MOCVD设备结构及维护课件
MOCVD设备与现代MOCVD技术研究
MOCVD设备与现代MOCVD技术研究MOCVD，即金属有机物化学气相沉积法、金属有机物气相外延生长，是一种制备化合物半导体薄层的方法，应用于多个领域，如太阳能电池、半导体激光器、LED等。
现有的MOCVD设备主要依赖进口，成本较高，因此MOCVD设备的研究对国防高端技术、新能源领域都很有必要。
文章简单分析了MOCVD 设备以及MOCVD技术。
标签：MOCVD设备；MOCVD技术；反应腔1 MOCVD设备构成MOCVD设备包括了5个分系统，加热系统、反应室、气体输运及尾气处理系统、冷却系统、控制系统等。
（1）反应腔结构。
MOCVD设备中，反应腔是生长材料的部分，其设计会影响到材料生长好坏。
反应腔可以分为垂直式、水平式两种。
垂直式反应腔的衬底表面和反应源的进气方向是相互垂直的，整个衬底表面被反应源全部覆盖，避免出现水平式反应腔中出现的消耗不均等问题。
水平式反应腔的衬底设置在基座的水平方向，小直径的进气口向大直径的进气口过渡，气体从衬底上流过，避免出现湍流，以保证层流。
水平式反应腔实现均匀薄膜厚度的难度较大，因此水平式反应腔不能大规模生产，只适合用于研究。
（2）加热系统、冷却系统。
MOCVD设备薄层的生长温度在400-2000℃范围内。
加热系统加热的是发生反应的基底，向反应提供所需温度，并且能够满足升温降温速度快、加热均匀和温度稳定时间短的要求。
在反应腔中反应物均匀分布的情况下，基座表面熱场保持均匀就是提高薄层厚度均匀性的一种方式。
冷却系统包括了气体流道冷却、喷淋腔壁冷却、腔体中心管冷却、加热器电极冷却、尾气冷却等，见图1。
（3）气体运输系统。
气体输运系统是MOCVD设备成本的集中部位。
因为所使用的载气属于超高纯气体，在输运中要避免出现气体被污染的情况，对调压阀、输运管道、切换组合阀、弯管连接头、气动隔膜阀等的光洁度、质量的要求非常高。
同时，还有较多的高精度集成控制装置，包括质量流量控制器、压力控制器等。
MOCVD学习一PPT演示课件
•4
GaN材料的特性(一) 与传统第一、二代半导体材料的性质差异
1. GaN基材料热导率接近于Si，相比GaAs材料高的多。 2. GaN基材料熔点相比传统半导体材料高很多，此外 GaN基材料具有十分良好的抗腐蚀性能和很高的硬度， 这使得它能适应在高温等恶劣环境下工作。 3. GaN具有很高的电子饱和漂移速度，因此可制作高 频、高速器件。 4. GaN击穿电场比其它半导体材料高，可在更高的偏 置电压下工作，能满足高功率的工作要求。 5. 含In的GaN基材料具有独特的发光特性。
6
究中，目前没
αc=3.17×10- αc=4.2×10-6 有高质量的材
6
料和较准确的
参数。
GaN和AlN有接近的晶格匹配和热膨胀系数，因此采用AlN衬底，
将得到更低缺陷密度的GaN外延。因目前大尺寸高质量的AlN材
料无法制备，因此在做GaN材料时会在衬底上先氮化一薄层类似
AlN的材料。
•13
GaN体材料的生长(一)
因此，在器件设计时要综合考虑掺杂和生长温度等对 电学性能、材料表面形貌和晶体质量的影响。
•16
InGaN/GaN多量子阱的生长
InGaN/GaN量子阱是LED材料的核心结构，在其生长过程 中，因低温生长有利于In的并入和减少In-N分解，而高温生长能获得 高质量的GaN材料，为此InGaN/GaN多量子阱生长采用高低温法。 InGaN/GaN多量子阱生长过程中生长温度、载气成分、上下气流比、 生长中断、生长速率等工艺条件对In组分的并入及材料特性有着重要 的影响。
纤锌矿结构中也存在非极性面，如m(1-100)、a(11-20)都是 GaN材料的非极性面。不过目前非极性GaN基材料的生长仍在研 究阶段，并未大规模应用于生产。
MOCVD设备资料 国产mocvd设备
MOCVD设备资料国产mocvd设备德国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、MOCVD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。
外延MOCVD基本原理及LED各层结构
MOCVD 概述
视频资料1 视频资料2
Veeco K465i
Aixtron Crius
LED各层结构
1.何谓MOCVD:
MOCVD是 Metal-organic Chemical Vapor Deposition的缩写。 直译:有机金属化学气相沉积法 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：
3.设备简介– Process Gases Process Gases Inlet
SiH4、NH3、N2、H2 制程气体进器接口 用量最大的气体是H2、N2、NH3这3种气体纯 度要求很高，进设备前纯度必须<1ppb。 SiH4一般没有经过纯化器。 *1ppb = 1e-9
