Tehnologia MOCVD Si Creșterea Materialului

download Tehnologia MOCVD Si Creșterea Materialului

of 19

Transcript of Tehnologia MOCVD Si Creșterea Materialului

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    1/19

    Tehnologia MOCVD si creterea

    materialului1.Introducere2.Tehnologia MOCVD i sisteme de cretere3.Compus metaloorganic

    4.Reacia !a"ei de ga" si de supra!a#$.Caracteri"area materialelor%.&'emplu de cretere prin MOCVD

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    2/19

    Cele mai multe dintre progresele (nprelucrarea materialelor micro saua'at pe capacitatea de a reduce

    dimensiunile )"ice ale structuriidispo"iti*elor electronice.Dimensiunile laterale +itolitogra)a Depunerea Tehnicile de corodareDimensiunile *erticale Depunerea epita'ial#

    1.Introducere

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    3/19

    Metode de cre tere timp caracteristici Restric ii

    LPE(Epitaxia din fazlichid)

    1963 Cre tere din solu ie suprasaturat pediferite suporturi

    Zone de sustrat limitati control sla asupra

    cre terii de straturilorfoarte su iri

    VPE(Epitaxia din fazde !apori)

    19"# $n timpul cre terii sauutilizat metalhalo%enici caprecursori de transport

    &tat de %rosime mare'continand un numarmare de l

    MBE

    (Epitaxia prin fluxmolecular)

    19"#

    196*

    +epunerea straturilorepitaxiale in !id foarteinalt

    Cre tere lent amatrialelor la presiuneinalta

    MOCVD(+epunerea din fazchimic metalor%anic )

    196# ,tilizarea compu ilormetaloor%anici casurs

    ,nele surse cum ar fis-3 sunt foarte toxice

    Compararea metodelorepita'iale

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    4/19

    Cate*a denumiri ale MOCVD

    n referina, MOCVD are, de asemenea, i alte denumiri. Diferite persoane prefer diferite denumiri. Toatedenumirele se refer la aceeai metod de cretere.

    MOCVD (depunere chimic din vapori metalooranici!

    Depunerea chimica oranometalicMOV"# (epita$ie din fa% de vapori MO !OMV"#

    &"'MOCVD ("resiune atmosferica ' MOCVD!"'MOCVD (presiune )oas 'MOCVD!

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    5/19

    2. Instalatie de cretere MOCVD

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    6/19

    ,istemul de

    *idare i *idul

    Managerulsistemului de

    ga"e

    ControlComputeri"at

    Reactor

    *chema sistemului de cretere

    MOCVD

    plita

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    7/19

    ,istemul de manager-control al ga"elor

    +olul sistemului de circulaie a a%ului este deamestecare i do%are a a%ului, care va intra nreactor. Sincronizareai compo%iia a%ului careintr n reactor va determina structura stratuluiepitaxial.

    Etan a panoului de gaze este esen ial , deoarece

    contaminarea cu oxigen va duce spre degradarea propriet ilorfilmele de cre tere.

    Comutator rapid a sistemului de valve este foarte importantpentru filme sub iri i cre tere rapida a structurii la interfa .

    Control exact al debitului de gaz, presiunea i temperatura potasigura stabilitate i repetare a procesului.

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    8/19

    Tipuri de reactoare

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    9/19

    Tipurile de reactor-

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    10/19

    Reactor Model i'tron /2400ORTORI

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    11/19

    ,istem de *idare

    .ompa si controlul presiunii

    .entru o cre tere la presiune sczut' !om folosi pompamecanica i re%ulatorul de presiune pentru a controlapresiunea de cre tere .ompa treuie s fie selectata ca spoata elimina sarcina de %aze mare

    &istem de tratare a %azelor reziduale

    /ratrea %azelor reziduale necesita mare atentie si si%urata

    &istemul M0C+ pentru 2as i $n. utiliseaza materialetoxice' cum ar fi s-3 i .-3 2azele de e apament con in

    nc unele %azes-3' care nu au reac ionat i .-3' n mod normal' este ne!oie ca %azele toxic a fi eliminate prinutilizarea epuratorului chimic

    .entru sistemul 2a4' nu sunt proleme

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    12/19

    3. Compui metaloorganici

    .resiunea de !apori a sursei M0 este un aspect important n M0C+'deoarece determin concentra ia de materie prim n reactor i !iteza de depunere 0 presiune prea sczut a !aporilor' este dificil de transportatsursa n zona de depunere i de a realiza rate de cre tere rezonaile 0 presiune prea mare de !apori poate ridica proleme de si%uran n cazul n

    care compusul este toxic Mai mult dec5t at5t' este mai u or pentru acontrola li!rarea dintrun lichid' dec5t de la un solid.resiunea !aporilor n compu ii metaloor%anici este calculat in func ie de espresia7

    8o%.(torr):;< =/

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    13/19

    resiunea *aporilor a celor mai muli compui MO comuni.

