最新MOCVD和LED基础知识介绍
13页1、精品资料MOCVD和LED基础知识介绍MOCVD设备和外延生长200701外延技术与设备是外延片制造技术的关键所在。气 相外延(VPE),液相外延(LPE),分子束外延(MBE )和金属有机化合物气相外延(MOCVD )都是常用的外延技术。当前,MOCVD工艺已成为制造绝大多 数光电子材料的基本技术。(气相外延-在含有外延生长所需原子的化合物的 气相环境中,通过一定方法获取外延生长所需原子,使其按规定要求排列而生成外延层的外延生长过程(Vapor Phase Epitaxy) 液相外延-衬底片的待生长面浸入外延生长的液体 环境中生长外延层的外延生长过程。(Liquid Phas eEpitaxy) 分子束外延-在高真空中,外延生长所需原子(无 中间化学反应过程)由源直接转移到待生长表面 上,按规定要求排列生成外延层的外延生长过程。(Molecular Beam Epitaxy)MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition )设备作为化合物半导体材料研究和生产 的手段,特别是作为工业化生产的设备,它的高质 量、稳定性、重复性及规模化是其它的半
2、导体材料生长设备无法替代的。它是当今世界上生产半导体光电 器件和微波器件材料的主要手段,如激光器、探测 器、发光二极管、高效太阳能电池、光电阴极等,是 光电子等产业不可缺少的设备。但我国至今没有生产 该设备的专业厂家,各单位都是花费大量外汇从国外 购买,使用过程中的维护和零配件的采购都存在很多 的不便,且价格昂贵。全球最大的MOCVD设备制造商AIXTRON,美国Veeco公司., MOCVD 设备1. 发展史:国际上起源于 80年代初,我国在 80年代中(85年)。国际上发展特点:专业化分工,我国发展特点:小而全,小作坊式。 技术条件:a.MO源:难合成,操作困难。b.设备控制精度:流量及压力控制 c.反应室设计:Vecco:高速旋转Aixtron :气浮式旋转Tomax Swan :CCS 系统(结合前两种设备特点Nichia:双流式2. MOCVD 组成大气Substrate: GaAs(100),H,glassfCr/Mo制造1光电性 能检制1光鼻性形魏棣测|过8IEP卩阻博團*谱口崖生快 束出炉MO源即是先进的金属有机化学气相沉积(简称MOCVD)、金属有机分子束外延(简称M
3、OMBE)等技术生长半导体微结构材料的支撑材料。由于MO源产品要求纯度极高,而绝 大多数MO源化合物对氧气、水汽极其敏感,遇空气可发生自燃,遇水可发生爆炸,且毒性大,所以MO 源的研制是集极端条件下的合成制备、超纯纯化、超纯分析、超纯灌装等于一体的高新技术。纯度在 99.99999.9999常用MO源:TMGa(三甲基镓,液态)TMA1 (三甲基铝,液态)TMIn (三甲基铟,固态,现已有液态)TEGa (三乙基镓,液态) Cp2Mg (二茂基镁,固态,现已有液态)载气为纯度很高(99.999999%)的氢气和氮气。特气:高纯度(99.9999%)的AsH3(砷烷,液态)PH3 (磷烷,液态)Si2H6 (乙硅烷,气态)(前三种为 红黄光生产使用)NH3 (氨气,液态)SiH4 (硅烷,气态)(后两种为蓝绿光生产使用) 气控单元:主要由MFC (流量计)、PC (压力计)和一些管道组成,用于气体的控制和输送。气体处理系统的功能是向反应室输送各种反应剂,并精确控制其浓度、送入的时间和顺序以及流过反应室的总气体流速等,以便生长特定成分与结构的外延层.控制单元:根据PC机输入的生长程序,对工
4、艺进行控制。反应室:a.按压力分可分为常压反应室(如Nichia公司的设备)和低压反应室(如Veeco和Aixtron公司 的设备)。两者区别:气体流速。低压反应室优点:气体切换快,停滞层薄,预反应小,界面转换快。B.按形状分:水平式(Aixtron)、立式(Vecco和Tomax Swan)、桶式(常用于Si外延)和双流式(Nichia)。衬底:红黄光生长用GaAs(砷化镓),蓝绿光生长用Al2O3(蓝宝石)(最通用)、SiC(Cree)和GaAs(砷化 镓)、Si(硅)(后两种仍处于实验室阶段)等。尾气处理器:主要用于生长后的废气处理,使其达到无污染排放。红黄光生长产生尾气用化学尾气处理器 处理,蓝绿光生长产生的尾气用湿法尾气处理器处理。二, LED的MOCVD外延生长概念:外延-在一定条件下,通过一定方法获得所需原子,并使这些原子有规则地排列在衬底上;在排列时控制有关工艺条件,使排列的结果形成具有一 定导电类型、一定电阻率、一定厚度。晶格完美的新单晶层的过程。外延片生长工艺LED GaN外延片是一个由多个区域组成的复杂结构。为使该结构具有很高的电 光转换效率,首先应该获得性能优良
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