MOCVD知識大全PPT演示文稿

1、MOCVD知識大全,目錄 一.MOCVD簡介 二.反應腔介紹 三.TS 機臺的氣體運輸系統(tǒng) 四.TS機臺運行檢查及維護保養(yǎng),MOCVD是在氣相外延生長(VPE)的基礎上發(fā)展起來的一種新型氣相外延生長技術。 Metal-organicChemicalVaporDeposition 金屬有機化合物化學氣相沉淀原理MOCVD是以族、族元素的有機化合物和V、族元素的氫化物等作為晶體生長源材料，以熱分解反應方式在襯底上進行氣相外延，生長各種-V族、-族化合物半導體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。通常MOCVD系統(tǒng)中的晶體生長都是在常壓或低壓(10-100Torr)下通H2的冷壁石英(不銹鋼)反應室中

2、進行，襯底溫度為500-1200,用射頻感應加熱石墨基座(襯底基片在石墨基座上方),H2通過溫度可控的液體源鼓泡攜帶金屬有機物到生長區(qū),一.MOCVD簡介,系統(tǒng)組成 因為MOCVD生長使用的源是易燃、易爆、毒性很大的物質，并且要生長多組分、大面積、薄層和超薄層異質材料。因此在MOCVD系統(tǒng)的設計思想上，通常要考慮系統(tǒng)密封性，流量、溫度控制要精確，組分變換要迅速，系統(tǒng)要緊湊等。 一般系統(tǒng)組成： 加熱系統(tǒng)，冷卻系統(tǒng)，氣體運輸系統(tǒng)及尾氣處理系統(tǒng)，控制系統(tǒng),二.反應腔介紹 由于反應腔對外延生長非常重要，所以目前市面上主要的反應腔設計為以下四種： 1.近耦合噴淋設計（AIXTRON TS系列,2.三層式

3、氣體噴嘴設計（AIXTRON G系列,3.旋轉式反應腔（Veeco,注： 旋轉式反應腔,是一種帶有旋轉盤的立式反應腔。襯底片放置在高速旋轉的盤上并被加熱到合適的生長溫度，反應物在初始階段因高速旋轉盤的牽引力被豎直向下地泵入,然后偏斜形成一個與襯底片托盤平行的流動區(qū)域，可以使反應物獲得最佳的反應條件,4.雙氣流反應腔（日亞,因為我們公司主要生產(chǎn)機臺為AIXTRON TS機臺和G5機臺，所以針對TS和G5由我和王明軍作一個簡單的反應腔介紹。 TS 近耦合噴淋反應腔,A Thermocouple B Tungsten heater C Gas inlet D Showerhead E Reactor

4、 lid F Optical probe G Showerhead water cooling H Double O-ring seal I Susceptor J Water cooled chamber K Quartz liner L Susceptor support M Exhaust,Upper plenum: Feeds the group III elements using metal organics Lower plenum: Feeds the group V elements using hydride gases such as NH3 or AsH3 A Show

5、erhead Cap B Showerhead Body C Upper plenum D Lower plenum E Water cooling,Showerhead,Tungsten heater,Zone A: Center Zone B: Middle Zone C: Outside,Temperature control unit,A Eurotherm controller B Thermocouple in the center of the heater coils,三.TS機臺氣體運輸系統(tǒng),氣體輸運系統(tǒng)的作用為向反應室輸送各種反應氣體。該系統(tǒng)要能夠精確的控制反應氣體的濃度、

6、流量、流速以及不同氣體送入的時間和前后順序，從而按設計好的工藝方案生長特定組分和結構的外延層。氣體輸運系統(tǒng)包括源供給系統(tǒng)，Run/Vent 主管路，吹掃管路，檢漏管路和尾氣處理系統(tǒng),Gas symbols diagram,S2位4通換向閥,N2 purifier,H2 purifier,Hygrometer,Gas dosing unit for hydride source,Gas dosing unit for MO source,MO bubbler,Gas supply for hydride sources,Gas supply for run lines,Hydride run l

7、ine,Hydride vent line,Gas supply for auxiliary gas pipes,Purging - reactor sight glass,MO1 run line,MO1 vent line,MO run bypass,MO2 run line,MO2 vent line,Gas supply for venting,Gas supply for MO2 sources,Gas supply for MO1 sources,MO vacuum (for changing the MO bubbler,NH3 purifier,Reactor purges,H

8、ydride source,SiH4,eg: Growth n(-)GaN Si=12 Source to 80 Dilute to 320 Inject to 60,MO source,主要內容,國內LED主要應用領域 中國LED產(chǎn)業(yè)概況 奧運后展望我國半導體照明產(chǎn)業(yè) LED產(chǎn)業(yè)在國內有良好的發(fā)展前景,一、國內LED主要應用領域,國內LED產(chǎn)品除了大量用于各種電器及裝置、儀器儀表、設備的顯示外，主要集中在,1.大、中、小LED顯示屏：室內外廣告牌、體育場記分牌、信息顯示屏等,2.交通信號燈：全國各大、中城市的市內交通信號燈、高速公路、鐵路和機場信號燈,3.光色照明：室外景觀照明和室內裝飾照明

