MOCVD 介绍
mocvd
MOCVD概述MOCVD（金属有机化学气相沉积）是一种用于薄膜生长的化学气相沉积方法。
该方法利用金属有机化合物在高温下分解，从而在衬底表面沉积出所需的薄膜。
MOCVD在半导体材料、光电子学和纳米科技等领域广泛应用。
工艺流程MOCVD的工艺流程一般包括下述几个步骤：1.准备衬底：选择合适的衬底材料，并进行表面清洗和处理，以确保良好的薄膜生长条件。
2.载气流入：将所需的载气引入反应室，常用的载气有氢气、氩气等。
3.前体供应：将金属有机化合物的气体前体供应到反应室，通常通过气体输送系统控制前体的流量和浓度。
4.反应：在适当的温度和压力条件下，金属有机化合物分解并与衬底表面反应，形成所需的薄膜。
5.生长控制：对反应条件进行控制，如温度、压力、前体浓度等，以控制薄膜的成分、结构和生长速率。
6.结束和冷却：停止前体供应，并冷却样品，以结束薄膜的生长过程。
应用领域半导体材料生长MOCVD广泛应用于半导体材料的生长。
通过控制衬底、前体和反应条件，可以生长多种半导体材料，如GaAs、InP、GaN等。
这些材料在电子器件中具有重要的应用，如光电二极管、激光器、太阳能电池等。
光电子学由于MOCVD可以生长高质量的半导体材料薄膜，它被广泛应用于光电子学领域。
MOCVD生长的薄膜可以用于制备LED（发光二极管）和LD（激光二极管），这些器件在照明和通信等领域有重要应用。
纳米科技随着纳米科技的发展，MOCVD也发展出了纳米级的应用。
通过控制MOCVD的反应条件，可以生长纳米尺寸的量子点和超晶格结构，这些纳米结构在纳米电子学、纳米光学和生物医学等领域具有潜在应用。
优点与挑战优点1.高质量薄膜：MOCVD可以生长高质量、均匀的薄膜，具有较低的缺陷密度和较好的结晶特性。
2.选择性生长：通过调节反应条件和前体选择，可以实现对特定晶面和材料的选择性生长。
3.可扩展性：MOCVD方法可扩展到大面积、高通量的薄膜生长，适用于工业化生产。
mocvd的原理及应用
MOCVD的原理及应用1. 简介MOCVD（金属有机化学气相沉积）是一种常用于半导体器件制造的薄膜沉积技术。
它通过在高温下分解金属有机化合物来沉积出具有特定性质的材料薄膜，广泛应用于光电子、电子器件、传感器等领域。
2. 工作原理MOCVD的工作原理基于热分解金属有机化合物，并在局部反应过程中生成所需的元素。
主要包括以下步骤：2.1 材料供应•这一步骤中，金属有机化合物被蒸发，以供应原子组分用于沉积薄膜。
2.2 衬底制备•在MOCVD系统中，衬底被清洗和加热，以去除污染物并提供合适的表面条件来接受沉积材料。
2.3 沉积材料生成•衬底被置于反应室中，金属有机化合物分子通过比例阀和气流送入反应室。
•在反应室中，金属有机化合物发生热分解，生成金属和有机残留物。
•金属在表面反应，生成所需材料的薄膜。
2.4 管理反应过程•反应温度、气流速度和金属有机化合物的供应速率等参数需要准确控制，以获得所需薄膜的理想特性。
3. 应用领域MOCVD技术在以下领域得到广泛应用：3.1 光电子器件制造•MOCVD可用于生长具有特定波长、高纯度和优异光电特性的半导体材料。
这些材料常用于光电子器件，如激光器、LED等。
3.2 电子器件制造•在电子器件制造中，MOCVD可用于沉积具有特定性能的绝缘体、传导薄膜和金属氧化物薄膜。
3.3 传感器制造•MOCVD也广泛应用于传感器制造。
通过调整材料组分和沉积条件，可以获得特定性能的材料，用于制造高灵敏度、高稳定性的传感器。
3.4 生物医疗•MOCVD可以用于沉积生物医疗领域的材料，如生物传感器、生物医疗器械等。
3.5 其他应用领域•MOCVD还可用于制造太阳能电池、光伏设备、显示器件等。
4. 优势与挑战4.1 优势•MOCVD可以控制沉积材料的组分和性能，以满足不同应用的要求。
•MOCVD具有高度适应性，可用于不同形状和尺寸的衬底。
•MOCVD可在较低的温度下进行材料沉积，以减少热应力。
MOCVD 介绍
MOCVD设备概况德国AIXTRON公司（德国艾思强公司）和美国VEECO公司（美国维易科精密仪器有限公司）两家公司几乎生产了全球90％以上的主流MOCVD设备。
1、生产效率和成本概况国际上MOCVD技术已经相当成熟，主流设备从2003 年6-8 片机、2004 年12 片机、2005 年15片机、2006 年的21-24 片机，目前已经达到42、45、49 片机（一次可装载49片2英寸的衬底生长外延）。
外延炉容量的不断扩大让LED 外延片生产商的单位生产成本快速大幅下降。
目前，量产企业对单批产能的最低要求是在30片以上。
国产设备目前为6片机，生产效率和生产成本差距甚远。
2、价格及产值概况生产型MOCVD设备的售价高达1000～2000万元【根据机型，6片机70万美元左右，9片机100万美元左右】，加上相关配套设备设施，一条产线LED生产线需要投入4000 多万元。
若新采购设备为45 片机生产蓝光芯片，按3 炉/天计算，年产4 .9万片左右，收入4800 万元，投入产出基本为1:1。
3、生产过程工艺复杂，参数众多，优良率与均匀性是关键外延片生长过程工艺复杂，参数众多，培养专业操作人员需时间较长。
一个最简单的GaN蓝光LED单量子阱结构，其生长工艺包括：高烘烤、缓冲层、重结晶、n-GaN、阱层、叠层及p-GaN等，工艺步骤达几十步，每一步需调整的工艺参数共有20多个，各参数之间存在比较微妙的关系，工艺编辑人员需根据工艺要求，对各个参数进行逐一调整，必要时还要进行计算，如升速度、升压速度、生长速率控制、载气与气源配比等。
