Aflejring af organometalliske forbindelser fra gasfasen

Metalorganisk kemisk dampaflejring er en  metode til kemisk dampaflejring ved termisk nedbrydning ( pyrolyse ) af organometalliske forbindelser for at opnå materialer ( metaller og halvledere ), herunder ved epitaksial vækst. For eksempel dyrkes galliumarsenid under anvendelse af trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga) og triphenylarsen (C 6 H 5 ) 3Som). Selve udtrykket blev foreslået af grundlæggeren af ​​metoden Harold Manasevit i 1968. [1] I modsætning til molekylær stråleepitaksi (MBE, begrebet " molekylær stråleepitaksi ", MBE bruges også), sker væksten ikke i højvakuum, men fra en damp-gasblanding med reduceret eller atmosfærisk tryk (fra 2 til 101 kPa ).

Komponenter af en MOS-hydridepitaksiplante

• Reaktoren er et kammer, hvor epitaksial vækst finder sted direkte. Den er lavet af materialer, der er kemisk inerte med hensyn til de kemiske forbindelser, der anvendes ved høje temperaturer (400-1300°C). De vigtigste byggematerialer er rustfrit stål , kvarts og grafit . Underlagene er placeret på en opvarmet substratholder med temperaturkontrol. Det er også lavet af materialer, der er modstandsdygtige over for de kemikalier, der bruges i processen (ofte bruges grafit , nogle gange med specielle belægninger, og nogle dele af substratholderen er lavet af kvarts). Til opvarmning af substratholderen og reaktorkammeret til temperaturen for epitaksial vækst anvendes resistive eller lampevarmere samt RF-induktorer.

• Gas ordning. De oprindelige stoffer, som under normale forhold er i gasform, føres ind i reaktoren fra flasker gennem gasstrømsregulatorer . I tilfælde af at udgangsmaterialerne under normale forhold er væsker eller faste stoffer (i grunden er disse alle brugte organometalliske forbindelser), anvendes såkaldte boblefordampere (eng. 'bubbler'). I en boblefordamper blæses en bæregas (sædvanligvis nitrogen eller brint ) gennem laget af den oprindelige kemiske forbindelse og bortfører en del af de organometalliske dampe og transporterer dem til reaktoren. Koncentrationen af ​​startkemikaliet i bæregasstrømmen ved udløbet af fordamperen afhænger af bæregasstrømmen gennem boblefordamperen, bæregastrykket i fordamperen og temperaturen af ​​boblefordamperen.

• Trykvedligeholdelsessystem i reaktorkammeret (i tilfælde af epitaksi ved reduceret tryk, en Roots -for-vakuumpumpe eller en roterende vinge -for-vakuumpumpe og en kronbladsventil).

• Absorptionssystem for giftige gasser og dampe. Giftigt produktionsaffald skal overføres til en flydende eller fast fase for efterfølgende genbrug eller bortskaffelse.

Udgangsmaterialer

Liste over kemiske forbindelser, der anvendes som kilder til MOCVD-halvledervækst:

• Aluminium
  • Trimethylaluminium CAS 75-24-1 Al(CH 3 ) 3
  • Triethylaluminium CAS 97-93-8 Al(C 2 H 5 ) 3

• Gallium
  • Trimethylgallium Ga (CH3 ) 3
  • Triethylgallium Ga ( C2H5 ) 3 _
  • Tri( iso - propyl ) gallium Ga( C3H7 ) 3

• Indium
  • Trimethylindium In(CH 3 ) 3
  • Triethylindium In(C 2 H 5 ) 3

• Nitrogen
  • Phenylhydrazin
  • Dimethylhydrazin
  • Ammoniak NH3 _

• Fosfor
  • Fosfin PH 3

• Arsenik
  • Arsine AsH 3
  • Phenylarsin

• Antimon
  • Trimethylantimon
  • Triethylantimon
  • Stibine SbH 3

• Cadmium
  • Dimethylcadmium

• Tellur
  • Dimethyltellur
  • Diethyltellur
  • Di( isopropyl )tellur

• Silicium
  • Monosilan SiH 4
  • Disilane Si2H 6 _

• Zink
  • Diethylzink Zn ( C2H5 ) 2

Halvledere dyrket med MOCVD

III–V Semiconductors

• Galliumarsenid ( GaAs )
• Indiumphosphid ( InP )
• InGaAs
• InAlAs
• InGaAlAs
• InGaAsP
• InGaAsN
• AlGaAs
• InGaAs
• AlGaP
• InGaP
• InAlP
• InAlP
• Galliumnitrid ( GaN )
• InGaN
• InGaAlN
• Indium antimonid ( InSb )

II-VI Semiconductors

• Zinkselenid (ZnSe)
• MCT (HgCdTe)

Se også

• Afsætning af tynde film
• Kemisk dampaflejring
• Gasfase-epitaksi

Noter

1. ↑ Manasevit HM Single-Crystal Gallium Arsenide på isolerende substrater Appl. Phys. Lett. 12 , 156 (1968) doi : 10.1063/1.1651934