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中文关键词
源供给系统
氢
化物
源供给
系
统
MO
源供给系统
输送管路系统
三
族
源
Run/vent
输送系统<
/p>
五
族
源
Run/vent
输送系统
源供给、输运
和尾气处理系
统
Run/vent
进腔
体管路系统
吹扫管路系统
Run/vent
选
择
开
关
Run/vent
主管路
光学探头吹扫
腔体侧壁吹扫
加热器吹扫
喷淋头吹扫
载片台周边吹扫
泄露检测系统
尾气处理系统
湿法系统
吸附系统
加热系统
立式
卧式
反应腔
桶式
扁平式
转盘式
喷淋腔壁冷却
反应室和加热
系统
气体流道冷却
冷却系统
尾气冷却
加热器电极冷却
腔体中心管冷却
感应加热
加热系统
电
阻
加热
电阻丝
电阻片
石墨（基座、石墨舟）、加热
（射频、
红外辐射、电阻）、热偶、衬托、托
盘、支撑、支杆、
转动机构、电磁场、
温度场、温度分布、流场、气压、流
速
自动系统、控制系统、控制装置、处
理系
统、
气体流量、
监控设备、
Bypas
s
管路、
O
型密封圈、
（压力、压差）传
感器
（水、气）冷却
关键词
气体纯化器、鼓泡（器）
、钢瓶、恒温
（装置）
、质量流量控制计<
/p>
MFC,
压力
控制器
PC
、
（水浴）恒温槽
thorm
al
bath
、充抽与测漏管道、
进气、旁路
（系统）、蝶形阀、溢流阀、电磁阀
过滤器
、不锈钢丝网、活性炭、真空
泵、气体洗涤器、加热炉、裂解炉、
燃烧室、排气、尾气、清洗
喷（淋、口、孔、头、盘）
、均匀、层
流、石英（管）
、钢（腔）
、反应（室、
腔、器）
、装片、卸片、两路
气流、分
离气路、三路气流分离
红外辐射加热
温度控制
压力控制
自动控制系统
机片座旋转控制
气流控制
安全防护
故障报警分级处理
可靠性设计
英文关键词
源供给系统
氢化物源供给系
source gas providing
统
system
MO
源供给系统
输送管路系统
source
pipe system
关键词
<
/p>
bubbler
、
bottle
、
cylinder
、
thermal
bath
、
Mass
flow
controller
、<
/p>
MFC,
Pressure
controller
、
Charge
pumping
and
pipeline
leak
det
ection
、
inlet
、
Bypass
（
system
< br>）
、
Run/vent
Filter
、
Stainless
steel
wire
mesh
、
Activated
carbon
、
Vacuum
pump
、
scrubber
system
、
Heating
furnace
、
Cracking
furnace
、
pyrolyzer
、
combustion
chamber
、
Exhaust
、
end
gas
、
Clean
Sprinkler
、
shower
nozzle
、
Uniform
、
Laminar
flow
、
Quartz
chamber
、
reactor
chamber
Cooling
、<
/p>
burial
（水）冷却
三族源
< br>Run/vent
输送系统
五
族源
Run/vent
输送系统
Run/vent
进
腔
体
管
路
系
统
gas delivery system
Run/Vent main
pipes sysem
Run/vent
< br>选择开
关
Run/vent
主管路
光学探头吹扫
腔体侧壁吹扫
加热器吹扫
喷淋头吹扫
载片台周边吹扫
吹扫管路系统
purge gas
system
泄露检测系统
leak test
尾气处理系统
exhaust
system
湿法系统
吸附系统
加热系统
reactor
chamber
垂直式
水平式
喷淋腔壁冷却
气体流道冷却
reactor
chamber
system
cooling system
尾气冷却
加热器电极冷却
腔体中心管冷却
感应加热
电
阻
加热
电阻丝
电阻片
Graphite
plate
、
heating
< br>（
magnetic
、
radi
ant heating
With
infrared
、
resistance
）
< br>、
substrate
、
Sup
port
、
Pillar
automatic
system
、
Control
system
、
operating
system
、
Gas
flow
、
Monitoring
equipment
、
Bypass
pipeline
、
O
calefaction system
红外辐射加热
温度控制
T
emperature
control
control system
压力控制
Pressure
stabilization
机片座旋转控制
rotation
control
气流控制
Air
flow control
安全防护
Safety
protection
故障报警分级处理
failure
alarm
可靠性设计
Reliability
design
type
sealing ring
主要企业：
Veeco
、
Aixtron
、
Emc
ore
、
Thomas Swan
、<
/p>
ASM
、
TAIYO NIPPON
SANSO CORP
、
APPLIED MATERIALS
、
EMF
、中国科学院半导体研究所、
光垒光电科技（上海）有限公司、中
微半导体设备（上海）有限公司、中晟光电设备（上
海）有限公司、华晟光电设备
(
香港
)
有
限公司、
北京北方微电子基地设备工
艺研究中心有限责任公司、
北京思捷爱普半导体设备有
限公司、
南京大学。
检索策咯：
1
、
MOCVD AND (EQUIPMENT OR SYSTEM)
((
金属有机化学气相沉积
OR
金属有机物化学气相沉积
OR
有机金属化学气相沉积
OR
MOCVD )
AND
(
设备
or
装置
or
系统
))/AB
2
、
(
气相沉积
AND
(
喷
or
加热
or
托盘
or
衬托
or
支撑
or
支杆
or
转动
))/AB
and
