MOCVD外延基础知识培训.ppt

1、MOCVD外延基础知识培训,高凡 2010-6 大连美明外延片科技有限公司,什么是MOCVD？,Metal-Organic Chemical Vapor Deposition(金属有机物化学气相沉积),MOVPE (Metal-Organic Vapor Phase Epitaxy 金属有机物气相外延),为什么选择MOCVD?,反应物均以气态形式进入反应室，能够精确控制外延层的组分、厚度等，可生长薄到几个埃的外延层； 气体流速快，有利于生长多层结构时形成陡峭的界面； 适合于规模化生产。,什么是外延片？,外延（Epitaxy）是指在特定的衬底材料上按照晶体取向关系进行的晶体生长。 外延片：利用外

2、延技术生长的特定结构的晶片。,GaN基外延片所需原材料,蓝宝石衬底（Al2O3） MO源 三甲基镓 (TMGa),三乙基镓 (TEGa),三甲基铟 (TMIn),三甲基铝(TMAl),甲基二茂镁(Cp2Mg) 气体 NH3,SiH4(硅烷),H2,N2,HCl(Aixtron设备用),MOCVD Reaction Mechanism （MOCVD 反应机理）,GaN基蓝绿外延片的基本结构,蓝宝石衬底,buffer,U-GaN,n-GaN,AlGaN,p-GaN,三种商用的MOCVD设备厂商,Aixtron：德国 Veeco：美国 Thoms Swan：英国（99年被Aixtron并购）,蓝绿外

3、延目前设备情况,共8台 Aixtron：P,Q,T,24片机，炉内etch(化学清洗HCl) Veeco：R,S,W,21片机，炉外bake(物理清洗), 机械手传盘 Thoms Swan：U,19片机；A,31片机,炉内bake(物理清洗),各种设备上盖与大盘简介,Aixtron：P,Q上盖: Ceiling,Nozzle；T上盖:Ceiling,Injector；大盘susceptor，小盘disk Veeco：Flow Top，大盘platter Thoms Swan：Showerhead(简称SH)，大盘susceptor,水平式反应室,NH3,TMGa, TEGa, TMIn,TMA

4、l, Cp2Mg, SiH4 ,Veeco设备气流模型,Veeco Platter,Thoms Swan,MOCVD的控制参数与记录,一、温度 二、压力 三、气流量（包括MO载气流量、NH3流量等） 四、厚度及掺杂浓度 点检表的记录/确认 交接本记录 Recipe确认记录 在线生长曲线记录,基本的温度曲线,基本的反射率曲线,测试手段,显微镜 Quickprobe(波长快速测试仪) 膜厚仪 PL图谱仪 Hall测试仪 XRD(X-Ray衍射仪) AFM(原子力显微镜) EV2测试-最终光电测试参数 RunLog的填写/确认 验证片的选片/确认,蓝绿光外延片的区别,绿光外延片中量子阱的宽度较蓝光宽

5、 绿光外延片中InGaN中In的含量较蓝光大 绿光外延片的生长控制难度更大,显微镜,用来监测外延片的目检情况，可放大倍数至1000倍观察微米级的表面微观形貌。,QuickProbe,不需镀电极，可直接快速取点反馈外延片的波长、及亮度等信息,膜厚仪,可快速取点反馈外延片的厚度和反射率,AFM(原子力显微镜),作为GaN显微结构表征的几乎唯一办法,可以得到台阶宽度、台阶高度、粗糙度、缺陷以及缺陷形态等信息。 轻敲模式(TappingMode)、 接触模式（ContactMode）,AFM扫描数据,X-Ray衍射仪,用来分析外延片的晶体生长质量与生长结构，包括半高宽、金属组分以及MQW周期厚度、In含量等,XRD数据,PL光谱仪,PL光谱仪用于快速在线检测发光二极管外延片的质量，生成高分辨率的图谱和测定薄膜厚度等。厚度、积分光强、主波长、峰值波长、光谱半宽等参数以图谱形式显示。可直观检测外延片的厚度及波长的均匀性,Hall测试仪,可测试GaN膜在常温下的霍尔系数、载流子浓度、表面电阻率和迁移率 。利用霍尔效应测试可以更好地研究半导体材料电学性能，在外延片的研制过程中测试外延层的载流子浓度，利用范德堡法测试电阻率以及载流子迁移