Process Gases Control Item Manual Valve Regulator Pressure Gauge
TMGa TEGa TMIn
有机金属源
英文全名
Trimethylgallium Triethyl Gallium Trimethyl Indium Trinethyl Aluminium Di (cyclopentadienyl) magnesium
化学式
(CH3)3Ga (C2H5)3Ga (CH3)3In (CH3)3Al (C5H5)2Mg
250 250
250 250 250 250 250 250
10kW 15kW
15kW 15kW 15kW 15kW 15kW 15kW
4. 操作介面 Nexus MOCVD Control Software
程序控制 製程監控
程序編寫
起始參數設定
主控制選單
載盤傳送
MOCVD-培训总结课件
MOCVD-培训总结
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THANK YOU ！
MOCVD-培训总结
28
MOCVD-培训总结
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K465I设备程序分析部分
MOCVD-培训总结
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K465I “Dynamic Shutdown”程序举例分析
1.0 程序开始。
1.1 除了反应室维护程序，终止其他所有程序。
1.2 设定所有的MFC和PC的流量斜率为“1”。
1.3 关闭电源。
A）设定温度斜率为“0”（内，中，外）
6
K465I过热联锁系统
K465I设备过热硬件联锁系统。包括： ① PLC通过监控程序软件，来处理更改电源使能状态，来禁用电源。其优先级最低。 ② PID 控制器硬连线至电源的使能位，如果控制器测量到过热情况，则可取代来自 Nexus/PLC的使能输入。PID控制器持续监视两个PV（直接连接到PID控制器的T/C， 以及通过Ethernet连接接入的 Pyro）。如果两个PV都显示过热，则PID控制器将通 过硬连线的使能位禁用电源。同时，过热状态将通过数字输入传送至PLC，收到信号 后PLC将调整电源状态。 ③ 高温计（Pyro）也硬连线至电源使能位。如果高温计测量到过热状态，电源将被 禁用。同时，过热状态将通过数字输入传送至PLC，收到信号后PLC将调整电源状态。
LL和HUB
发现适当的微粒
从不
开盖，擦拭
MOCVD-培训总结
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K465I 日常维护项目
维护项（蓝光）
状况
频率
动作
冷水机滤芯更换
出水流量不够
约120±20炉/次 （从不更换）
更换滤芯
冷水机循环水更换
约半年 （从不更换）
2桶纯净水更换
工业机器人维护与维修1-5工业机器人本体组件ppt课件
五轴箱体
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1
工业机器人本体组件
前臂驱动组件 前臂驱动组件连接大臂镶钢丝螺套组件与前臂筒，共同组成机器人的臂部。
臂部是工业机器人的主要运动部件，主要用于改变腕关节组件和末端执行器的空 间位置，并将各种载荷传递到机座组件。
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1
工业机器人本体组件
前臂驱动组件 前臂驱动组件的内部会装有四轴伺服电机和减速机，连接前臂筒，可以驱动
前臂驱 动组件 连接端
三轴限位块
旋转臂 组件连 接端
三轴缓冲块 6/6
1
工业机器人本体组件
旋转臂组件 旋转臂组件包含旋转座组件、机座组件、一轴减速机组件和一轴电机组件。
一轴电机组件
旋转座 组件 机座组件
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1
工业机器人本体组件
机座组件 机座组件主要起到支撑机器人整体的作用，在机座组件上方安装一轴减速机
前臂驱动组件
前臂筒
腕关节组件
大臂镶钢丝螺套组件
旋转臂组件
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1
工业机器人本体组件
腕关节组件 腕关节组件包含六轴箱体和五轴箱体，是工业机器人本体结构中最为复杂的
部分，如图所示是腕关节组件。 腕部的自由度主要是用来实现所期望的姿态。腕关节末端可以安装各类专用
工具，组成手部，也就是末端执行器，来进行具体的任务操作。
四轴转动，两者装配关系如图所示。前臂驱动组件同时装有三轴减速机和三轴伺 服电机，连接大臂镶钢丝螺套组件，可以驱动三轴转动。
四轴电机组件 三轴电机组件
