、沉积法其中的前两个字母“MO”或“OM”，指的是半导体薄膜成长过程中所采用的反应源(precusor)为金属有机物“Metal-organic”或是有机金属“Organometallic”。而后面三个字母“CVD”或是“VPE”，指的是所成长的半导体薄膜的特性是属于非晶形态薄膜或是具有单晶形态的薄膜。一般而言，“CVD”所指的是非晶形态薄膜的成长，这种成长方式归类于“沉积”(Deposition)；而“VPE”所指的是具有单晶形态的薄膜成长方式，这种方式归类于“外延"(Epitaxy)。是一种在基板上成长半导体薄膜的方法。其他类似的名称如：2.MOCVD系統MO源载气（H

3、2和N2）特气气控单元反应室尾气处理器大气控制单元PC机衬底2.1反应室（Reactor/Chamber）:反应腔是MOCVD最重要的部位，材料的特性与设备的好坏通通由它决定。反应腔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(带有冷却水回路)或是石英(太危险已成历史)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(WaferCarrier/Suscepetor)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。(因为成长

4、GaN需要NH3做为反应源，而NH3在高温时有腐蚀性所以石墨会镀上SiC保护。)加热器的设置，有的设置在反应腔体之内，也有设置在腔体之外。在反应腔体内部通常有许多可以让冷却水流通的通道，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。1.ReactorMO源NH3H2…HeaterChiller(ReactorCooling)2.2气体控制及混合系统(Gashandling&mixingsystem):载流气体从系统的最上游供应端流入系统，经由质流量控制器（MFC）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(

5、manifold)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。RunLineVentLineManifoldvalve有机金属源简称英文全名化学式溶点(℃)沸点(℃)TMGaTrimethylgallium(CH3)3Ga-15.755.8TEGaTriethylGallium(C2H5)3Ga-82.3142.6TMInTrimethylIndium(CH3)3In89.8135.8TMAlTrinethylAlumin

6、ium(CH3)3Al15126Cp2MgDi(cyclopentadienyl)magnesium(C5H5)2Mg176290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。2.3反应源（Precursor）:反应源可以分成两种，一种是有机金属反应源(Alk)，另二种是氢化物(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(bubbler）内，在使用此金属反应源时，载流气体可以从其中一端流入，并从另外一端

7、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。2.4控制+量测系统:控制机台运行、执行设定的程序(Recipe)。通常还包含一些量测设备。(ex.ThermoDetector、interferometer、reflectivity….)监控系统负责控制整个MOCVD设备，运行程序的方式有2种。一种是RealTimeProcess，另一种是BackgroungProcess。前者优点是在机台运行时可以实时更改参数，但