C23C16/SIC
C23C16/18 OR
C23C16/46 OR C23C16/48 OR C23C16/455
MOCVD
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
< br>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<
/p>
设备是不同的。
一般由
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。
【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。
【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
Sw
agelok
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。
【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。
< br>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<
/p>
般温度控制精度可达到
0.2℃或更低。
【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。
【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。
【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，
MOCV
D
设备一般都设在具有
强排风的工作室内。
[1]
优点
1
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
第三章
MOCVD
机台之系列介绍
现在用来生产ＧａＮ
ｏ－Ｆｌｏｗ
ＭＯＣＶＤ
Ａｐｐｒｏａｃｈ
ｉｃａｌ
ｒｏｔａｔｉｎｇ
ｔｙｐｅ
ａｔｉｎｇ
ｄｉｓｃ
ｔｙｐｅ
ｔｈ
ｒａｄｉａｌ
ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ＭＯＣＶＤ
Ｔｗｏ－Ｆｌｏｗ
ＭＯＣＶＤ
Ａｐｐｒｏａｃｈ
等等。
Ｓｐｅｅｄ
ｖｅｒｔ
ｓｐａｃｅ
ｒｏｔ
ｒｏｔａｔｉｏｎ
ｗｉ
Ｓａ
其水平进料气体为Ｎ２、ＮＨ３、ＴＭＧ等气体，垂直方向进料气体为Ｈ２和Ｎ２。其优
点为让外延
所成长出的膜均匀且厚度均一，其主要原理是利用垂直方向的Ｈ２和Ｎ２气体
将其水平方向的进料气体Ｎ
２、ＮＨ３、ＴＭＧ等气体往下压使其反应均匀减少反应不均
匀而导致影响ＬＥＤ特性。
此类反应器为Ｃｏ
ｌｄ－ｗａｌｌ，
其反应之原理为将进料气体Ｇｒｏｕｐ－Ⅲ及Ｇｒｏｕｐ－Ⅴ气
Ｌｏｃｋ部份
边界层之ｃｏａｔｉｎｇ变薄
，反应器空间较大可以一次生产六片以上之外延片可做为量产型之机台。
此类反应器为密闭空间之反应器，其反应之原理为将进料气体Ｇｒｏｕｐ－Ⅲ由上而下进入反应器
，
Ｇｒｏｕｐ－Ⅴ气体由水平方向进
外延片与反应器之顶端距离
约１ｃｍ，这代表可供气体反应的空间只有这么小；可使磊晶效果更加的均匀
及均一。其
原因为因外延片与反应气体进口之距离不大，其气体的反应空间不大，远比别种反应器小了许
多，外延的效果比其它的ＭＯＣＶＤ机台来的不错。
[Page]
ｗ
为Ａｘｔｒｉｏｎ
公司所所发明的，其优点为在常压下即可操作且反应器可容纳七片以上之外延片。
而各式各样的ＭＯＣ
ＶＤ机台随着所须求的ＬＥＤ特色不同而有不同之设计。
而所要考虑的原因有基
材衬底的材质、反应温度、进料气体的影响及一些未知的变因。
为日本酸素所生产之ＭＯＣＶＤ机台，
也是目前日本公司大部分所使用之
机台。
日本酸素之机台非量
产型之机台，一次只能生产一片但其
性能良好可生产高品质激光二级管都没问题。机台之操作条件：在常
压及低压都可操作、
控温精准，在进料气体方面其主要是将ＮＨ３、ＭＯ
Ｇａｓ、
Ｎ２平行入反应器，其
利用Ｎ２来稳定ＮＨ３、ＭＯ
Ｇａｓ之均匀混合来达到最佳之磊晶状晶效果。
ＭＯＣＶＤ
ｒｏｔａｔｉｏｎ
ｗｉｔｈ
ｒａｄｉａｌ
ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌ
ｆｌｏ
ｓｐａｃｅ
ｒｏｔａｔｉｎｇ
ｄｉｓｃ
ｔｙｐｅ
Ｓｐｅｅｄ
ｖｅｒｔｉｃａｌ
ｒｏｔａｔｉｎｇ
ｔｙｐｅ
国外
MOCVD
系统发展
随着
化合物半导体器件
(
如
GaAs
MMIC
、
InP MMIC
以及
GaN
蓝光
LE
D)
市场的不断扩大，
MOCVD
系统
的需求量不断增长。
国际上实力最为雄厚的
MOCVD
系统制造商有
:
德国
A
ixtron
公司、
美国
的
Emcore
公司
（其
M
OCVD
已被
Veeco
兼并）
、
英国
的
Thoma
ss~
(1999
年被
Aixtron
兼并
)
等。
因
为
MOCVD
系统最关键的问题就是保证材料生长的均匀性和重
复性，
因此不同厂
家的
MOCVD
系统最主要的区别在于反应室结构。
Aixtron
采用行星反应
(Planetary
Reactor
)
，
Emcore
采用
TurboDisc
反应室
(
该业务己出售给
Veeco
公司
)
、
Thomas Swan(
该公司于
2003
年
2
月份
被
Aixtron
兼并
)
采用
Closed Coupled
Showerhead(CCS)
反应室。
< br>国内拥有的进口
MOCVD
系统
700
台左右，
其中
Aixtron
MOCVD
系统和
Emcore
MOCVD
系统占绝大多数，
有少量的
Thomas Swan
MOCVD
系统、
法国
ASM
MOCVD
系统和
日本
RIPPON
SANSO
MOCVD
系统，主要用于
GaN
LD/LED
的研究和制造。
[1]
MOCVD
结构：
1
、
加热系统
2
、
冷却系统
3
、
气体输运系统
4
、
尾气处理系统
5
、
控制系统
6
、反应腔
反应腔
-
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