如何根据工艺需要自动对参数进行检查，减轻工艺人员的工作量，是值得研究的新兴课题。
每个外延芯片、生产批次与系统之间的关系，能确保良好的均匀性以及优良率，尤其在芯片厂商扩产时，还能维持相同的优良率与均匀性就显的特别关键。
4、4英寸MOCVD设备将成为主流现阶段台湾外延厂商在技术上已经具备生产4英寸和6英寸的能力，但是出于成本的考虑，多数台湾厂家还是以2英寸的MOVCD设备为生产主线；大部分欧美与韩国厂商则早已使用4英寸MOVCD 设备。
MOCVD和LED基础知识的介绍
MOCVD和LED基础知识的介绍
一、MOCVD原理
MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）是金属有机化学气相沉积的缩写。
它是一种利用化学气相沉积技术在晶体衬底上制备复合材料（通常为硅、硅化物等复合材料）以形成多功能半导体晶体管结构的原子级技术。
MOCVD可以被用于制造有机-无机材料的复合层，也可以用于制造金属-金属、有机-金属等复合层，甚至可以用于制造复合层间的界面。
它通常采用微观结构技术或界面技术来优化层的性能，涉及材料有半导体、金属、有机化学、液体等，可以进行复合多层，还可以将金属作为金属电极接触层接入到电子器件中。
二、LED基础知识
LED（Light-Emitting Diode），又称发光二极体，是一种特殊的半导体发光体，由一种由n型半导体和p型半导体构成的电子管。
LED发光体的工作原理是当传入电流时，n-型半导体会有多余电子，p-型半导体会有多余的空穴，由于两种半导体的依附相互吸引，当多余的电子和空穴碰撞时，会发生热量和光产生，从而产生发光。
LED的发光效率非常高，大约比普通的白炽灯高20～30倍。
LED发光效率随着发光角度的变化而发生变化，平均发光角度约10°～150°，对于发光角度非常苛刻的场合，应选择合适的LED。
金属有机化学气相沉积
金属有机化学气相沉积1 金属有机化学气相沉积简介金属有机化学气相沉积（MOCVD）是一种重要的化学气相沉积（CVD）技术，其主要应用于半导体器件制造中，特别是高性能晶体管制造。
MOCVD技术通过在金属有机化合物和气相反应中沉积金属材料的薄膜。
MOCVD可用于制备各种金属化合物，如III-V族化合物和II-VI族化合物。
2 MOCVD的原理在MOCVD过程中，金属有机化合物被加热并分解成金属和碳（C）。
这些金属离子与气态的反应气体（例如，含有III族元素的化合物，如氨气（NH3））在固体表面上发生反应，并在表面形成金属化合物的薄层沉积。
反应的形式如下：M(CH3)x + NH3 → MxNy + CH4 + H2其中，M表示金属，CH3表示甲基基团，NH3表示氨气，MxNy表示金属化合物，CH4表示甲烷，H2表示氢气。
在反应中，金属有机物和气体通过化学反应形成金属化合物的沉积，同时将副产物产物移除。
3 MOCVD的优点与其他金属沉积技术相比，MOCVD具有以下优点：1.高纯度：MOCVD可在高温下进行，可制备高晶格质量的金属化合物。
2.高精度：由于反应产物在较低的升温速率下形成，MOCVD生长的薄膜具有优异的表面均匀性和精度。
3.适用性广泛：MOCVD可用于制备各种金属化合物，对于不同的薄膜材料可调节金属有机物和氢气相对含量。
4 总结MOCVD是一种基于化学反应的金属化合物薄膜沉积技术，它具有高纯度、高精度和适用性广泛等优点。
MOCVD技术已经成功应用于半导体材料中，如GaAs和InP等。
随着技术的不断发展，MOCVD技术将在更广泛的领域得到应用，例如纳米材料和光电子学。
MOCVD知识大全
Gas supply for MO2 sources
MO2 vent line
Gas supply for MO1 sources
Gas dosing unit for MO source MO bubbler
MO vacuum (for changing the MO bubbler
Reactor purges
Showerhead
Upper plenum:
Feeds the group III elements using metal organics
Lower plenum:
Feeds the group V elements using hydride gases such as NH3 or AsH3
• 目前国内外延、芯片主要研究机构有北 大、清华、南昌大学、中科院半导体所、 物理所、中电13所、华南师大、北京工 大、深圳大学、山东大学、南京大学等， 在技术上主要解决硅衬底上生长GaN外 延层、GaN基蓝光波长漂移、提高内量 子效率和出光效率、提高抗光衰能力和 功率芯片的散热水平等等 。
4.主要企业 • 国内LED外延、芯片的主要企业有：厦门 三安、大连路美、、杭州士蓝明芯、上海 蓝光、深圳方大、上海蓝宝、山东华光、 江西联创、深圳世纪晶源、广州普光、扬 州华夏集成等。 • 国内主要封装企业有：佛山国星光电、 厦门华联电子、宁波爱米达、江西联创光 电等； • 下游显示屏行业主要有：上海三思、西安 青松、北京利亚德。
