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MOCVD工藝介紹。

2023-08-14 14:18 作者:芯片智造  | 我要投稿


MOCVD,全稱為金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition),又可叫做金屬有機(jī)氣相外延。金屬有機(jī)化合物(Organometallic Compounds)是一類具有金屬-碳鍵的化合物。這些化合物包含至少一個(gè)金屬和碳原子之間的化學(xué)鍵。金屬有機(jī)化合物常常被用作前驅(qū)體,可以通過(guò)各種沉積技術(shù)在基底上形成薄膜或納米結(jié)構(gòu)。


金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)的過(guò)程可以分為以下步驟:前驅(qū)體的選擇和輸入:首先,選擇合適的金屬有機(jī)前驅(qū)體(這是“MOCVD”中的“MO”,即“Metal-Organic”)和反應(yīng)氣體。前驅(qū)體通常是一種金屬有機(jī)化合物,而反應(yīng)氣體通常是氫氣、氮?dú)饣蚱渌栊詺怏w。這些氣體將前驅(qū)體輸送到反應(yīng)室。


氣體輸送和混合:前驅(qū)體和反應(yīng)氣體在反應(yīng)室的入口處混合。這通常是在一個(gè)控制好的流量和壓力下進(jìn)行的。沉積反應(yīng):混合的氣體流到加熱的襯底上。在襯底表面,前驅(qū)體分解并發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成所需的固體材料并沉積在襯底上。這個(gè)過(guò)程通常在幾百到幾千攝氏度的溫度下進(jìn)行,具體溫度取決于前驅(qū)體的種類和所需材料的性質(zhì)。排放副產(chǎn)物和未反應(yīng)的前驅(qū)體:未反應(yīng)的前驅(qū)體和生成的副產(chǎn)品被氣體流帶走,并在反應(yīng)室外部被清除。


金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)是一種常用的外延生長(zhǎng)技術(shù),MOCVD被廣泛應(yīng)用于制造半導(dǎo)體激光器和LED。特別是在制造LED時(shí),MOCVD是生產(chǎn)氮化鎵(GaN)和相關(guān)材料的關(guān)鍵技術(shù)。
什么是外延?
外延技術(shù)在半導(dǎo)體制造中是非常重要的一部分。在半導(dǎo)體制造中,它指的是在一個(gè)晶體襯底上生長(zhǎng)出另一種材料的單晶薄膜的過(guò)程。外延技術(shù)可以確保新生長(zhǎng)的晶體薄膜與底層晶體襯底在結(jié)構(gòu)上有序?qū)R,這種技術(shù)使得可以在襯底上生長(zhǎng)出具有特定性質(zhì)(如電子、光學(xué)或磁性性質(zhì))的薄膜,這對(duì)于制造高性能的半導(dǎo)體器件至關(guān)重要。


外延技術(shù)主要有兩種形式:液相外延(LPE,Liquid Phase Epitaxy)和氣相外延(VPE,Vapor Phase Epitaxy)。氣相外延又可以進(jìn)一步分為金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積(MOCVD)和分子束外延(MBE)等技術(shù)。
MOCVD的優(yōu)點(diǎn):
均勻性好沉積的材料質(zhì)量高材料多樣性摻雜精度高高溫穩(wěn)定性好MOCVD的缺點(diǎn):MOCVD設(shè)備的購(gòu)買和運(yùn)行成本較高,包括昂貴的設(shè)備購(gòu)買、安裝和維護(hù)成本,以及高昂的金屬有機(jī)前體的成本。MOCVD使用的一些金屬有機(jī)前體可能具有毒性,需要適當(dāng)?shù)陌踩雷o(hù)和廢物處理措施,對(duì)環(huán)境的污染較大。
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