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1
工业机器人本体组件
前臂筒
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1
工业机器人本体组件
大臂镶钢丝螺套组件
大臂镶钢丝螺套组件如图所示，两端分别与旋转臂组件和前臂驱动组件连接。 前臂驱动组件与大臂镶钢丝螺套组件通过螺钉连接，三轴限位块和缓冲块起到限 制三轴转动范围的作用。
外延MOCVD基本原理及LED各层结构ppt课件
H化
H化温度：1080℃左右 6分钟H化作用：在开始生长之前，将蓝宝石衬底在高温的氢气气氛中清洁衬底表面，去除杂质、水分等，如去除表面的氧化物薄膜。
BUFFER
Buffer温度：550℃左右Buffer作用：在蓝宝石衬底上生长GaN为异质结生长，两种材料之间晶格失配大，所以先在较低的温度下，生长很薄的一层GaN缓冲过渡层。减小异质结生长所产生的缺陷。Buffer层的厚度薄厚对后面GaN生长温度、片子表面的粗糙度均有一定影响，快测功率有差异，但包灯后功率相近。
目前我司采用的方法基本上是基于Nakamura的外延方式。先以低温(约530c)GaN作为缓冲层，再高温(1060c)成长晶格质量较佳的GaN。P型GaN的制作也是采用Nakamura用热活化(退火)的方式，再约530c(700c)将外延片放入退火炉活化p型GaN。外延生长时有2个十分重要的量测参数，基板温度与基板的反射率。尤其是透过基板的反射率，可以让我们理解，薄膜成长过程的变化。以下我们透过反射率曲线，来解释GaN的成长方式。
LED各层结构
I.1
I.2
如何在Sapphire上成长GaN
各种GaN材料 nGaN / InGaN / pGaN / AlGaN
I.1
如何在Sapphire上成长GaN LED
GaN材料LED早期发展的瓶颈，除了材料本身制作不易外、整个LED也有其他难以克服的挑战。首先，GaN没有适当的基板，晶格差异太大难以成长出质量良好的GaN材料。GaN= Al2O3= Si= SiC= .其次，即使制作出堪用的GaN，却不易制作P型GaN。导致LED整体结构难以实现。这2个困难点先后被日本几位科学家解决GaN成长问题:1983日本田贞史等人以高温AlN作为缓冲层，再成长GaN。1985日本名古屋教授Isamu Akasaki 以低温AlN作为缓冲层，成长GaN。 1991日亚研究员Nakamura 以低温GaN作为缓冲层，成长GaN。至此已经大致解决GaN在sapphire上因为晶格差异过大而无法成长的问题。 P型GaN的制作问题:1989日本名古屋教授Isamu Akasaki利用分子束照射GaN参杂Mg的材料得到明显的p型GaN。1991日亚研究员Nakamura用热退火的方式得到p型GaN。至此GaN LED制作的2大难题先后被 Akasaki与Nakamura教授解决。 1993第一颗GaN LED(蓝光LED)问世，发明人Nakamura。
MOCVD原理及设备简介
缺点:许多有机金属化合物蒸气有毒、易燃; 反应温度 低，因此有时在气相中就发生反应。
2020/4/2
2
2. 太阳能电池的制备工艺
以玻璃为基底pin 型太阳能电池
引线盒 封装玻璃
Metal (250 nm)
ZnO (80nm) n layer (30nm)
方块电阻：<2×10-3 欧姆厘米 表面粗糙度：>35%
2020/4/2
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ZnO的制备
MOCVD原理
将金属有机物气化后，利用载气通入反应室，在反 应室内发生化学反应，生成物沉积到衬底上形成薄 膜。
金属有机物：DEZ 载气： Ar
2020/4/2
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ZnO的制备
DEZ＋H2O → ZnO
① (C2H5)2Zn+2H2O→Zn(OH)+2C2H6
i layer (350nm) P layer (10nm)
SnO2 （900nm)
玻璃
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ZnO
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ZnO的作用
1. 增 加 反 射 光 在 太 阳 电 池 中 的 光 程，提高太阳光的收集效率。
2. 减薄本征吸收层，抑制光致衰退， 改善电池的稳定性；
3. 阻挡金属背电极元素如Ag或Al 向n层的扩散，改善界面及电 池性能。
② Zn(OH)2
H2O
ZnO 基底
基底温度：180 ~ 200 ℃
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MOCVD系统
泵组
气源
沉积室
热阱
温度：250～300℃