3、国内市场巨大，LED未来主要市场是通 用照明市场，市场容量大，终端消费市场 比较分散，不易形成垄断，国内企业生存 空间广阔； 4、国内一些企业拥有核心知识产权，如晶 能光电的硅衬底氮化镓蓝光项目，大连路 美的芯片领域核心技术，都具有全球竞争 力，这些企业在技术发展上容易形成示范 效应，促进国内企业市场健康成长； 5、技术成熟后，LED下游封装和器件生产 属于劳动密集型，大陆具备发展的劳动力 成本优势。
MOCVD 介绍
• 金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法不仅具有CVD
方法的全部特征，而且由于以金属有机物为蒸发 源，表现出许多独有的特点。
所用的先驱体为挥发性较高的金属有机化合物 活性较高，受热容易分解 金属有机源分解以及金属单质或其氧化物涂层形 MOCV 成均可在较低温度下完成 D优点 沉积组分可多元化 可在钢等热敏感基体上沉积，扩大基体材料选择 范围
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MOCVD沉积铱膜装置示意图
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４
CVD铂、铱的动力学研究
Pt沉积速率在基体温度为550℃时达到最大值, 小于550℃ 时随沉积温度升高而直线上升, 而大于550℃时随沉积温度升 高而直线下降。Pt的沉积速率随沉积源加热温度的升高直线增 加, 通入氩气流速增加会降低Pt的沉积速率。Ir薄膜沉积速率
金属、半导体元素、碳化物、氮化物、 硼化物等 可控制膜的组成及晶型; 能均匀涂覆几何 形状复杂的零件; 沉积膜层纯度高、致密、 与基体结合牢固
可沉积物质 化学气相沉 积(CVD) 优点
化学气相沉积法(CVD)是目前制备具有优异性能涂层的有效方法之一， 用CVD方法，通过控制沉积参数，不但可以沉积出致密、结合力良好的 以及厚度可控的金属涂层，而且可以不受基体形状的影响。
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5 MOCVD法制备多层Ir涂层的显微结构
沉积过程在竖式热壁MOCVD炉中进行。先 驱体挥发温度Tp 在170～220 ℃变动;沉积温 度即先驱体热解温度Td 在400 ～ 550 ℃变动; 真空度保持在1～10 Pa;每次使用先驱体2 g, 先驱体到温后保温0.5h;无H2、O2 等反应性气 氛。
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与沉积温度之间的关系和Pt相似, 沉积温度在750℃时的沉积
金属有机气相沉积
金属有机气相沉积金属有机气相沉积在半导体、光电、电子等领域有着广泛应用，是一种重要的化学气相沉积技术。
本文将从定义、原理、工艺、应用、发展等方面对其进行探讨。
一、定义金属有机气相沉积，简称MOCVD（Metal-Organic Chemical Vapor Deposition），是一种通过化学反应在半导体衬底上沉积金属保护层或复合层的技术。
MOCVD是化学气相沉积法的一种。
二、原理金属有机化合物经气体传输输送到衬底上，在高温下发生热解反应，将元素金属沉积在半导体表面。
MOCVD的化学反应，是通过可控的加热并控制气体在反应腔体中停留时间来实现的。
三、工艺在MOCVD工艺中，需要对沉积工艺参数进行综合优化和控制。
其参数包括底部反应室内的反应气体流量、反应温度、反应时间和压强等。
需要注意的是，如果反应气体相对较少，则可以增加沉积速率，但会导致所获得的薄膜质量较差。
四、应用MOCVD广泛应用于半导体器件、微电子、光电领域等。
例如，它常用于制造高电子迁移率晶体管（HEMT）。
此外，还可用于制备电池阳极材料、太阳能电池、光电发展等。
经过多年的发展，MOCVD技术现在在半导体工业中占有重要的地位。
五、发展MOCVD技术的发展受到了广泛关注。
自从20世纪80年代引入以来，它已经在半导体工业中占有了重要的地位，并且在很多应用领域中都具有潜力。
目前，MOCVD技术已经发展到了超高温沉积（UHVCVD）及其衍生技术阶段，MOCVD在制备光电器件、堆垛量子点电路器件等方面已展现出了惊人的优势。
综上所述，金属有机气相沉积是一种重要的化学气相沉积技术，在半导体、光电、电子等领域都有着广泛的应用。
从工艺上，MOCVD仍存在着一些局限性，需要不断地进行改进，以提高沉积效率和薄膜质量。
MOCVD
MOCVD概述一、MOCVD的基本概述金属有机化合物气相沉积技术(MOCVD):金属有机化学气相沉积(MOCVD)又叫金属有机化学气相外延(MOVPE)，是目前应用十分广泛的气相外延生长技术。
它是马纳斯维特(Manasevit)于1968年提出来的一种制备化合物半导体薄膜单晶的方法。
80年代以来得到了迅速的发展，日益显示出在制备薄层异质材料，特别是生长量子阱和超晶格方面的优越性。
MOCVD采用Ⅲ族，Ⅱ族元素的有机化合物和Ⅴ族，Ⅵ族元素的氢化物作为源材料，以热分解反应方式在衬底上进行气相外延，生长Ⅲ－Ⅴ族，Ⅱ－Ⅵ族化合物半导体及其多元固溶体的薄层单晶。
金属有机化合物大多是具有高蒸汽压的液体。
用氢气，氮气或惰性气体作载气，通过装有该液体的鼓泡器，将其携带与Ⅴ族，Ⅵ族的氢化物（PH3，AsH3，NH3等）混合，通入反应室。
当它们流经加热衬底表面时，就在上面发生热分解反应，并外延生成化合物晶体薄膜。
