Technologie der metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung (MOCVD).

Die metallorganische chemische Gasphasenabscheidung (MOCVD) ist eine neue Dampfphasenepitaxie-Wachstumstechnologie, die auf der Grundlage der Dampfphasenepitaxie (VPE) entwickelt wurde. MOCVD verwendet organische Verbindungen von Elementen der Gruppe III und Gruppe II und Hydride von Elementen der Gruppe V und Gruppe VI als Kristallwachstumsquelle und führt Dampfphasenepitaxie auf dem Substrat durch thermische Zersetzungsreaktion durch, um verschiedene III-V-Hauptgruppen, II-VI-Untergruppen zu züchten Verbindungshalbleiter und Dünnschicht-Einkristallmaterialien ihrer Mehrkomponenten-Mischkristalle.Ganwafer can grow epiwafers, like III-V epiwafer, GaN epiwafer, SiC epi wafer and etc, by MOCVD technique.

1. Arbeitsprinzip von MOCVD

Normalerweise läuft der MOCVD-Wachstumsprozess wie folgt ab: Das Reaktionsquellenmaterial, dessen Fluss genau gesteuert wird, wird unter dem Trägergas (normalerweise H2, einige Systeme verwenden N2) in die Reaktionskammer aus Quarz oder Edelstahl geleitet, und die Epitaxieschicht wird danach aufgewachsen die Oberflächenreaktion findet auf dem Substrat statt. Das Substrat wird auf eine beheizte Unterlage gelegt. Das nach der Reaktion verbleibende Endgas wird aus der Reaktionskammer gespült und aus dem System ausgetragen, nachdem es eine Endgasbehandlungsvorrichtung passiert hat, die Partikel und Toxizität entfernt. Das Arbeitsprinzip von MOCVD ist in der Abbildung dargestellt:

Arbeitsprinzip des MOCVD-Systems

2. Überlegenheit der MOCVD-Technologie

Im Vergleich zu anderen Epitaxietechniken hat die MOCVD-Technologie folgende Vorteile:

1) Die zum Aufwachsen von Verbindungshalbleitermaterialien verwendeten Komponenten und Dotierstoffe werden gasförmig in die Reaktionskammer eingebracht. Daher können die Zusammensetzung, die Dotierungskonzentration, die Dicke usw. durch genaues Steuern des Flusses und der Ein-Aus-Zeit der Gasquelle gesteuert werden, um dünne und ultradünne Schichtmaterialien zu züchten.

2) Die Gasströmungsgeschwindigkeit in der Reaktionskammer ist schneller, geeignet für das Wachstum von Heterostrukturen und Übergitter- und Quantenmuldenmaterialien.

3) Das Kristallwachstum wird in Form einer chemischen Pyrolysereaktion durchgeführt, die ein epitaxiales Wachstum in einer einzigen Temperaturzone ist. Solange die Gleichmäßigkeit des Gasstroms der Reaktionsquelle und die Temperaturverteilung gut kontrolliert werden, kann die Gleichmäßigkeit des Epitaxialmaterials garantiert werden. Daher ist es für das epitaxiale Wachstum mehrerer Schichten und großer Schichten geeignet und für die industrielle Massenproduktion geeignet.

4) Normalerweise ist die Kristallwachstumsrate proportional zur Durchflussrate der III-Quelle, sodass die Wachstumsrate in einem weiten Bereich eingestellt werden kann. Schnellere Wachstumsraten sind für Batch-Wachstum geeignet.

5) Der Aufbau der Reaktionskammer ist relativ einfach aufgrund der geringen Anforderungen an den Vakuumgrad.

Tatsächlich ist der attraktivste Teil der MOCVD-Technologie ihre Vielseitigkeit. Solange eine geeignete metallorganische Quelle ausgewählt werden kann, kann ein epitaxiales Wachstum durchgeführt werden. Darüber hinaus kann, solange die gleichmäßige Verteilung des Luftstroms und der Temperatur sichergestellt ist, eine große Fläche aus gleichmäßigem Material erhalten werden, das für die großtechnische industrielle Produktion geeignet ist.

3. Spezifische Anwendungen der metallorganischen chemischen Gasphasenabscheidung

Nach fast 20 Jahren rasanter Entwicklung hat sich MOCVD zu einer der Schlüsseltechnologien für die Herstellung von Halbleiterverbindungsmaterialien entwickelt. Um den Anforderungen der Entwicklung der Mikroelektronik und optoelektronischen Technologie gerecht zu werden, werden GaAlAs/GaAs, GaInP/GaAs, InAs/InSb, InGaN/GaN, AlGaN/GaN, GaInAsP/InP, AlGaInAs/GaAs und andere Dünnschichten durch MOCVD hergestellt .

Die Entwicklung der MOCVD-Technologie steht in engem Zusammenhang mit der Nachfrage nach Materialforschung für Verbindungshalbleiter und der Herstellung von Bauelementen, was wiederum die Entwicklung neuer Bauelemente fördert. Gegenwärtig wird die MOCVD-Technologie bei der Herstellung verschiedener Haupttypen von Verbindungshalbleitervorrichtungen verwendet, einschließlich: HEMT, PHEMT, HFET, HBT, Quantenmuldenlaser, Oberflächenlaser mit vertikalem Resonator, LEDs und so weiter.

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