MOCVD工藝
１反應(yīng)室流體力學(xué)模擬系統(tǒng)：
反應(yīng)室流體力學(xué)模擬子系統(tǒng)包括３個部分：（1）有限差分網(wǎng)格的自動剖分；（2）氣流傳輸方程的求解；（3）模擬結(jié)果的可視化處理，各部分的關(guān)系及功能如圖１所示，剖分模塊可對任何結(jié)構(gòu)的反應(yīng)室按用戶要求進(jìn)行自動有限差分網(wǎng)格剖分，并產(chǎn)生剖分文件供模擬模塊使用，模擬模塊對傳輸方程在
現(xiàn)有網(wǎng)格上進(jìn)行快速求解，并存儲數(shù)據(jù)文件供顯示模塊使用，顯示模塊可以＝維填充或等值線方式顯示速度分布、壓力分布和溫度分布，并可打印輸出，亦可保存成圖像文件。
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生長高質(zhì)量半導(dǎo)體薄膜的前提條件是反應(yīng)室內(nèi)的氣流應(yīng)為層流，最佳反應(yīng)室結(jié)構(gòu)是指能夠產(chǎn)生層流分布的結(jié)構(gòu)，最佳結(jié)構(gòu)是相對的，與生長條件密切相關(guān)這就要求設(shè)計人員必須根據(jù)生長的材料系統(tǒng)及生長條件來設(shè)計反應(yīng)室結(jié)構(gòu)，
２化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)模擬系統(tǒng)：
對于MOCVD系統(tǒng)，在一定條件下，當(dāng)反應(yīng)物的消耗速率及生成物的產(chǎn)生速率近似相等時，就可以認(rèn)為達(dá)到一種動平衡，這時熱力學(xué)分析的相平衡理論就可以運(yùn)用于系統(tǒng)，通常進(jìn)行熱力學(xué)分析有兩種方法，一種是求解質(zhì)量作用方程組，可得到系統(tǒng)中各物種于平衡態(tài)時的濃度；另一種是以系統(tǒng)相平衡時自由能最小為判據(jù)，同樣可得到反應(yīng)后組分，后者更適于處理復(fù)雜的多元復(fù)相系統(tǒng)，在開發(fā)熱力學(xué)模擬系統(tǒng)時我們采用了后者，將自由能最小原理推廣到多元復(fù)相系統(tǒng)，并將各種工藝參數(shù)對系統(tǒng)引起的物種分配變化，集成于一個模擬系統(tǒng)處理，采用目前比較先進(jìn)的VCS算法，實現(xiàn)對MOCVD近平衡體系的單參數(shù)及雙參數(shù)模擬分析，組建了包括AS,H,C,GA,N,P,C1,GE,SI,SB,IN等元素的熱力學(xué)數(shù)據(jù)庫，該系統(tǒng)能夠處理包括氣相、液相、固相及多元合金的復(fù)相熱力學(xué)平衡系統(tǒng)，原則上對所有熱力學(xué)平衡系統(tǒng)（包括離子體系）均可處理，關(guān)鍵在于收集的物種熱力學(xué)數(shù)據(jù)的完備性及可靠性，由于率系統(tǒng)以平衡態(tài)判據(jù)作為基礎(chǔ)，故其對平衡系統(tǒng)和近平衡系統(tǒng)是適用的，對非平衡系統(tǒng)可以給出一種反應(yīng)趨勢，
化學(xué)反應(yīng)熱力學(xué)模擬系統(tǒng)的構(gòu)架如圖２所示，其中編輯工具用于以文奉模式查看計算結(jié)果；計算模塊對體系的單、雙參數(shù)變化進(jìn)行多元分析，最后形成用于二維及三維圖形輸出的數(shù)據(jù)文件；數(shù)據(jù)庫管理工具用于熱力學(xué)數(shù)據(jù)的查看、添加等管理工作；繪圖模塊對數(shù)據(jù)文件進(jìn)行二維或三維圖形顯示；幫助模塊提供軟件介紹及使用方法，
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３沉積過程動力學(xué)模擬系統(tǒng)
MOCVD系統(tǒng)的沉積過程是非常復(fù)雜的，我們從化學(xué)動力學(xué)的角度研究MOCVD工藝過程中復(fù)雜而且數(shù)量很大的微觀化學(xué)反應(yīng)對沉積過程的影響，建立了MOCVD工藝過程的動力學(xué)傳輸模型，模型首先從MOCVD系統(tǒng)的控制方程出發(fā)，求解動量、能量以及質(zhì)量的守恒方程和連續(xù)性方程，采用完全臆式的Crank-nicolson算法計算，以確保求解過程的穩(wěn)定收斂，并在質(zhì)量傳輸?shù)挠嬎氵^程中引入微觀化學(xué)反應(yīng)的影響，然后分析具體的襯底表面，引入晶向、表面覆蓋率以及表面碰撞粘著系數(shù)等參數(shù)，并進(jìn)一步計算沉積速率，從而完成在動力學(xué)控制的沉積條件下的生長率的計算，沉積過程動力學(xué)模擬系統(tǒng)由輸入模塊、計算模塊和輸出模塊組成，主要用于計算生長速率，
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以在GAAS襯底表面上用MOCVD進(jìn)行同質(zhì)外延來驗證沉積過程動力學(xué)模擬系統(tǒng)，反應(yīng)室生長區(qū)長度10cm，直徑3-5m，載氣密度0-08185kg/m，載氣流入速度9.5cm/s，反應(yīng)室壓力為1.01×１0Pa，ＡｓＨ３分壓為3.33×10Pa.TMGa分壓為18.27Pa，襯底表面晶向(110)，模擬中考慮了氣相、固氣商圍３生長速率與溫度的關(guān)系相以及固相表面的反應(yīng)，并考慮沉積襯底表面附近的薄邊界層對沉積過程的影響.
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