MOCVD 概述

　　MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition，金属有机物化学气相沉积) 技术，又称OMVPE、MOVPE 等，是1968 年由美国洛克威尔公司提出来的一项制备化合物半导体单薄膜的新技术。MOCVD 方法是将稀释于载气中的金属有机化合物与Ⅴ族或Ⅵ族元素的氢化物在被加热的外延衬底上进行分解并发生反应，反应后的生成物沉积到外延衬底上从而形成外延薄膜的一种技术，利用这种技术可以生长出纳米级的高质量薄膜，正是由于这个特点使得MOCVD 技术广泛的应用到半导体器件的生产与制造中[1]。这种技术现在已经成为III-V、II-VI 族化合物半导体高质量器件多层结构生长的最灵活、成本最低、效率最高的技术，近几十年以半导体技术的进步为驱动力的IT 产业的快速发展，特别是新型半导体光电器件和微波器件的迅猛发展，巨大的市场需求以及MOCVD 技术的不断进步，使MOCVD成为了需求巨大的半导体制造关键核心设备，也是光电子行业中最有发展前途的专用设备之一。该设备集精密机械、半导体材料、真空电子、流体力学、光学、化学、计算机等多学科为一体，是一种自动化程度高、价格昂贵、技术集成度高的尖端光电子专用设备[2]。目前MOCVD 设备已广泛应用于GaN(氮化镓)系半导体材料的外延生长和蓝色、绿色或紫外发光二极管芯片、异质结双极晶体管(HBT)、高电子迁移率晶体管(HFET)、太阳能电池、场效应管(FET)以及光学探测器等半导体器件的制造与研究中，可见MOCVD 在半导体行业中具有着举足轻重的地位。

国外研究概况

　　MOCVD 设备的制造技术被国外少数几个公司所掌握，如德国的AIXTRON、英国的Thomas Swan 与EMF、美国的Veeco、日本的Nishia、Nippon Sanso 和NissinElectric 等，还有一些公司在生产过程中采用自己独特的MOCVD 设备。

MOCVD 设备原理简介：

　　MOCVD 设备主要包括气路系统、加热系统、反应室和检测及控制系统等四个部分。气路系统主要实现气源的运输、气体流量的精确控制、阀门的准确快速切换以及废气的处理;加热系统主要是对反应发生的衬底进行加热，提供反应发生所需要的温度，并满足加热均匀、升温降温速度快、温度稳定时间短等要求;反应室是整个设备的核心部分，反应气体在经过输运系统进入反应室之后，在反应室中和加热的衬底表面分别发生气相化学反应和表面化学反应，经过扩散、吸附、反应和解吸附等几个复杂的步骤之后在衬底上均匀的外延生长出同质或异质的晶体薄膜;检测及控制系统主要在线检测反应室内的温度场、薄膜厚度和均匀性等参数，并对气路与加热系统等部分进行控制。

　　MOCVD 的加热系统有两个功能，一个是为装载有机源钢瓶的恒温水浴槽提供温度控制，另一个就是为反应室提供外延生长所需要的温度，在反应室中的主要温度控制设备就是石墨载片台下面的加热电炉，通过改变加热电炉的功率来对反应室的温度进行调节，以满足外延生长的需要。加热系统设计的核心就是加热电炉的设计，MOCVD 设备在生长过程中一般需要1500℃左右的加热温度，那么加热电炉的发热体则至少需要能够承受2000℃以上的高温，我们选择的发热体材料必须能够承受这种高温，而且在这种高温下材料的性质要很稳定，这样才能保证电炉的长时间稳定加热。目前适用于这种情况的材料主要有铼、钨以及钨铼合金这几种。