mocvd的原理及应用

MOCVD技术的技术特点与优势介绍及在光电薄膜中的应用

MOCVD技术在半导体材料和器件及薄膜制备方面取得了巨大的成功。尽管如此，MOCVD仍是一种发展中的半导体超精细加工技术，MOCVD技术的进一步发展将会给微电子技术和光电子技术带来更广阔的前景。

一、引言

近年来，随着半导体工业的发展以及高速光电信息时代的来临，LPE、VPE等技术在半导体业生产中的作用越来越小；MBE与MOCVD技术相比，由于其设备复杂、价格更昂贵，生长速度慢，且不适pC-长含有高蒸汽压元素(如P)的化合物单晶，不宜于工业生产。而金属有机物化学气相淀积(MOCVD)，1968年由美国洛克威公司的Manasevit等人提出制备化台物单晶薄膜的一项新技术；到80年代初得以实用化。经过近20年的飞速发展，成为目前半导体化台物材料制备的关键技术之一。广泛应用于包括半导体器件、光学器件、气敏元件、超导薄膜材料、铁电／铁磁薄膜、高介电材料等多种薄膜材料的制备。

二、MOCVD的主要技术特点

国内外所制造的MOCVD设备，大多采用气态源的输送方式，进行薄膜的制备。气态源MOCVD设备，将MO源以气态的方式输送到反应室，输送管道里输送的是气体，对送入反应室的MO源流量也以控制气体流量来进行控制。因此，它对MO源先体提出应具备蒸气压高、热稳定性佳的要求。用气态源MOCVD法沉积一些功能金属氧化物薄膜，要求所选用的金属有机物应在高的蒸气压下具有高的分子稳定性，以避免输送过程中的分解。然而，由于一些功能金属氧化物的组分复杂，元素难以合成出气态MO源和有较高蒸气压的液态MO源物质，而蒸气压低、热稳定性差的MO源先体，不可能通过鼓泡器(bubbler)由载气气体输运到反应室。

然而采用液态源输送的方法，是目前国内外研究的重要方向。采用将液态源送入汽化室得到气态源物质，再经过流量控制送入反应室，或者直接向反应室注入液态先体，在反应室内汽化、沉积。这种方式的优点是简化了源输送方式，对源材料的要求降低，便于实现多

MOCVD的應用範圍

最近LED產業除了有大量的MOCVD新機台成軍外，業界關注的另一個焦點是也有LED廠商要打造三五族的太陽能電池，MOCVD的應用有哪些呢？我們來看看。

金屬有機化學氣相沉積系統（MOCVD)是利用金屬有機化合物作為源物質的一種化學氣相澱積（CVD)製程，其原理為利用有機金屬化學氣相沉積法metal-organic chemical vapor deposition.MOCVD是一種利用氣相反應物，或是前驅物precursor和Ⅲ族的有機金屬和V族的NH3，在基材substrate表面進行反應，傳到基材襯底表面固態沉積物的製程。

MOCVD主要功能在於沉積高介電常數薄膜，可隨著precursor的更換，而沉積出不同種類的薄膜。對於LED來說，LED晶片由不同半導體材料的多層次架構構成，這些材料放在一個裝入金屬有機化學氣相沉積系統的圓形晶片上。這個過程叫做晶體取向附生，對於決定LED的性能特徵並因此影響白光LED的裝倉至關重要。

MOCVD應用的範圍有：

1、 鈣鈦礦氧化物如PZT、SBT、CeMnO2等；

2、 鐵電薄膜；

3、 ZnO透明導電薄膜、用於藍光LED的n-ZnO和p-ZnO、用於TFT的ZnO、ZnO納米線； 4、 表面聲波器件SAW(如LiNbO3等、；

5、 三五族化合物如GaN、GaAs基發光二極體（LED）、雷射器（LD）和探測器；

6、 MEMS薄膜；

7、 太陽能電池薄膜；

8、 銻化物薄膜；

9、 YBCO 高溫超導帶；

10、 用於探測器的SiC、Si3N4等寬頻隙光電器件

MOCVD對鍍膜成分、晶相等品質容易控制，可在形狀複雜的基材、襯底、上形成均勻鍍膜，結構密緻，附著力良好之優點，因此MOCVD已經成為工業界主要的鍍膜技術。MOCVD制程依用途不同，制程設備也有相異的構造和型態。MOCVD近來也有觸媒製備及改質和其他方面的應用，如製造超細晶體和控制觸媒得有效深度等。在可預見的未來裏，MOCVD製程的應用與前景是十分光明的。

半导体外延设备的分类

半导体外延设备是半导体材料生长的关键设备，用于在晶体基片上沉积外延层。根据其不同的工作原理和应用领域，可以将半导体外延设备分为以下几类。

一、气相外延设备

气相外延设备是最常见的半导体外延设备之一。它通过将气体中的半导体原子或分子沉积在基片上，形成外延层。常用的气相外延设备有金属有机化学气相沉积（MOCVD）和分子束外延（MBE）。

