¿Qué hace el dispositivo mocvd? ¿Cómo funciona?
(1) MOCVD nacional El equipo aún se encuentra en la etapa de seguimiento de tecnología y el nivel de industrialización del equipo no satisface las necesidades de producción máxima actual de los desarrollados a nivel nacional. El equipo MOCVD es de 6 piezas (48 GaN-MOCVD). Sin embargo, en junio de 2007, se introdujeron 5438+2 en el extranjero. Entre los últimos equipos MOCVD, Aixtron ha introducido 42 reactores planetarios (AIX2800G4 HT) y 30 reactores CCS (CRIUS).
Debido a la brecha en la capacidad de producción, los pequeños lotes de equipos MOCVD para obleas epitaxiales son limitados. El alto costo de producción reduce en gran medida la rentabilidad del equipo, lo que hace que los equipos domésticos se queden atrás tan pronto como lo sean. desarrollado. El requisito mínimo para la capacidad de producción por lotes de las empresas de producción en masa es de más de 30 piezas.
(2) El costo del equipo es alto. El riesgo de la aplicación es alto. La tecnología del equipo MOCVD es costosa y el precio de producción del equipo MOCVD alcanza entre 10 y 20 millones de yuanes. Los fabricantes son muy cautelosos al comprar dichos equipos y prefieren comprar equipos posventa con tecnología madura y servicios perfectos. La promoción de equipos MOCVD nacionales se encuentra en una posición incómoda.
(3) Es necesario fortalecer la innovación independiente, y los equipos MOCVD nacionales actualmente enfrentan barreras de patentes. La investigación y el desarrollo aún se encuentran en la "digestión y absorción". etapa, y los principales modelos comerciales extranjeros han establecido una estricta protección de patentes, como el reactor planetario de Aixtron, el CCS (reactor de rociadores de acoplamiento cercano) de Thomas Saw y el reactor de disco de turbina VEECO y el reactor de flujo de doble/multihaz (TF). de Japón SANSO son todas tecnologías patentadas únicas. La industrialización de los equipos MOCVD nacionales se enfrenta a la prueba de las barreras de las patentes.
3. costo
La tecnología MOCVD se ha vuelto bastante madura a nivel internacional. El equipo principal ha pasado de 6 a 8 piezas en 2003 a 2004. 12 obleas, 15 obleas en 2005 y 21 a 24 obleas en 2006, llegando a 42. 45 y 49 obleas (se pueden instalar 49 sustratos de 2 pulgadas a la vez) La expansión continua de la capacidad de producción del horno epitaxial ha hecho que los fabricantes de obleas epitaxiales LED sean más competitivos. El costo unitario de producción ha disminuido rápidamente. Las empresas de producción tienen más de 30 piezas.
Los equipos MOCVD de 2 y 4 pulgadas se convertirán en la corriente principal en Taiwán. Sin embargo, los fabricantes de epitaxia ya tienen la capacidad técnica para producir productos de 4 y 6 pulgadas. debido a consideraciones de costos, la mayoría de los fabricantes taiwaneses todavía utilizan equipos MOVCD de 2 pulgadas como sus principales líneas de producción; la mayoría de los fabricantes europeos, estadounidenses y coreanos ya utilizan equipos MOVCD de 4 pulgadas;
El mercado espera que una vez que el costo del material de las obleas epitaxiales de 4 pulgadas colapse significativamente (el precio de costo actual de las obleas epitaxiales de 4 pulgadas es aproximadamente cuatro veces mayor que el de las obleas epitaxiales de 2 pulgadas), las obleas epitaxiales de 2 pulgadas Los equipos MOCVD serán reemplazados gradualmente por obleas epitaxiales de 4 pulgadas.
Aixtron y SemiLEDs desarrollaron conjuntamente un chip LED azul de 6 pulgadas en mayo de 2009. En la estructura del reactor MOCVD AIX 2800G4 HT de 6x6 pulgadas, la salida aumenta aproximadamente un 30% (en comparación con la estructura tradicional de 42x2 pulgadas), lo que no solo tiene una buena uniformidad, sino que también reduce los efectos de borde. Pero en esta etapa, la mayoría de las dificultades aún radican en el alto precio de los sustratos de 6 pulgadas y los desafíos de la tecnología de corte de obleas epitaxiales.
De hecho, no hay mucha diferencia entre las estructuras epitaxiales y el rendimiento del dispositivo preparado por las tecnologías MOCVD y MBE. Lo más atractivo de la tecnología MOCVD es su versatilidad. Siempre que se pueda seleccionar una fuente organometálica adecuada, se puede llevar a cabo el crecimiento epitaxial. Y siempre que se garantice la distribución uniforme del flujo de aire y la temperatura, se puede obtener una gran superficie de material uniforme, que es adecuada para la producción industrial a gran escala.