9、,4.專用普通照明：便攜式照明(手電筒、頭燈)、低照度照明(廊燈、門牌燈、庭用燈)、閱讀照明(飛機、火車、汽車的閱讀燈)、顯微鏡燈、照相機閃光燈、臺燈、路燈 ； 5.安全照明：礦燈、防爆燈、應急燈、安全指標燈 ； 6.特種照明：軍用照明燈(無紅外輻射)、醫(yī)用手術燈(無熱輻射)、醫(yī)用治療燈、農(nóng)作物和花卉專用照明燈,二、中國LED產(chǎn)業(yè)概況,1.產(chǎn)業(yè)規(guī)模 從事LED產(chǎn)業(yè)的人數(shù)達5萬多人，研究機構20多家，企業(yè)4000多家，其中上游企業(yè)50余家，封裝企業(yè)1000余家，下游應用企業(yè)3000余家。 在“國家半導體照明工程”的推動下，形成了上海、大連、南昌、廈門和深圳等國家半導體照明工程產(chǎn)業(yè)化基地。長三角、

10、珠三角、閩三角以及北方地區(qū)則成為中國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的聚集地,2.生產(chǎn)設備與產(chǎn)品分布 截至2006年12月，我國有十余家外延芯片廠商已經(jīng)裝備MOCVD，投入生產(chǎn)的總計數(shù)量為40臺。按照各廠商的擴展計劃，2007年預計有15臺MOCVD陸續(xù)安裝投入使用，使國內的GaN MOCVD設備增加到55臺,2006年國內LED芯片市場分布如下圖所示,其中InGaN芯片市值約占據(jù)43%，四元InGaAlP芯片市值約占據(jù)整個國內LED芯片的15%；其他種類LED芯片的市值約占據(jù)42,3.技術現(xiàn)狀 在產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展方面，國內目前已研發(fā)1W的功率LED芯片可產(chǎn)業(yè)化，其發(fā)光效率為30lm40lm/W，最高可達47.5l

11、m/W，單個器件發(fā)射功率為150mW，最高可達189mW。南昌大學近年來開展在硅襯底上生長GaN外延材料研究，已研發(fā)的藍光芯片發(fā)射功率達7mW8mW，最好為9mW10mW，芯片成品率為80%，功率LED芯片在350mA下發(fā)射功率為100mW150mW，最好可達150mW。在500mA、1000小時通電試驗下，藍光的光衰小于5%。該成果取得突破性進展，通過“863”項目驗收，并獲得多項有自主產(chǎn)權的國際發(fā)明專利,目前國內外延、芯片主要研究機構有北大、清華、南昌大學、中科院半導體所、物理所、中電13所、華南師大、北京工大、深圳大學、山東大學、南京大學等，在技術上主要解決硅襯底上生長GaN外延層、Ga

12、N基藍光波長漂移、提高內量子效率和出光效率、提高抗光衰能力和功率芯片的散熱水平等等,4.主要企業(yè) 國內LED外延、芯片的主要企業(yè)有：廈門三安、大連路美、杭州士藍明芯、上海藍光、深圳方大、上海藍寶、山東華光、江西聯(lián)創(chuàng)、深圳世紀晶源、廣州普光、揚州華夏集成等。 國內主要封裝企業(yè)有：佛山國星光電、廈門華聯(lián)電子、寧波愛米達、江西聯(lián)創(chuàng)光電等； 下游顯示屏行業(yè)主要有：上海三思、西安青松、北京利亞德,三、奧運后展望我國半導體照明產(chǎn)業(yè),1.奧運應用LED總體情況 此次奧運開創(chuàng)了奧運歷史上大規(guī)模使用LED照明技術的先河。據(jù)不完全統(tǒng)計，北京奧運會36個比賽場館中（不包括奧運村、奧運公園等其他公共照明設施市場）使用

13、LED產(chǎn)品的總值已接近5億元人民幣，采用的LED產(chǎn)品包括：景觀照明、數(shù)字化交通信息顯示、疏導標識、太陽能LED、室外全彩顯示屏、應急照明燈,2. 2008北京奧運，帶動LED產(chǎn)業(yè)亮起來 LED扮靚北京奧運會的同時，也顯示了巨大的節(jié)能、環(huán)保功效。據(jù)水立方業(yè)主和設計單位計算，僅水立方5萬平方米的景觀照明工程全部采用LED，與使用傳統(tǒng)熒光燈相比，全年預計可節(jié)電74.5萬度，節(jié)能達70%以上。 據(jù)聯(lián)盟估測，目前國內已使用的LED照明產(chǎn)品年節(jié)電量已超過5億度。僅以交通信號燈（替代白熾燈）為例，每年可節(jié)電2億度。國內封裝的1W功率型LED已經(jīng)在次干道路燈上開始示范應用，每盞路燈可節(jié)電30%以上，國產(chǎn)外延片

14、制作的功率型芯片有望在今年進入道路照明這一重要的功能性照明領域。另外，半導體照明在農(nóng)業(yè)、醫(yī)療、航空、軍用特種照明、超大功率照明等其它領域的應用也在不斷拓展,3.政策大力支持，推動LED產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展 而在北京奧運上，LED產(chǎn)業(yè)大放異彩與我國政策逐漸支持LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展有很大的關系。半導體照明被國家中長期科學和技術發(fā)展規(guī)劃綱要列為能源領域工業(yè)節(jié)能優(yōu)先主題，還是國家“十一五”863計劃“半導體照明工程”重大項目的啟動，列入節(jié)能減排科技專項行動，這些都印證了半導體照明光輝的發(fā)展前景和深刻的社會經(jīng)濟影響,四、LED產(chǎn)業(yè)在國內有良好的發(fā)展前景,1、就技術而言，LED具有技術成長瓶頸高，學習門坎低特性，國內在半導體領域長期積累的研究資源都可以用得上，具備較好的研究基礎。 2、LED的投資額比較小，初始投資1億就可建廠，國內企業(yè)進入門檻低，容易實現(xiàn)滾動發(fā)展，這與集成電路制造及液晶面板制造動輒幾十億到上百億人民幣的