对于Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料的生长，MOCVD扮演了极为重要的角色，可以说MOCVD技术推动了氮化物半导体的产业化发展。
早在1971年，Manasevit 报道了用MOCVD技术在蓝宝石衬底上外延GaN薄膜，由于GaN与蓝宝石衬底的晶格失配和热失配都很大，早期生长的样品表面形貌很差，外延薄膜存在裂纹，n型背底浓度通常在1018cm-3以上。
此后的十几年的时间里，对Ⅲ-Ⅴ族氮化物材料的研究进展不大。
直到1986年，Akasaki首先引入低温AIN作为缓冲层，用MOCVD生长得到了高质量的GaN薄膜单晶。
两步生长法即首先在较低的温度下(500～600℃)生长一层很薄的GaN或AIN作为缓冲层(buffer)，经高温退火后，再将温度升高到1000℃以上生长GaN外延层。
这种方法的实质是在外延薄膜层和大失配的衬底之间插入一层“软”的薄层，以降低界面自由能。
实验结果表明，引入低温缓冲层后，外延薄膜的表面形貌和晶体质量显著提高，材料的n型背底浓度下降两个数量级以上，并且材料的光学性能（PL）也有提高。
MOCVD和LED基础知识的介绍
MOCVD和LED基础知识的介绍MOCVD是一种气相沉积技术，通过液态的金属有机化合物前驱物和气态的反应气体，在高温下生成半导体材料的薄膜。
MOCVD技术具有高度的化学反应控制性和沉积均匀性，能够在高度控制的条件下制备多种复杂的半导体材料。
MOCVD被广泛应用于制备LED和其他半导体器件，如太阳能电池、半导体激光器等。
LED是一种半导体器件，具有电流通过时会发光的特性。
LED基于半导体材料的PN结，当正向电流通过PN结时，从该区域辐射出光子而形成发光。
LED具有高效能、长寿命、低能耗等优点，因此在照明、显示、信号传输等方面得到了广泛的应用。
在MOCVD中，LED的制备需要先选择合适的材料，一般使用砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)、氮化镓(GaN)等材料。
这些材料具有不同的禁带宽度和能隙，因此可以在不同的波长范围内发光。
LED的制备过程主要包括以下几个步骤：1. 衬底准备：选择合适的衬底材料，例如蓝宝石 (sapphire) 或碳化硅 (SiC)。
衬底需要进行表面处理，以保证后续材料的均匀沉积。
2.MOCVD沉积：将衬底放入MOCVD反应室中，加热至高温。
金属有机化合物前驱物和反应气体被导入反应室，通过化学反应生成半导体材料的薄膜。
控制反应的温度、气体流量和时间可以调节薄膜的性质和厚度。
3.包埋层制备：为了保护PN结和提高光的输出效率，需要在LED结构周围沉积包埋层。
包埋层可以通过MOCVD或其他技术实现。
4.电极制备：在制备完成的LED结构上沉积金属电极，用于注入电流和收集光子。
5.芯片分离和封装：将大面积的LED结构切割成小的芯片，并将其封装在光学透明的外壳中，形成最终的LED器件。
LED的性能可以通过调节MOCVD过程中的各种参数来优化，如材料组分、沉积温度、沉积速率等。
此外，还可以通过多层结构的设计来优化波长、光强度和光散射等光学特性。
总结起来，MOCVD是一种用于制备半导体材料的气相沉积技术，而LED是一种基于半导体的发光器件。
MOCVD
MOCVDMOCVDMOCVD是金属有机化合物化学气相淀积(Metal-organic Chemical Vapor DePosition)的英文缩写。
MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术.它以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。
通常MOCVD系统中的晶体生长都是在常压或低压(10-100Torr)下通H2的冷壁石英(不锈钢)反应室中进行，衬底温度为500-1200℃,用射频感应加热石墨基座(衬底基片在石墨基座上方),H2通过温度可控的液体源鼓泡携带金属有机物到生长区。
MOCVD技术具有下列优点:(l)适用范围广泛，几乎可以生长所有化合物及合金半导体;(2)非常适合于生长各种异质结构材料;(3)可以生长超薄外延层，并能获得很陡的界面过渡;(4)生长易于控制;(5)可以生长纯度很高的材料;(6)外延层大面积均匀性良好;(7)可以进行大规模生产。
MOCVD系统组成因为MOCVD生长使用的源是易燃、易爆、毒性很大的物质，并且要生长多组分、大面积、薄层和超薄层异质材料。
因此在MOCVD系统的设计思想上，通常要考虑系统密封性，流量、温度控制要精确，组分变换要迅速，系统要紧凑等。
不同厂家和研究者所产生或组装的MOCVD设备是不同的，但一般来说,MOCVD设备是由源供给系统、气体输运和流量控制系统、反应室及温度控制系统、尾气处理及安全防护报警系统、自动操作及电控系统等组成。
l)源供给系统包括Ⅲ族金属有机化合物、V族氢化物及掺杂源的供给。
金属有机化合物装在特制的不锈刚的鼓泡器中，由通入的高纯H2携带输运到反应室。
为了保证金属有机化合物有恒定的蒸汽压，源瓶置入电子恒温器中，温度控制精度可达0.2℃以下。
氢化物一般是经高纯H2稀释到浓度5%一10%后，装入钢瓶中，使用时再用高纯H2稀释到所需浓度后，输运到反应室。
金属有机物化学气相淀积技术(mocvd)
金属有机物化学气相淀积技术(mocvd)
金属有机物化学气相淀积技术（MOCVD）是一种重要的半导体材料制备技术，它是利用金属有机物在高温下分解产生的金属原子和有机物分子反应生成半导体材料的一种方法。