    C0M., $ . la >9# ?(torr)

    < .unctul defierere(oC)

    (l(C-3)3)> /Ml 1@> >*#A 1A@# 1"

    l(C>-")3 /El AA@1 36>" 1A*# ">"

    2a(C-3)3 /M2a >3# 1#>" #"A 1"#

    2a(C>-")3 /E2a @*9 >"3A 919 #>"

    $n(C-3)3 /M$n 1*" >#3A 9*@ 88

    $n(C>

    -"

    )3

    /E$n A31 >#1" #9@ 3>

    Zn(C>-")> +EZn #"3 >19A #># >#

    M%(C"-")> Cp>M% AA" 3""6 1A"6 175

    ogptorr5678/-T

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    14/19

    Calculul de9itului molar a ratei susrselor MO

    C:nd *om anali"a unele de re!erin#; *om *edea de multeori caci multi sa*ani !olosesc mol-min pentru a indicade9itul. de9itulml-min56-22400

    mol-ml5*em ne*oie pentru a calcula de9itul molar (nainte de a nedetermina starea de cretere. Dac# *rem s# createm alia?e;putem !olosi de9itul molar pentru a estima compo"iie

    alia?elor.

    De e'emplu; dac# am crete l@aA; se poate estimaconcentraia l utili"(nd urm#toarea !ormul#; dac#presupunem c# e)ciena surselor de l i @a este aceeai.

    ' l7+ l-+ lB + @a5

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    15/19

    Reac ia de az ce descrie cre terea 2a4 poate pur i simplu fi scris ca7

    2a(C-3)3B4-3 2a4B3C-@

    .rocedura de cre tere dup cum urmeaz7

    1 &ursele M0 i hiride se inecteaz n reactor

    > &ursele sunt amestecate n interiorul reactorului i transferate n zona dedepunere3 Dn zona depunere' temperaturile ridicate duc la descompunerea sursei i la

    alte reac ii n faz %azoas' care formeaz precursorii de film care suntutile pentru cre terea filmelor i suproduse

    @ /ransportul precursorilor in zona de crestere

    " .recursorii de film sunt asori i de suprafa a de cre tere 6 .recursorii de film difuzeaz in suprtul d cre tere* 8a suprafata' atomii de film se includ n film de cre tere prin reac ie de

    suprafa # .roduse de ale reac iilor de suprafa sunt asorite de la suprafa

    9 /ransportul de produse remanente din principala re%iune de cre tere' cuautorul %azului mai departe de zona de depunere spre ie irea din reactor

    4. +a"a de ga" i de reacie la supra!a#

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    16/19

    Reacii

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    17/19

    Caracteri"area )"ic#/raE diFraction RD5

    Transmission electron microscopE T&M5Optical microscopE

    ,canning electron microscopE ,&M5tom !orce microscopE +M5,econdarE ion mass spectroscopE ,IM,5

    Masuratorile electriceVan der auG HallCapacitate / tensiune C/V5

    M#sur#torile opticehotoluminescence 5

    $. Carcteri"area materialelor

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    18/19

    Dou# etape a procedurii de crestere MOCVD

    Tratre latemperaturi

    inalte

    ,trat9uFer

    Creterea,tratutilui

    epita'ial

    TM@a

    AH3

    Temperatura

    /0oC

    //0oC0/0oC

    1a(C23!34523 1a54C26

    %. Cretetrea @aA prin MOCVD i materiale cone'e

  • 7/21/2019 Tehnologia MOCVD Si Creterea Materialului

    19/19

    nele pro9leme de 9a"# legate de creterea@aA

    MOCVD i alte tehnici epita'iale s/au de"*oltat mai 9ine de 30de ani; dar creterea @aA de (nalt# calitate i compuilordisponi9il doar (n ultimii ani. &'ist# unele pro9leme specialepentru @aA si a materialelor cone'e.

    4u sunt ine potri!ite sustaturile

    Este dificil de a o ine straturi de tip p