9
10
11
Gas Flow Control
Regulator Flow meter Mass flow controller
12
CVD 爐管內的氣流
13
CVD化学反应
Disproportionation irreversible
AsCl3(g) ＋3Ga(s) 3GaCl(g) ＋1/4 As4(g) 3GaCl(g) ＋1/2 As4(g) 2GaAs(s) ＋GaCl3(g) Disadvantages: multizone furnace
3
4
5
100nm （a）Undoped ZnO film surface and cross section
100nm
100nm (b) N-In codoped ZnO film surface and cross section
100nm
6
CVD薄膜生长
7
CVD 炉体设计
8
CVD SYSTEM
10.48 10.78 8.50 9.19 9.74 8.94 8.28 10.56
15 -52.5 -15.8 -82.5
88 -32 -28 175
Log[p(torr)]=B-A/T
31
Horizontal MOVPE Reactor
32
MOVPE Reactor
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34
扩散系统示意框图
(CH3)3Ga(g) ＋AsH3(g) GaAs(s) ＋3CH4(g)
Advantages:
low growth temperature
cold wall reactor
Disadvantage: chemical purity and cost
15
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气体的扩散及表面反应
17
18
19
Schematic diagram of Anodic Oxidation equipment
38
阳极氧化膜的形成机理:
电极反应：金属（M）的阳极氧化，首先是电解水。在电解液中， 通电后在电流作用下发生水解，同时在阴极放出氢气。 H2O→H+ +OH阴极 6H+ 6e→3H2↑ 阳极 6OH-- 6e→3H2O 3[O]
TMAl TEAl TMGa TEGa TMIn TEIn DEZn Cp2Mg
P at 298 K
(torr) 14.2 0.041 238 4.79 1.75 0.31 8.53 0.05
A
B Melt point
(oC)
2780 3625 1825 2530 2830 2815 2190 3556
2M 3[O] →M2O3 阳极氧化膜的生长过程是在膜的增厚和溶解这一矛盾过程中展开的。 通电瞬间，由于氧和M的亲和力特别强，在M表面迅速生成一层致密 无孔的氧化膜，它具有很高的绝缘电阻，称之为阻挡层。由于在形 成氧化M时体积要膨胀，使得阻挡层变得凹凸不平，在膜层较薄的 地方，氧化膜首先被电解液溶解并形成空穴，接着电解液变通过空 穴到达M基体表面，使电化学反应能够继续进行，孔隙越来越深， 阻挡层便逐渐向M基体方向扩展，即得到了多孔状的氧化膜。
4
3 1
2
5 6
6
7
扩散系统示意框图 1.氢气入口；2.氢气出口；3.石墨舟；4.加入炉管；
5.抽气口；6.分子泵；7.机械泵。
35
晶片
源 盖
石墨扩散舟结构图 Structure of graphite crucible
36
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阳极氧化
A
铂片
GaSb
Байду номын сангаас
GaSb做阳极，铂片做阴极，
电解液是酒石酸与乙烯乙 二醇混合后的一种水溶液
Low-Pressure CVD System
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Plasma-Enhanced CVD
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以不同法成長Si3N4之比較
22
PECVD、LPCVD、APCVD 之比較
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25
26
The MOVD growth system
27
MOCVD Growth System
Gas handle system
low gas flow low reaction efficiency (<66%) system contamination (hot wall)
14
CVD化学反应
Pyrolysis irreversible
Hydride reaction, SiH4(g) Si(s) ＋2H2(g)
Metal-organic reaction MOCVD
Semiconductor materials
Lecturer: Aimin Liu & Weifeng Liu
1
半导体材料及器件工艺技术（四）
1 喷雾热解成膜技术
2 CVD成膜技术
低压CVD、常压CVD、离子增强型CVD、 MOCVD
3 扩散及阳极氧化技术
2
超声喷雾热分解装置示意图
Common materials to dry etch Si, SiO2, Si3N4, Al, W, Ti, TiN, TiSi2, Photoresist
39
半导体材料及器件工艺技术（五）
1 刻蚀技术
化学刻蚀、离子刻蚀、反应离子刻蚀
2 半导体材料及器件的测试
40
Dry Etching
Dry etching methods Glow discharge methods Dry physical etching (Sputter etching) Plasma assisted etching Dry chemical etching (Plasma etching) Reactive ion etching (RIE) Ion beam methods Ion milling Reactive ion beam etching Chemical assisted ion milling
Reactor
Computer Control
Vacuum and Exhaust system
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Reactor-1
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Aixtron Model-2400 reactor
30
Vapor pressure of most common MO compounds
Compound
(Al(CH3)3)2 Al(C2H5)3 Ga(CH3)3 Ga(C2H5)3 In(CH3)3 In(C2H5)3 Zn(C2H5)2 Mg(C5H5)2