MOCVD异质外延生长问题解决实战

📚 共计 30 章节

MOCVD技术概述

基本原理、历史发展、在半导体产业中的核心地位

原理历史产业

MOCVD设备详解

反应腔室、气体输运、加热、真空、尾气处理

异质外延基础

晶格匹配与失配、临界厚度、应变与弛豫、失配位错

衬底选择与处理

蓝宝石、SiC、Si、GaN；清洗与表面预处理

源材料（MO源）特性

TMGa、TMAl、TMIn、CP2Mg；物化性质、纯度与存储

载气与反应气体

H₂/N₂载气选择；NH₃、SiH₄等作用与纯度控制

载气反应气

生长参数对薄膜质量的影响

温度、压力、V/III比、生长速率对晶体/表面/掺杂的影响

外延层晶体质量表征

XRD、AFM、SEM、PL 原理与应用

电学性能表征

Hall、CV、TLM、非接触电阻率测试

光学性能表征

吸收/透射光谱、PL、CL谱

缺陷与位错

刃型/螺型/混合型位错、密度估算、对器件影响

裂纹与应力控制

热失配/本征应力、裂纹机理、应力缓释技术

表面形貌问题

丘状缺陷、六角坑、台阶流、粗糙度控制

掺杂控制难题

p型(Mg)激活效率、补偿效应、记忆效应

界面质量控制

界面陡峭度、污染、界面态密度、插入层技术

界面插入层

组分均匀性控制

In/Al组分波动、MQW组分与厚度控制

厚度均匀性控制

旋转效应、气流/温场设计对厚度分布的影响

均匀性温场

重复性与批次稳定性

工艺窗口、设备监控、SPC方法

在位监测技术

反射率(RHEED/Laser)、温度(Pyrometer)、曲率监测

反应动力学与热力学

边界层、质量输运/表面反应控制、热力学平衡

动力学热力学

气体相预反应问题

TMIn-NH₃加合物、颗粒机制、抑制策略

预反应颗粒

边缘效应与宏区均匀性

边缘增厚/组分偏移、宏区均匀性优化

边缘均匀性

图形化衬底外延 (PSS/SP)

PSS生长模式、ELO、贯穿位错过滤

异质外延中的反相畴 (APB)

反相畴形成、器件影响、消除方法

高温退火与热退火工艺

晶体质量改善、应力释放、激活退火优化

缓冲层技术

LT/HT缓冲层、组分渐变、超晶格缓冲层

缓冲层超晶格

量子阱与超晶格结构生长

InGaN/GaN量子阱、AlGaN/GaN超晶格、界面与发光

量子阱超晶格

HEMT结构外延

GaN HEMT设计、2DEG浓度控制、漏电流抑制

LED结构外延

多量子阱LED、V型坑影响、波长均匀性

故障诊断与案例分析

典型缺陷根因分析、系统性排查、产线案例复盘