该技术具有高效、高质量、高纯度等优点，被广泛应用于半导体器件制备领域。
MOCVD技术的基本原理是将金属有机物和气体反应在高温下，使金属原子和有机物分子分解并反应生成半导体材料。
在MOCVD反应过程中，金属有机物和气体通过进入反应室中的热源，被加热至高温，使其分解产生金属原子和有机物分子。
这些金属原子和有机物分子在反应室中与半导体衬底表面上的原子结合，形成半导体材料的晶体结构。
MOCVD技术的优点在于可以制备高质量、高纯度的半导体材料。
由于金属有机物和气体在高温下反应，反应速度快，反应产物的纯度高，可以制备出高质量的半导体材料。
此外，MOCVD技术还可以制备出复杂的半导体结构，如量子阱、量子点等，这些结构对于半导体器件的性能有着重要的影响。
MOCVD技术的应用非常广泛，主要应用于半导体器件制备领域。
例如，MOCVD技术可以制备出高质量的GaN材料，用于制备高亮度LED器件；可以制备出高质量的InP材料，用于制备高速光电器件；可以制备出高质量的SiGe材料，用于制备高频器件等。
金属有机物化学气相淀积技术（MOCVD）是一种重要的半导体材料制备技术，具有高效、高质量、高纯度等优点，被广泛应用于半导体器件制备领域。
随着半导体器件的不断发展，MOCVD技术也将不断发展和完善，为半导体器件的制备提供更加高效、高质量的解决方案。
MOCVD和LED基础知识介绍
MOCVD和LED基础知识介绍
1、MOCVD（Metal–Organic Chemical Vapor Deposition）：金属-有机化学气相沉积，又称金属有机化学气相沉积，是一种一般用于结晶化学物质层的技术，常被用于制造半导体材料。
它通过金属有机芳香化合物源的沉积来形成结晶层，被广泛地应用于高效率半导体激光器的生产，如GaN、InGaN、GaAsP、GaInAs等。
MOCVD技术可以在一个成本友好的方式来覆盖大面积片，并可以在较短的时间内得到好的层晶性。
MOCVD有许多有着可靠性的有机发生器，有效的对控制各种有机源的温度，混合和搅拌以达到最佳的质量。
2、LED（Light-Emitting Diode）：发光二极管（LED）是一种半导体照明技术，它可以发出不同波长的可见光，例如紅色、绿色和蓝色。
LED采用的半导体结构，只有电子和空穴激发的光有可能释放出去，电子在电压加速过程中，和电子空穴自由地随机结合，并发出光子。
LED的发光效率、发光色彩可以通过加入不同的金属元素来调节，这些金属元素常被用于制造LED晶体管的晶体结构。
LED必须在严格控制的条件下进行制造，因此MOCVD技术是目前用于LED制造的最受欢迎的技术，因为它在制造晶体管晶体结构时具有很强的控制力以及有效的对控制各种有机源的温度，混合和搅拌。
MOCVD
• ②MOCVD由于不采用卤化物原料，因而在沉积过程中 不存在刻蚀反应，以及可通过稀释载气来控制沉积速 率等，有利于沉积沿膜厚度方向成分变化极大的膜层 和多次沉积不同成分的极薄膜层(几纳米厚)。因而可 用来制备超晶格材料和外延生长各种异质结构。 • ③MOCVD的适用范围广，几乎可以生长所有化合物和 合金半导体，而且能沉积卤族CVD和液相外延(LPE)不 能制取的混合晶体。 • ④仅单一的生长温度范围是生长的必要条件，反应装 置容易设计。生长温度范围较宽，生长易于控制，适 宜于大批量生产。 • ⑤可在蓝宝石、尖晶石基片上实现外延生长。
• 通常可选用金属的烷基或芳基衍生物、烃基衍生 物、乙酞丙酮基化合物、羰基化合物等为源材料。
• 上表给出了III-V族，II-VI族化合物的构成元素。粗 线左侧元素具有强金属性，不能构成满足要求的 无机化合物原料，但其有机化合物特别是烷基化 合物大多能满足作为原料的要求；右侧元素具有 强非金属性，其氢化物能满足作为原料的要求。 此外，不仅金属烷基化合物，而且非金属烷基化 合物都能作为MOCVD原料，因此可用作原料化合 物的物质相当多。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ MOCVD-特点
优点 • ① MOCVD最主要的特点是沉积温度低。例如ZnSe 薄膜，采用普通CVD技术沉积温度在850℃左右， 而MOCVD仅为350℃左右。由于沉积温度低，因 而减少了自污染(舟、衬底、反应器等的污染)，提 高了薄膜的纯度；许多宽禁带材料有易挥发组分， 高温生长易产生空位，形成无辐射跃迁中心，且 空位与杂质存在是造成自补偿的原因，所以低温 沉积有利于降低空位密度和解决自补偿问题；对 衬底取向要求低。
缺点 • ①虽然采用有机金属化合物取代普通CVD中常用 的卤化物，排除了卤素的污染和腐蚀性带来的危 害，但许多有机金属化合物蒸气有毒和易燃，给 有机金属化合物的制备、贮存、运输和使用带来 了困难，必须采取严格的防护措施。 • ②由于反应温度低，有些金属有机化合物在气相 中就发生反应，生成固态微粒再沉积到衬底表面， 形成薄膜中的杂质颗粒，破坏了膜的完整性。
金属有机物化学气相淀积技术(mocvd)
金属有机物化学气相淀积技术(mocvd)
金属有机物化学气相淀积技术（MOCVD）是一种先进的薄膜沉积技术，该技术广泛应用于半导体、光电子学、微纳电子器件等领域。
本文将介绍MOCVD的基本概念、装置和工作
原理。
一、基本概念
MOCVD是一种基于化学气相沉积（CVD）的薄膜制备技术。