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MOCVD
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 氢化物
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MOCVD系统概况
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（ 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（cylinder bubbler）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 （AsH 3 ）、 磷化氢 （PH 3 ）、 氮化氢 （NH 3 ）及 矽乙烷 ( Si2H6 ) 等等。
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MOCVD简介
主讲：张娟
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MOCVD的定义 气相外延生长（VPE)技术
MOCVD的原理
MOCVD系统概况
MOCVD的国内外发展
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MOCVD的定义
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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。
外延MOCVD基本原理及LED各层结构共36页文档
56、极端的法规，就是极端的不公。 ——西 塞罗 57、法律一旦成为人们的需要，人们 就不再 配享受 自由了 。—— 毕达哥 拉斯 58、法律规定的惩罚不是为了私人的 利益， 而是为 了公共 的利益 ；一部 分靠有 害的强 制，一 部分靠 榜样的 效力。 ——格 老秀斯 59、假如没有法律他们会更快乐的话 ，那么 法律作 为一件 无用之 物自己 就会消 灭。— —洛克
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29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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60、人民的幸福是至高无过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
MOCVD解析及剖面原理图
MOCVD介绍MOCVD设备将Ⅱ或Ⅲ族金属有机化合物与Ⅳ或Ⅴ族元素的氢化物相混合后通入反应腔，混合气体流经加热的衬底表面时，在衬底表面发生热分解反应，并外延生长成化合物单晶薄膜。
与其他外延生长技术相比，MOCVD技术有着如下优点：（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）LED外延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，LED外延生长速率与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。
（6）由于对真空度的要求较低，反应室的结构较简单。
（7）随着检测技术的发展，可以对MOCVD的生长过程进行在位监测。
实际上，对于MOCVD和MBE技术来说，采用它们所制备的外延结构和器件的性能没有很大的差别。
MOCVD技术最吸引入的地方在于它的通用性，只要能够选取到合适的金属有机源就可以进行外延生长。
而且只要保证气流和温度的均匀分布就可以获得大面积的均匀材料，适合进行大规模工业化生产。
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。
ALD+MOCVD介绍ppt课件
7
;.
3.1 CS-ALD (化学饱和吸附+交换反应)
对于CS-ALD ，自限制归于气相前驱体PbBr2在基片表面进行的自饱和化学吸 附。第二种前驱体H2S只能与吸附在基片表面的PbBr2分子进行交换反应。
由于任何系统的基片和前驱体之间可以进行化学吸附，而且适于CVD的两种前 驱体，同样可以用于CS-ALD，这样CS-ALD有时被认为是较常用的一种沉积技 术。
3.4.1.6 较慢的生长速度
ALD的生长速率与CVD和PVD相比是最低的。由于原子空间排列阻力的影响 ，实际ALD每一周期的厚度小于1个单层膜(Monolayer)。对于实际的真空系 统，一个周期需要的时间大约1s，甚至更低，对应的沉积速率低于1μm/h
3.4.2 ALD的前驱体
16
;.
