MOCVD技術

mocvd技術在半導體材料和器件及薄膜製備方面取得了巨大的成功。儘管如此，mocvd仍是一種發展中的半導體超精細加工技術，mocvd技術的進一步發展將會給微電子技術和光電子技術帶來更廣闊的前景。

引言

近年來，隨著半導體工業的發展以及高速光電資訊時代的來臨，lpe、vpe等技術在半導體業生產中的作用越來越小；mbe與mocvd技術相比，由於其設備複雜、價格更昂貴，生長速度慢，且不適pc-長含有高蒸汽壓元素(如p)的化合物單晶，不宜於工業生產。而金屬有機物化學氣相澱積(mocvd)，1968年由美國洛克威公司的manasevit等人提出製備化台物單晶薄膜的一項新技術；到80年代初得以實用化。經過近20年的飛速發展，成為目前半導體化台物材料製備的關鍵技術之一。廣泛套用於包括半導體器件、光學器件、氣敏元件、超導薄膜材料、鐵電/鐵磁薄膜、高介電材料等多種薄膜材料的製備。

技術特點

國內外所製造的mocvd設備，大多採用氣態源的輸送方式，進行薄膜的製備。氣態源mocvd設備，將mo源以氣態的方式輸送到反應室，輸送管道里輸送的是氣體，對送入反應室的mo源流量也以控制氣體流量來進行控制。因此，它對mo源先體提出應具備蒸氣壓高、熱穩定性佳的要求。用氣態源mocvd法沉積一些功能金屬氧化物薄膜，要求所選用的金屬有機物應在高的蒸氣壓下具有高的分子穩定性，以避免輸送過程中的分解。然而，由於一些功能金屬氧化物的組分複雜，元素難以合成出氣態mo源和有較高蒸氣壓的液態mo源物質，而蒸氣壓低、熱穩定性差的mo源先體，不可能通過鼓泡器(bubbler)由載氣氣體輸運到反應室。 　然而採用液態源輸送的方法，是目前國內外研究的重要方向。採用將液態源送入汽化室得到氣態源物質，再經過流量控制送入反應室，或者直接向反應室注入液態先體，在反應室內汽化、沉積。這種方式的優點是簡化了源輸送方式，對源材料的要求降低，便於實現多種薄膜的交替沉積以獲得超品格結構等。

優缺點

mocvd技術在薄膜晶體生長中具有獨特優勢： 　1、能在較低的溫度下製備高純度的薄膜材料，減少了材料的熱缺陷和本徵雜質含量； 　2、能達到原子級精度控制薄膜的厚度； 　3、採用質量流量計易於控制化合物的組分和摻雜量； 　4、通過氣源的快速無死區切換，可靈活改變反應物的種類或比例，達到薄膜生長界面成份突變。實現界面陡峭； 　5、能大面積、均勻、高重複性地完成薄膜生長。適用於工業化生產； 　正是mocvd這些優勢(與mbe技術一起)。使化合物單晶薄膜的生長向結構區域選擇的微細化，組分多元化和膜厚的超薄化方向發展，推進著各種異質結材料應運而生，實現了生長出的半導體化合物材料表面平滑、摻雜均勻、界面陡峭、晶格完整、尺寸精確，滿足了新型微波、毫米波半導體器和先進的光電子器的要求，使微波、毫米波器件和先進的光電子器件的設計和製造由傳統的“摻雜工程”進人到“能帶工程”和“電子特性與光學特性裁剪”的新時代。人們已經能夠在原子尺度上設計材料的結構參數，從而人為確定材料的能帶結構和波涵數，製備出量子微結構材料。 　但mocvd設備也有自身的缺點，它與mbe設備一樣價格不菲，而且由於採用了有機金屬做為源，使得在使用mocvd設備時不可避免地對人體及環境產生一定的危害。這些都無形中增加了製備成本。對於低壓生氏，系統只需要配置機械泵和壓力控制器就可控制生長壓力；但是所配置的泵要有較大的氣體流量承載量。mocvd生長中，我們所用的許多反應源(例如ph3、ash3、h2s以及一些mo源)都是有毒的物品，進行合理的尾氣循環處理是非常必要的。因此，在設計和使用時要考慮到這些因素，做好安全防護措。對於一些功能金屬氧化物薄膜而言，尋找高蒸氣壓、熱穩定性佳的mo源先體是比較困難的事。這就使得傳統的mocvd技術不能夠製備上述的金屬氧化物薄膜，更不能同時製備不同材料的薄膜。對源材料要求苛刻，這在很大程度上制約了金屬氧化物的mocvd技術的發展。 　為了克服上述技術或設備存在的缺點，解決傳統mocvd設備存在氣態源mocvd不同材料之間蒸氣壓差大難以控制及輸送的障礙的問題，對源材料要求降低，便於實現金屬氧化物薄膜中多種薄膜的交替沉積。國內外發展mocvd技術的關鍵是合適的源材料，或者採用變通的先體輸運技術。

套用

mocvd技術經過近20多年的飛速發展，為滿足微電子、光電子技術發展兩個方面的需求，製備了gaalas/gaas、ingaasdgaas/gaas、gainp/gaas、gainas/alinas、gmnas/gainp、inas/insb、ingan/gan、a1gan/gan、sige、hgcdte、gainasp/inp、a1gainp/gaas、a1gainas/gaas等多種薄膜晶體材料系列。mocvd技術解決了高難的生長技術與量大面廣所要求的低廉價格之間的尖銳矛盾。 　mocvd技術的發展與化合物半導體材料研究和器件製造的需求緊密相關，反過來又促進了新型器件的研製，目前各種主要類型的化合物半導體器件製作中都用到了mocvd技術。用於製作系列高端器件：hemt、phemt、hfet、hbt、量子阱雷射器，垂直腔面雷射器、seed、紅外級聯雷射器、微腔、量子阱光折變器、異質結雙極電晶體、高電子遷移率電晶體、太陽能電池、雷射器、光探測器、場效應電晶體以及發光二極體(led)，極大地推動了微電子、光電子技術的發展，取得了舉世矚目、驚人的成就。 　目前用於軍事電裝備的微波毫米器件、高溫半導體器特別是先進的光電子器件，都採用mocvd和mbe為主流技術進行薄膜材料生長，這些高端器件直接影響著軍事裝備的功能、性能和先進性。為了國家的安全和營造經濟建設的和平環境，不斷提高我國軍事力量，是關係到國家安危頭等大事。國防建設迫切需要發展mocvd技術。