它是通过将金属有机化合物和一种载气（通常是气相环氧化物）一起运输到衬底表面，然后通过化学反应在衬底表面
形成薄膜的过程，被称为外延生长。
在MOCVD中，金属有机化合物用作先驱体，其中含有
金属元素和有机基团，这些先驱体通过热解分解，所得的金属原子将与合适量的载气反应，最终在衬底表面上沉积形成薄膜。
二、装置
MOCVD主要由以下三个部分组成：气体输送系统、反应器和衬底加热器。
气体输送系统：由先驱体和载气组成，在输送过程中需要确保混合气体的流量、浓度
和稳定性。
常用的金属有机先驱体包括三甲基金属、铝烷、氮化铝丙酮酸盐等。
反应器：主要分为扩散式和流通式两种。
扩散式反应器是将反应室分成上下两部分，
通过对反应室内载气的控制来控制底部料层温度。
流通式反应器是将气体流动通过反应器
中的周期性反应层，实现对材料均匀性的控制。
衬底加热器：这是MOCVD反应器的核心部件，其主要作用是将衬底表面升温，并保持
一个固定的温度控制，控制薄膜的生长过程。
三、工作原理
在MOCVD的过程中，衬底通过加热反应室来升温，在反应室中，混合气体流经衬底表面，这些气体中的金属元素和气相载气反应产生微观的沉积反应，这些微观沉积过程最终
组成高质量的单晶膜。
MOCVD介绍范文
MOCVD介绍范文MOCVD即金属有机化学气相沉积（Metal Organic Chemical Vapor Deposition），是一种常用的薄膜制备技术。
在MOCVD过程中，使用金属有机化合物和惰性气体作为前驱体，在高温条件下使之分解，生成金属原子或化合物，然后将其传输到衬底表面进行沉积，形成薄膜。
1.高质量薄膜：MOCVD技术能够以单层的形式控制原子堆积序列，使得沉积的薄膜具有优良的结晶质量和光学性能。
此外，通过调节前驱体的浓度和反应条件，可以实现杂质控制和缺陷控制，提高薄膜的质量和纯度。
2.复杂结构控制：MOCVD技术可制备各种复杂薄膜结构，包括多层膜、量子阱和异质结构等。
这些结构对于器件性能的优化至关重要。
通过调节前驱体的流量和沉积参数，可以实现不同材料的交错堆积和界面控制。
3.宽范围成长：MOCVD技术适用于多种衬底类型，包括硅、石英、蓝宝石和氮化硅等。
此外，MOCVD技术可在高温度下进行沉积，从而适用于高熔点材料的制备。
4.连续大面积生长：MOCVD技术具有高生长速率，可实现大面积均一覆盖。
这使得MOCVD广泛应用于LED、半导体激光器和太阳能电池等大面积薄膜器件的制备。
1.前驱体供给：有机金属化合物和惰性气体通过气体输送系统输送到反应室中。
有机金属化合物可为金属的有机配合物，例如金属有机酮盐、金属有机胺盐和金属有机乙酮盐等。
3.输运：通过气流将分解后的金属原子和有机气体输送到衬底表面。
在输运过程中，要保持液滴和固体颗粒的均匀分布，以避免非均匀沉积和成键问题。
4.沉积：金属原子在衬底上进行重组和扩散，形成薄膜结构。
沉积过程中，需要控制沉积速率、温度和气氛的反应性，以实现所需的薄膜特性。
MOCVD技术在许多领域有着广泛的应用。
LED是其中最重要的应用之一、通过MOCVD制备的薄膜能实现纯度较高的发光材料和高质量的晶体结构，提高LED的性能和效率。
此外，MOCVD还广泛用于半导体激光器、太阳能电池、显示器和光电子器件等领域。
MOCVD基础知识
SeH2等。
一些常用源的分子结构示意图
DMZn AsH3
TMGa DMTe
TBP
TDMAAs制 （3）热力学分析
组分控制
• 精确控制材料组份的关键--MO源的蒸汽压和输入量 • MO源瓶中的压力是两种分压的总和，即PH2和PMO
谢谢大家
PMo
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PMo PC PMo
• 常压MOCVD（AP-MOCVD）
设备条件要求低。扩散边界层和温度边界层 较厚增加了前反应和均相反应的几率，降低 了材料质量和均匀性 。
低压MOCVD（LP-MOCVD）
要求设备密封性要高。
1.由于气体流速快，使表面的扩散边界层 和温度边界层厚度减小，降低了前反应 和均相反应几率。
热力学分析
3.在更高的温度范围内， 晶体的生长速度随温度 的升高而降低，这是由 于在此温度下，热力学 控制起主导作用。例如， 生长基元的挥发、均相 反应等。
生长温度的其他要求
• 高温能增加表面迁移率，低温降低表面迁移率。 • 低温能降低Si Ge的掺杂，高温能降低O S的掺
杂。 • 要求生长温度小于或等于晶体的熔点的一半。 • 带隙大的晶体熔点高，生长温度高；带隙小的
晶体熔点低，生长温度低。
V/III
• 850℃时 PH3只有50%能够分解 • 600℃时 AsH3只有50%能够分解
• 低的V/III下，III族原子容易形成小的金属液滴， 不利于材料均匀生长。
• 砷化物的V/III一般为几十，磷化物的V/III一般 为几百。
V/III的计算
Phyd
MOCVD概述
金属有机化合物化学气相沉积（MOCVD）一、概念MOCVD是金属有机化合物化学气相沉积(Metal-organic Chemical Vapor Deposition)的英文缩写。
MOCVD是在气相外延生长(VPE)的基础上发展起来的一种新型气相外延生长技术.它以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。
二、系统组成2.l源供给系统包括Ⅲ族金属有机化合物、V族氢化物及掺杂源的供给。
