Upload
ana-maria-paladi
View
223
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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