1. 金属有机化学气相沉积（MOCVD）

MOCVD是一种广泛应用于半导体材料外延生长的技术。它通过控制金属有机气体和载气的流量，使其在高温条件下与基片表面发生反应，从而形成外延层。MOCVD设备具有高生长速率、较高的沉积效率和较好的均匀性等优点，被广泛用于生长GaN、InP、GaAs等材料。

2. 分子束外延（MBE）

MBE是一种通过热蒸发的方式将半导体材料沉积在基片上的技术。它通过在真空环境下加热源材料，使其蒸发并沉积在基片上，形成外延层。MBE设备具有高真空度、高温度控制精度和高纯度材料等优势，被广泛应用于低维结构的外延生长，如量子阱和纳米线等的制备。

二、液相外延设备 液相外延设备是利用溶液中的半导体材料，通过控制温度和溶液中物质的浓度，使其在基片上生长外延层。常用的液相外延设备有溶胶-凝胶法和液相外延熔融法。

1. 溶胶-凝胶法

溶胶-凝胶法是利用溶胶和凝胶的物理化学性质，在溶胶-凝胶转变过程中进行材料生长。它通过控制溶液中的物质比例和温度，使溶胶逐渐凝胶并沉积在基片上，形成外延层。溶胶-凝胶法具有较高的生长速率、较好的均匀性和较低的生长温度等优势，被广泛应用于生长氧化物和硅基外延材料等。

2. 液相外延熔融法

液相外延熔融法是通过将半导体材料熔融后，使其在基片上生长外延层。它通过控制温度和熔融物质的成分，使熔融物质在基片上形成外延层。液相外延熔融法具有生长速率快、生长温度范围广和材料组分可调等优势，被广泛应用于GaAs和InP等材料的生长。

文章编号：１１３０１－９９４４（２００７）０１－００５７－０３　

Ｗｉ　ｎＣＣ在ＭＯＣＶＤ系统中的应用　

黄军荣，过润秋　

（西安电子科技大学机电工程学院，西安７１ＯＯ７１）　

摘要：针对所研制的ＭＯＣＶＤ设备，对其系统控制原理进行了分析，介绍了ＷｉｎＣＣ监控界面　

的设计与实现，并利用Ｃ脚本和ＶＢ全局脚本解决了多变量传榆导致的ＰＬＣ内存消耗大、　

通讯速度慢、画面更新延迟等现象，实现了批量修改和以日志方式保存数据的功能。　

关键词：组态软件Ｗｉ　ｎＣＣ；半导体材料生长；Ｃ脚本；ＭＢ脚本　

中圈分类号：ＴＰ３１１　文献标志码：Ｂ　

Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｏｆ　ＷｉｎＣＣ　ｉｎ　ＭＯＣＶＤ　

ＨＵＡＮＧ　Ｊｕｎ－ｒｏｎｇ，ＧＵＯ　Ｒｕｎ－ｑｉｕ　

（Ｓｃｈｏｏｌ　ｏｆ　Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ａｎｄ　Ｅｌｅｅｔｒｏｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ’／ｉｎ　７１００７１，　

Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ＭＯＣＶＤ　ｓｙｓｔｅｍ　ｉｓ　ａｎａｌｙｚｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ，ａｎｄ　ｉｔｓ　ｍｏｎｉｔｏｒ　ｉｎｔｅｒｆａｃｅ　ｉｓ　ｐ】砷０ｓｅｄ　

ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ＷｉｎＣＣ．Ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｃａｕｓｅｄ　ｂｙ　ｍｕｌｔｉ－ｖａｒｉａｂｌｅｓ　ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　ｉｎ　ｒｅａｌ－ｔｉｍｅ　ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　ａｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ　ａｎｄ　

ｉｔ　ｉｓ　ｓｏｌｖｅｄ　ｂｙ　ｕｓｉｎｇ　Ｃ－ｓｃｒｉｐｔ　ｏｒ　ＶＢ－ｓｃｒｉｐｔ．Ａ　ｎｅｗ　ｍｅｔｈｏｄ　ｏｆ　ｂａｔｃｈ　ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｄａｔａ－ｓａｖｉｎｇ　ｉｓ　ａｃｃｏｍｐｌｉｓｈｅｄ．　

Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ＷｉｎＣＣ；ｍｅｔａｌ　ｏｒｇａｎｉｃ　ｃｈｅｍｉｃａｌ　ｖａｐｏｒ　ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ（ＭＯＣＶＤ）；Ｃ　ｓｃｒｉｐｔ（ＣＳ）；ＶＢ　ｓｃｒｉｐｔ（ＶＢＳ）