金属有机化合物装在特制的不锈刚的鼓泡器中，由通入的高纯H2携带输运到反应室。
为了保证金属有机化合物有恒定的蒸汽压，源瓶置入电子恒温器中，温度控制精度可达0.2℃以下。
氢化物一般是经高纯H2稀释到浓度5%一10%后，装入钢瓶中，使用时再用高纯H2稀释到所需浓度后，输运到反应室。
掺杂源有两类，一类是金属有机化合物，另一类是氢化物，其输运方法分别与金属有机化合物源和氢化物源的输运相同。
2.2气体输运系统气体的输运管都是不锈钢管道。
为了防止存储效应，管内进行了电解抛光。
管道的接头用氢弧焊或VCR及Swagelok方式连接，并进行正压检漏及Snoop液体或He泄漏检测，保证反应系统无泄漏是MOCVD设备组装的关键之一。
流量是由不同量程、响应时间快、精度高的质量流量计和电磁阀、气动阀等来实现。
在真空系统与反应室之间设有过滤器，以防油污或其它颗粒倒吸到反应室中。
为了迅速变化反应室内的反应气体，而且不引起反应室内压力的变化，设置“run”和“vent，，管道。
2.3反应室和加热系统反应室是由石英管和石墨基座组成。
为了生长组分均匀、超薄层、异质结构的化合物半导体材料，各生产厂家和研究者在反应室结构的设计上下了很大功夫，设计出了不同结构的反应室。
石墨基座是由高纯石墨制成，并包裹SIC层。
加热多采用高频感应加热，少数是辐射加热。
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MOCVD设备概况德国AIXTRON公司（德国艾思强公司）和美国VEECO公司（美国维易科精密仪器有限公司）两家公司几乎生产了全球90％以上的主流MOCVD设备。
1、生产效率和成本概况国际上MOCVD技术已经相当成熟，主流设备从2003 年6-8 片机、2004 年12 片机、2005 年15片机、2006 年的21-24 片机，目前已经达到42、45、49 片机（一次可装载49片2英寸的衬底生长外延）。
外延炉容量的不断扩大让LED 外延片生产商的单位生产成本快速大幅下降。
目前，量产企业对单批产能的最低要求是在30片以上。
国产设备目前为6片机，生产效率和生产成本差距甚远。
2、价格及产值概况生产型MOCVD设备的售价高达1000～2000万元【根据机型，6片机70万美元左右，9片机100万美元左右】，加上相关配套设备设施，一条产线LED生产线需要投入4000 多万元。
若新采购设备为45 片机生产蓝光芯片，按3 炉/天计算，年产4 .9万片左右，收入4800 万元，投入产出基本为1:1。
3、生产过程工艺复杂，参数众多，优良率与均匀性是关键外延片生长过程工艺复杂，参数众多，培养专业操作人员需时间较长。
一个最简单的GaN蓝光LED单量子阱结构，其生长工艺包括：高烘烤、缓冲层、重结晶、n-GaN、阱层、叠层及p-GaN等，工艺步骤达几十步，每一步需调整的工艺参数共有20多个，各参数之间存在比较微妙的关系，工艺编辑人员需根据工艺要求，对各个参数进行逐一调整，必要时还要进行计算，如升速度、升压速度、生长速率控制、载气与气源配比等。
如何根据工艺需要自动对参数进行检查，减轻工艺人员的工作量，是值得研究的新兴课题。
每个外延芯片、生产批次与系统之间的关系，能确保良好的均匀性以及优良率，尤其在芯片厂商扩产时，还能维持相同的优良率与均匀性就显的特别关键。
4、4英寸MOCVD设备将成为主流现阶段台湾外延厂商在技术上已经具备生产4英寸和6英寸的能力，但是出于成本的考虑，多数台湾厂家还是以2英寸的MOVCD设备为生产主线；大部分欧美与韩国厂商则早已使用4英寸MOVCD 设备。
市场预期一旦4英寸外延片材料成本大幅崩落（目前4英寸外延片的成本价格约为2寸外延片的四倍），2英寸的MOCVD设备将逐渐被4英寸所取代。
AIXTRON 与SemiLEDs在2009年5月就合作开发出6寸蓝光LED芯片，在6x6寸AIX 2800G4 H T MOCVD反应炉的结构上，产量增加约30％（相较于传统42x2-inch的架构），不但均匀性较好，也减少了边缘效应（edge effect）。
不过就现阶段而言，大多数的困难仍然在于6寸的基板价格偏高与外延片切割技术的挑战。
一、MOCVD设备市场情况1、设备供应商概况目前国际上主要的MOCVD设备供应商有两家：①德国AIXTRON公司（德国艾思强公司）根据Gartner Dataquest最近的一份分析报告，2008年AIXTRON公司MOCVD复合半导体设备的全球占有率达到72％。
目前，AIXTRON公司最先进的独特的行星转盘技术应用在大型G4 2800HT 42*2”以及Thomas Swan（1999年被AIXTRON收购）CCS Crius 30*2” MOCVD系统，使得AIXTRON的MOCVD设备被公认为世界上技术和商业价值最完美的结合。
②美国VEECO公司美国维易科精密仪器有限公司占20％以上，其中主打机型45片机K465已经销售超过100台，至今K系列MOCVD产品全球销售超过200台。
80％的世界顶尖LED企业已经采用K465型号的MOCV D，截止到目前，VEECO于中国地区大有斩获，累计MOCVD出货已达85台。
VEECO的MOCVD主要有以下优势：首先，它是量产型机器，能有效提高量产的时间，减少清洗和维护的时间和次数。
因为开仓清洗过程需要从高达1000摄氏度的度冷却后清洗，然后再将度升高至1000摄氏度，需要浪费不少的时间。