La mayoría de las principales deficiencias de la tecnología MOCVD están relacionadas con la fuente de reacción utilizada. En primer lugar, los compuestos organometálicos y las fuentes de hidruros utilizados son caros. En segundo lugar, algunas fuentes son inflamables, explosivas o tóxicas y, por tanto, peligrosas. Además, los productos de reacción deben tratarse de forma inofensiva para evitar la contaminación ambiental. Además, dado que las fuentes utilizadas contienen otros elementos (como C, H, etc.), el proceso de reacción debe controlarse cuidadosamente para evitar la introducción de impurezas no intencionadas.
En términos generales, el proceso de crecimiento de MOCVD se puede describir como: el material fuente de reacción con un caudal controlado con precisión se introduce en el material bajo la acción de un gas portador (generalmente H2 o N2 en algunos sistemas). de manera oportuna o en una cámara de reacción de acero inoxidable, la capa epitaxial crece después de la reacción sobre la superficie superior del sustrato colocado sobre la base calentada. Después de la reacción, los gases de escape residuales se purgan de la cámara de reacción y se descargan del sistema después de eliminar las partículas y la toxicidad a través del dispositivo de tratamiento de gases de escape. El principio de funcionamiento de MOCVD se muestra en la figura.
El equipo de crecimiento MOCVD se puede dividir simplemente en las siguientes cuatro partes.
(1) Sistema operativo de gas:
El sistema operativo de gas incluye todas las válvulas, bombas, diversos equipos y tuberías utilizados para controlar el flujo de gas, así como las fuentes orgánicas metálicas del Grupo III y Fuentes metalorgánicas del Grupo III. Mezcla de fuentes de hidruros del Grupo V. Entre ellos, la parte más importante es la que controla con precisión la cantidad de materias primas introducidas en la cámara de reacción para la reacción. Incluye principalmente un controlador de flujo másico (MFC) para controlar el flujo, un controlador de presión (PC) para controlar la presión y un baño de Thor para controlar la temperatura de la fuente organometálica.
(2) Cámara de reacción:
La cámara de reacción es el componente central del sistema de crecimiento MOCVD. El diseño de la cámara de reacción tiene un impacto crucial en el efecto de crecimiento. Los diferentes fabricantes de equipos MOCVD tienen diferentes diseños para las cámaras de reacción. Pero el objetivo final es el mismo, que es evitar chorros fuera de la pared y turbulencias en la cámara de reacción y garantizar que solo exista flujo laminar, logrando así una distribución uniforme del flujo de aire y la temperatura en la cámara de reacción, lo que conduce a un crecimiento uniforme sobre un área grande.
3) Sistema de calefacción:
Existen tres formas principales de calentar el sustrato en el sistema MOCVD: calentamiento por radiofrecuencia, calentamiento por radiación infrarroja y calentamiento por resistencia. En el modo de calentamiento por radiofrecuencia, la matriz de grafito se calienta mediante la bobina de radiofrecuencia mediante acoplamiento inductivo. Esta forma de calentamiento se utiliza habitualmente en grandes cámaras de reacción, pero los sistemas suelen ser demasiado complejos. Para evitar la complejidad del sistema, a menudo se utiliza calentamiento por radiación infrarroja en cámaras de reacción un poco más pequeñas. La energía térmica generada por la lámpara halógena de tungsteno se convierte en energía de radiación infrarroja y la base de grafito absorbe esta energía de radiación y luego la convierte nuevamente en energía térmica. En el modo de calentamiento resistivo, la energía térmica la proporciona la corriente que fluye a través de la base metálica.
(4) Sistema de tratamiento de gases de escape:
Debido a que la mayoría de las fuentes utilizadas en el sistema MOCVD son inflamables y explosivas, y las fuentes de hidruros en la lluvia son altamente tóxicas, la reacción necesita ser Se procesa el gas de escape final. El método de tratamiento habitual consiste en eliminar las partículas (como P, etc.) de los gases de escape a través de un filtro de partículas y luego introducirlas en un depurador de gases para desintoxicarlas con una solución desintoxicante. Otra forma de desintoxicarse es utilizar una cámara de combustión. Hay un horno de alta temperatura integrado en la cámara de combustión, que puede pirolizar y oxidar sustancias en los gases de escape entre 900 y 1.000°C, haciéndolos inofensivos. Los productos producidos por la reacción se depositan en la pared interior del tubo de cuarzo y se eliminan fácilmente.