Осаждение металлорганических соединений из газообразной фазы

Статья на основе материалов из Википедии

Осаждение металлорганических соединений из газовой фазы (англ. Metalorganic chemical vapour deposition) — метод химического осаждения из газовой фазы путём термического разложения (пиролиза) металлоорганических соединений для получения материалов (металлов и полупроводников), в том числе путём эпитаксиального выращивания. Например, арсенид галлия выращивают при использовании триметилгаллия ((CH3)3Ga) и трифенилмышьяка (C6H5)3As). Сам термин предложен основоположником метода Гарольдом Манасевитом в 1968 году.[1] В отличие от молекулярно-лучевой эпитаксии (МЛЭ, также используется термин "молекулярно-пучковая эпитаксия", МПЭ) рост осуществляется не в высоком вакууме, а из парогазовой смеси пониженного или атмосферного давления (от 2 до 101 кПа).

Компоненты установки МОС-гидридной эпитаксии

  • Реактор - камера, в которой непосредственно происходит эпитаксиальный рост. Она сделана из материалов, химически инертных по отношению к используемым химическим соединениям при высоких температурах (400-1300°С). Основными конструкционными материалами являются нержавеющая сталь, кварц и графит. Подложки расположены на нагреваемом подложкодержателе с контролем температуры. Он также сделан из материалов, стойких к химическим веществам используемым в процессе (часто используют графит, иногда со специальными покрытиями, также некоторые детали подложкодержателя делают из кварца). Для нагрева подложкодержателя и камеры реактора до температуры эпитаксиального роста используют резистивные или ламповые нагреватели, а также ВЧ-индукторы.
  • Газовая схема. Исходные вещества, находящиеся при нормальных условиях в газообразном состоянии подаются в реактор из баллонов через регуляторы расхода газа. В случае, если исходные вещества при нормальных условиях представляют собой жидкости или твердые вещества (в основном это все применяемые металлоорганические соединения), используются так называемые испарители-барботеры (анг. 'bubbler'). В испарителе-барботере газ-носитель (обычно азот или водород) продувается через слой исходного химического соединения, и уносит часть металлорганических паров, транспортируя их в реактор. Концентрация исходного химического вещества в потоке газа-носителя на выходе из испарителя зависит от потока газа-носителя, проходящего через испаритель-барботер, давления газа-носителя в испарителе и температуры испарителя-барботера.
  • Система поддержания давления в камере реактора (в случае эпитаксии на пониженном давлении - форвакумный насос Рутса или пластинчато-роторный форвакуумный насос и лепестковый клапан).
  • Система поглощения токсичных газов и паров. Токсичные отходы производства должны быть переведены в жидкую или твёрдую фазу для последующего повторного использования или утилизации.

Исходные вещества

Список химических соединений, используемых в качестве источников для роста полупроводников методом MOCVD:

Полупроводники, выращиваемые с помощью MOCVD

III—V Полупроводники

II—VI Полупроводники

См.также

Примечания

  1. Manasevit H. M. Single-Crystal Gallium Arsenide on Insulating Substrates Appl. Phys. Lett. 12, 156 (1968)