北京维意真空技术应用有限责任公司

　　基本概述

　　金属有机化学气相沉积系统(mocvd)是利用金属有机化合物作为源物质的一种化学气相淀积(cvd)工艺.

　　mocvd是金属有机化合物化学气相淀积(metal-organicchemicalvapordeposition)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。

　　技术优点

　　(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。

　　折叠系统组成

　　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。

　　折叠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。

　　折叠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。

　　折叠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。由热电偶和温度控制器来控制温度，一般温度控制精度可达到0.2℃或更低。

　　折叠4)尾气处理系统

　　反应气体经反应室后大部分热分解，但还有部分尚未完全分解，因此尾气不能直接排放到大气中，必须先进行处理，处理方法主要有高温热解炉再一次热分解，再用硅油或高锰酸钾溶液处理;也可以把尾气直接通入装有h2so4 h2o及装有naoh溶液的吸滤瓶处理;也有的把尾气通入固体吸附剂中吸附处理，以及用水淋洗尾气等。

　　折叠5)安全保护及报警系统

　　为了安全，一般的mocvd系统还备有高纯从旁路系统，在断电或其它原因引起的不能正常工作时，通入纯n2保护生长的片子或系统内的清洁。在停止生长期间也有常通高纯n2保护系统。

　　折叠6)手动和自动控制系统

　　一般mocvd设备都具有手动和微机自动控制操作两种功能。在控制系统面板上设有阀门开关、各个管路气体流量、温度的设定及数字显示，如有问题会自动报警，是操作者能及时了解设备运转的情况。此外，mocvd设备一般都设在具有强排风的工作室内。