第二，自动化程度高，减少人为操作。
例如可自动化导入，机械手在生产完成后可自动更换蓝宝石等，属于量产型的设计。
第三，保护设备投资，防止落伍。
避免将来由于新的设备出现，造成旧设备的落伍。
通过计划与客户充分沟通，新的设备与旧的设备联繫在一起，提升产品的良率。
今年以来由于MOCVD机台供不应求的状况，使得VEECO在这段期间取得了相对有利的市场地位，尤其在中国市场大有斩获。
中国地区的成长相较去年成长将近80％。
根据了解，由于VEECO开始透过委外代工来增加产能，目前产能规模直追产业龙头AIXTRON，因此明年MOCVD机台供给不足的瓶颈将可望获得解决。
③其他厂家主要包括日本酸素（NIPPON Sanso）和日新电机（Nissin Electric）等，其市场基本限于日本国内。
此外，日亚公司和丰田合成的设备主要是自己研发，其GaN-MOCVD 设备不在市场上销售，仅供自用。
从设备性能上来讲，日亚公司设备生产的材料质量和器件性能上，要优于AIXTRON和EMCORE（已经被VEECO收购）的设备。
按生产能力计算，2006 年GaN型MOCVD 设备在全球市场的主要分布为：中国台湾地区48％，美国15％，日本15％，韩国11％，中国大陆7％，欧盟4％。
MOCVD的主要厂商虽然为欧美，但最大的两家AIXTRON 和VEECO 都是单纯设备制造商，不会对外延片生产厂构成威胁。
2、国产化艰难（48所简报2008年4月）MOCVD 设备是制作LED外延片的关键设备，而LED外延片的水平决定了整个LED产业的水平。
我国于2003年正式实施“国家半导体照明工程”，并在“十五”、“十一五”重点攻关课题和“863”计划中，将MOCVD设备国产化列入重点支持方向。
在国家策的支持下，“十五”期间，我国在MOCVD设备国产化方面已取得了初步成效。
中国电子科技集团公司第四十八研究所通过消化吸收和关键技术再创新等措施，研发成功了GaN生产型MOCVD设备（6*2″），填补了国内空白，使长期制约我国LED 产业发展的装备瓶颈得以突破。
同时，中科院半导体所、南昌大学、青岛杰生电器等单位也成功研发了研究型的MOCVD设备。
然而，国产MOCVD设备还存在以下问题：（1）国产MOCVD设备仍处于技术跟踪阶段，设备产业化水平与生产需要不相适应目前，国内研制的MOCVD设备最大产能为6片（48 所的GaN-MOCVD）。
然而，截至到2007年1 2月，在国外推出的最新型MOCVD设备中，AIXTRON已推出行星式反应器的42片机（AIX2800G 4 HT）和CCS反应器的30片机（CRIUS）。
由于产能的差距，小批量的MOCVD设备外延片生产成本较高，大大降低了设备的性价比，使得国产设备刚研发出来就已经落后了。
量产企业对单批产能的最低要求是在30片以上。
（2）设备造价高，应用风险大，多数厂商更愿意采购技术成熟的进口设备MOCVD设备的造价昂贵，生产型MOCVD设备的售价高达1000～2000万元。
厂商对此类设备的采购均十分谨慎，更愿意采购技术成熟、售后服务完善的进口设备，使得国产MOCVD设备的推广处于尴尬的境地。
（3）自主创新有待加强，国产MOCVD设备面临专利壁垒目前，国产MOCVD设备的研发还处于“消化、吸收”阶段，而国外主流商用机型已建立严密的专利保护，如AIXTRON的Planetary Reactor反应器、THOMAS SAWN的CCS（Close Coupled Showerhe ad Reactor）反应器、VEECO的Turbo Disk反应器和日本SANSO公司双/多束气流（TF）反应器均是自己独有的专利技术，国产MOCVD设备产业化面临专利壁垒的考验。
3、中国MOCVD设备数量与增长情况【高亮度LED需求强台湾LED厂商扩产凶猛】2007统计数据显示：台湾地区MOCVD 机台数量为310台，大陆地区为55 台左右。
到2008年底，两地区累计增加了126台。
2008 年底大陆地区增加到87 台，增长58％，由于一些厂商的设备08 年主要是安装调试，以及工艺上的摸索，产能的真正的释放在09 年。
根据不完全统计，2009年中国大陆MOCVD设备新增台数将超过100台左右，从数字上讲，台湾厂商在扩充产能方面领先大陆，晶电、璨圆、泰谷今年以来陆续增购MOCVD机台，预计到今年底，晶电的MOCVD机台总数将达180-190台，璨圆MOCVD机台总数将达33台，泰谷MOCVD机台数也将达27台。
晶电预计明年要再导入30台MOCVD机台，最快在第二季建置完成，届时晶电的MOCVD机台总数将达210-220台。
璨圆内部原本也规划明年要扩充30台MOCVD机台，但碍于机台订单太满，第一阶段先确定扩充12台，届时璨圆生产机台数将达45台。
泰谷也决定明年将扩增10台MOCVD机台，使MOCVD机台总数达到37台。
广镓目前共有38台MOCVD机台，日前董事也通过办理现金增资，预计将发行新股12万张，以每股金额暂定30元估算，将可筹募36亿元。
预期这笔资金将用于扩充蓝/绿光LED之产能，推估广镓将再扩增38-39台MOCVD机台，使生产机台总数达到76-77台。
友达/隆达日前已通过将在中科后里兴建新厂，预计到今年底MOCVD机台总数将有15-20台，2011年以前要逐步完成150-200台MOCVD机台的生产规模建置。
奇美电/奇力目前也已有37台MOCVD 机台已在量产中，预计明年机台总数将扩增到47台。