MOCVD工藝
１反應室流體力學模擬系統(tǒng)：
反應室流體力學模擬子系統(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）模擬結果的可視化處理，各部分的關系及功能如圖１所示，剖分模塊可對任何結構的反應室按用戶要求進行自動有限差分網(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)量半導體薄膜的前提條件是反應室內(nèi)的氣流應為層流，最佳反應室結構是指能夠產(chǎn)生層流分布的結構，最佳結構是相對的，與生長條件密切相關這就要求設計人員必須根據(jù)生長的材料系統(tǒng)及生長條件來設計反應室結構，
２化學反應熱力學模擬系統(tǒng)：
對于MOCVD系統(tǒng)，在一定條件下，當反應物的消耗速率及生成物的產(chǎn)生速率近似相等時，就可以認為達到一種動平衡，這時熱力學分析的相平衡理論就可以運用于系統(tǒng)，通常進行熱力學分析有兩種方法，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)，同樣可得到反應后組分，后者更適于處理復雜的多元復相系統(tǒng)，在開發(fā)熱力學模擬系統(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相熱力學平衡系統(tǒng)，原則上對所有熱力學平衡系統(tǒng)（包括離子體系）均可處理，關鍵在于收集的物種熱力學數(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，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)可以給出一種反應趨勢，
化學反應熱力學模擬系統(tǒng)的構架如圖２所示，其中編輯工具用于以文奉模式查看計算結果；計算模塊對體系的單、雙參數(shù)變化進行多元分析，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沉積過程動力學模擬系統(tǒng)
MOCVD系統(tǒng)的沉積過程是非常復雜的，我們從化學動力學的角度研究MOCVD工藝過程中復雜而且數(shù)量很大的微觀化學反應對沉積過程的影響，建立了MOCVD工藝過程的動力學傳輸模型，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^程中引入微觀化學反應的影響，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)，并進一步計算沉積速率，從而完成在動力學控制的沉積條件下的生長率的計算，沉積過程動力學模擬系統(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進行同質(zhì)外延來驗證沉積過程動力學模擬系統(tǒng)，反應室生長區(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系相以及固相表面的反應，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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