MOCVD前驅(qū)體三種常見的氣化方式

MOCVD的沉積過程是在氣相中進(jìn)行，前驅(qū)體必須處于氣態(tài)，才能在反應(yīng)室內(nèi)與其他氣體反應(yīng)生成所需的薄膜。大多數(shù)前驅(qū)體是液態(tài)或固態(tài)，那么怎么讓這些前驅(qū)體實(shí)現(xiàn)相的轉(zhuǎn)化呢？ 今天我們就以三種常見的氣化方式為例進(jìn)行講解：氣泡法（Bubbler），液體注射法（Liquid Injection），固態(tài)升華法（Sublimation）。其中前兩種方法用于液態(tài)前驅(qū)體，最后一種方法用在粉末前驅(qū)體中。

氣泡法（Bubbler）

氣泡法原理

氫氣，氮?dú)饣蚨栊詺怏w，被引入一個(gè)裝有液態(tài)前驅(qū)體的氣泡瓶。載氣通過液態(tài)前驅(qū)體時(shí)，它會(huì)產(chǎn)生氣泡，這些氣泡在通過液體上升的過程中帶走前驅(qū)體分子。載氣與前驅(qū)體分子混合，被傳送到反應(yīng)腔室中?？梢钥刂茪馀萜康臏囟扰c壓力，來控制前驅(qū)體的氣化率和混合氣中的前驅(qū)體濃度。

氣泡瓶長什么樣？

氣泡瓶類似于我們?cè)诔踔凶龌瘜W(xué)實(shí)驗(yàn)的集氣瓶，一般是電解拋光的不銹鋼材質(zhì)。有進(jìn)口管與出口管，進(jìn)口管較低，出口管較高。而氣泡瓶的容量根據(jù)MOCVD的類型從 150 毫升到 3000 毫升不等。為了避免氣泡瓶或管道中出現(xiàn)前驅(qū)體冷凝，一般會(huì)有加熱裝置。

液體注射法（Liquid Injection） 原理 液態(tài)前驅(qū)體存儲(chǔ)在一個(gè)容器中，通過精確控制的注射泵定量推送到蒸發(fā)器中。注入的液態(tài)前驅(qū)體在蒸發(fā)器中被加熱，迅速被蒸發(fā)為氣體。蒸發(fā)后的前驅(qū)體以氣態(tài)形式進(jìn)入反應(yīng)室，在那里發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成所需的薄膜。

優(yōu)點(diǎn)

1，通過控制注射泵的流速和注射時(shí)間，可以精確控制送入反應(yīng)室的前驅(qū)體量。 2，適用于各種液態(tài)前驅(qū)體，包括那些在常溫下不易蒸發(fā)的前驅(qū)體。

固態(tài)升華法（Sublimation） 固態(tài)前驅(qū)體在加熱容器中被加熱至其升華點(diǎn)，從固態(tài)直接轉(zhuǎn)化為氣態(tài)。升華后的前驅(qū)體以氣態(tài)形式通過載氣輸送到反應(yīng)室即可參與反應(yīng)。

優(yōu)點(diǎn)

1，由于前驅(qū)體直接從固態(tài)轉(zhuǎn)化為氣態(tài)，使其具有高純度。 2，通過調(diào)節(jié)加熱溫度和載氣流量，可以精確控制前驅(qū)體的供應(yīng)量。

反應(yīng)腔室的前驅(qū)體濃度怎么檢測(cè)？

前驅(qū)體濃度的監(jiān)控對(duì)于薄膜質(zhì)量十分關(guān)鍵。MOCVD可以集成基于非色散紅外（NDIR）技術(shù)的氣體濃度監(jiān)測(cè)器，在線測(cè)量前驅(qū)體濃度，再根據(jù)總壓力和氣體的摩爾分?jǐn)?shù)，可以計(jì)算出前驅(qū)體的分壓。

非色散紅外（NDIR）技術(shù)，全稱Non-Dispersive Infrared。原理是紅外光源發(fā)射的紅外光，穿過含有被測(cè)氣態(tài)前驅(qū)體的反應(yīng)室，被測(cè)氣體分子吸收特定波長的紅外光，再檢測(cè)通過反應(yīng)室后未被吸收的紅外光，最后根據(jù)被吸收的光強(qiáng)度計(jì)算氣體濃度。

編輯：黃飛