要实现反应的互补性和自限制性，对于前驱体的选择至关重要，通常需满足以 下条件：
当、至功的膜索渐2制显Z始延过过早晶1引的得慢9A级积有有在900nL前物0召国器，走8造示用(表程期氧起表实，发速工原微世年sDA15:力开际件经向M芬A年薄器于面。化了面际限展率作子电研L世年纪代I硅ILEn和了学制历成兰以I膜，外作膜人化的制，慢温层子究界以7中半E,-和0VA主财五术造二熟的来电采延用。们学突了集的度级集的上后期导年族非to要力届会中十。D，致用膜，的反破它成缺较膜成热许，体代m和晶.沉，关议的多美S发A的原广应，在度点低层电潮多技i中IAucLI积开于，应年国光 生 子 泛 ，而 实 的 逐 (厚 路。n国l-术LD期小2ViOa多展对用的A真o(的长层关这且际提步度技集家的Iy于Il3L族Cae晶绝对进原A空高，薄注方由工高得的成术都发D和r4)L化工I缘行子A0学E质故膜，面于程到薄电制投展DI他0L合p-业膜了层在会量被交但的中解膜AA路V作入℃，Di的t物LLI中a。广沉技半(、称替是研的决，尺了族了)掀DD同Ax，的的y这泛积术导V大作沉由究应，促寸的自多化大起事)可外S，应项深工的体面原积于并用进A向生身晶合量了)们生延己L侧用技入艺研以积子的其没。了纳长存发物的人D为长生经重。术地正究及平层生复有A米速在还光及人们了具长成L通开探逐。薄板外长杂取量率沉具非力对D
MOCVD设备结构及维护课件
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2
一.MOCVD简介
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。
Metal-organic Chemical Vapor Deposition 金属有机化合物化学气相沉淀
明军作一个简单的反应腔介绍。 TS 近耦合喷淋反应腔
A Thermocouple B Tungsten heater C Gas inlet D Showerhead E Reactor lid F Optical probe G Showerhead water cooling H Double O-ring seal I Susceptor J Water cooled chamber K Quartz liner L Susceptor support M Exhaust
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4
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5
二.反应腔介绍 由于反应腔对外延生长非常重要，所以目 前市面上主要的反应腔设计为以下四种： 1.近耦合喷淋设计（AIXTRON TS系列）
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6
2.三层式气体喷嘴设计（ AIXTRON G系列）
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3.旋转式反应腔（Veeco）
注：
旋转式反应腔,是一种带有旋转盘的立式反应腔。衬底
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3
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。
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Gas supply for MO2 sources
Gas supply for MO1 sources
Gas dosing unit for MO source
MO bubbler
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Hydride run line Hydride vent line
MO2 run line MO2 vent line
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MO source
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明军作一个简单的反应腔介绍。 TS 近耦合喷淋反应腔
A Thermocouple B Tungsten heater C Gas inlet D Showerhead E Reactor lid F Optical probe G Showerhead water cooling H Double O-ring seal I Susceptor J Water cooled chamber K Quartz liner L Susceptor support M Exhaust
原理
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。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设备结构
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目录
一.MOCVD简介 二.反应腔介绍 三.TS 机台的气体运输系统 四.TS机台运行检查及维护保养
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一.MOCVD简介
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。
Metal-organic Chemical Vapor Deposition 金属有机化合物化学气相沉淀
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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
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二.反应腔介绍 由于反应腔对外延生长非常重要，所以目 前市面上主要的反应腔设计为以下四种： 1.近耦合喷淋设计（AIXTRON TS系列）
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2.三层式气体喷嘴设计（ AIXTRON G系列）
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3.旋转式反应腔（Veeco）
注：
旋转式反应腔,是一种带有旋转盘的立式反应腔。衬底
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Temperature control unit
A Eurotherm controller
B Thermocouple in the center of the heater coils
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三.TS机台气体运输系统
气体输运系统的作用为向反应室输送各种反应气体。该系统要能够 精确的控制反应气体的浓度、流量、流速以及不同气体送入的时间 和前后顺序，从而按设计好的工艺方案生长特定组分和结构的外延 层。气体输运系统包括源供给系统，Run/Vent 主管路，吹扫管路， 检漏管路和尾气处理系统。
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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。
一般系统组成： 加热系统，冷却系统，气体运输系统及尾气处理系 统，控制系统。
片放置在高速旋转的盘上并被加热到合适的生长温度，反
应物在初始阶段因高速旋转盘的牵引力被竖直向下地泵入
,然后偏斜形成一个与衬底片托盘平行的流动区域，可以
使反应物获得最佳的反应条学件习交。流PPT
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4.双气流反应腔（日亚）
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因为我们公司主要生产机台为AIXTRON TS机台和G5机台，所以针对TS和G5由我和王
MO vacuum (for changing the MO
bubbler
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Reactor purges
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Hydride source
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SiH4
eg: Growth n(-)GaN Si=12
Source to 80 Dilute to 320 Inject to 60
pipes
Gas supply for run lines
Gas dosing unit for hydride source
Purging reactor sight glass
Gas supply
for venting
MO1 run line MO1 vent line MO run bypass
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Байду номын сангаас
Gas symbols diagram
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S2位4通换向阀
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N2 purifier H2 purifier
NH3 purifier
Hygrometer
Gas supply for hydride
sources
Gas supply for auxiliary gas
A Showerhead Cap B Showerhead Body C Upper plenum D Lower plenum E Water cooling
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Tungsten heater
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• Zone A: Center • Zone B: Middle • Zone C: Outside