Главная
О компании
Софт
Консалтинг
Публикации
Как нас найти



Моделирование процессов газофазной эпитаксии (ГФЭ)

В связи с развитием технологии ГФЭ в последние годы сильно возрос интерес к численному моделированию. В настоящее время моделирование используется как для оптимизации ростового процесса, так и для усовершенствования конструкции реактора. Кроме детального описания транспортных процессов (течения, тепло- и массопереноса), необходима также адекватная модель химических процессов, которая бы предсказывала скорость осаждения, однородность и состав слоя. Подобна модель должна описывать не только эпитаксиальный рост на подложке, но и учититывать эффект паразитного осаждения на внутренних стенках реактора, протекающего в условиях лимитированных кинетикой.


Нами был разработан комплексный подход к численному моделированию ГФЭ материалов типа A3B5. Эффекты низкотемпературной кинетики описываются с помощью единого механизма - блокирования метильными радикалами мест для адсорбции соедининений III группы. Данный механизм построен на основе экспериментальных данных по разложению металлорганических прекурсоров III группы на поверхности полупроводника типа A3B5. Разложение при средних температурах в условиях лимитированных массопереносом требует детального моделирования транспортных процессов с учетом особенностей ростовой камеры. Результаты по моделирования осаждения арсенидов и фосфидов III группы можно найти в наших работах (см. ниже список литературы).

Еще одним преимуществом построенной модели является способность предсказывать скорость роста и состав эпитаксиального слоя в условиях лимитированных десорпцией соединиений с поверхности. Последнее, в частности, важно для режимов роста слабо напряженных квантовых ям. Разработанная модель позволяют описать рост эпитаксиальных слоев системы Al-Ga-In-As-P, используемых при росте гетероструктур для светоизлучающих диодов, солнечных батарей, лазерных диодов, транзисторов с высокой подвижностью электронов, гетеро-биполярных транзисторов и поверхостно излучающих лазеров с вертикальным резонатором. Подобные структуры включают в себя GaAs, InP, AlGaAs, InGaAs, и InGaP слои.

Ссылки по моделям и механизмам

2001

On low temperature kinetic effects in Metal - Organic Vapor Phase Epitaxy of III-V compounds. R.A. Talalaev, E.V. Yakovlev, S.Yu. Karpov, Yu.N. Makarov. Journal of Crystal Growth, Vol.230, p.232-238, (2001).

2000

Quasi-thermodynamic models of surface chemistry: application to MOVPE of III-V ternary compounds. S.Yu. Karpov, E.V. Yakovlev, R.A. Talalaev, Yu.A. Shpolyanskiy, Yu.N. Makarov, S.A. Lowry. Electrochemical Society Proceedings, Vol. 2000-13, p.723-730, (2000).

1997

Advanced mathematical models for simulation of radiative heat transfer in CVD reactors. F.Durst, L.Kadinski, Yu.N.Makarov, M.Schafer, M.G.Vasil’ev, V.S.Yuferev. Journal of Crystal Growth, Vol.172, p.385-395.

1995

Development of advanced mathematical models for numerical calculations of radiative heat transfer in metalorganic chemical vapour deposition reactors. L.Kadinski, Yu.N.Makarov, M.Schafer, M.G.Vasil’ev, V.S.Yuferev. Journal of Crystal Growth, Vol.146, p.209-213, (1995).

Ссылки по росту III-V в горизонтальных и планетарных реакторах.

2003

Advances in the modeling of MOVPE processes. S. Yu. Karpov. J. Crystal Growth, Vol.248, p.1-7, (2003).

2001

Detailed modeling of Metal Organic Vapor Phase Epitaxy of III-V ternary compounds in production-scale AIX 2400G3 Planetary Reactor. E.V. Yakovlev, Y.A. Shpolyanskiy, R.A. Talalaev, S.Y. Karpov, Y.N. Makarov, T. Bergunde, and S.A. Lowry. Electrochemical Society Proceedings, Vol. 2001-13, p.292-300,(2001).

2000

Comprehensive reactor-scale modeling of III-V ternary compound growth by MOVPE. E.V. Yakovlev, R.A. Talalaev, S.Yu. Karpov, Yu.A. Shpolyanskiy, Yu.N. Makarov, S.A. Lowry. Mat. Res. Soc. Symp. Proc., Vol.616, p.153-158, (2000).

Modeling and experimental verification of transport and deposition behavior during MOVPE of Ga1-xInxP in the Planetary Reactor. M. Dauelsberg, L. Kadinski , Yu.N. Makarov , T. Bergunde , G. Strauch, M. Weyers. Journal of Crystal Growth, Vol.208, p.85-92, (2000).

1997

Heat transfer and mass transport in multiwafer MOVPE reactor: modelling and experimental studies. T.Bergunde, M.Dauelsberg, L.Kadinski, Yu.N.Makarov, M.Weyers, D.Schmitz, G.Strauch. Journal of Crystal Growth, Vol. 170, p.66-71, (1997).

Process optimisation of MOVPE growth by numerical modelling of transport phenomena including thermal radiation. T.Bergunde, M.Dauelsberg, L.Kadinski, Yu.N.Makarov, V.S.Yuferev, D.Schmitz, G.Strauch, H.Jurgensen. Journal of Crystal Growth, Vol.180, p.660-669, (1997).

Modelling and process optimization in a radial flow multiwafer MOVPE reactor. T.Bergunde, M.Dauelsberg, L.Kadinski, Yu.N.Makarov, G.Strauch, H.Jurgensen. Society Proceedings, Vol. 97-25, p.230-237, (1997).

1995

Transport and reaction behaviour in Aix-2000 Planetary MOVPE reactor. T.Bergunde, D.Gutsche, L.Kadinski, Yu.Makarov, and M.Weyers. Journal of Crystal Growth, Vol.146, p.564-569, (1995).

Algorithms and Models for Simulation of MOCVD of III-V Layers in the Planetary Reactor. T.Bergunde, M.Dauelsberg, Yu.Egorov, L.Kadinski, Yu.N.Makarov, M.Schafer, G.Strauch, M.Weyers. Simulation of Semiconductor Devices and Processes, Vol.6, edited by H.Ryssel, P.Pichler, p.328-331, (1995).

1994

Modelling of growth in a 5x3 inch multiwafer metalorganic vapour phase epitaxy reactor. T.Bergunde, M.Dauelsberg, Yu.Egorov, L.Kadinski, Yu.N.Makarov, M.Schafer, G.Strauch, M.Weyers. Journal of Crystal Growth, Vol. 145, p.630-635, (1994).


Примеры


Click to zoom

Рис. 1. Картина течения в Планетарном реакторе AIX 2400G3


Click to zoom

Рис. 2. Распределение скорости роста AlGaAs по 4" подложке в планетарном реакторе


Click to zoom

Рис. 3. Рспределение содержания In в InGaP по 4" подложке в планетарном реакторе


Click to zoom

Рис. 4. Распределение температуры в вертикальном реакторе


Click to zoom

Рис. 5. Распределение скорости роста GaAs в вертикальном реакторе


Click to zoom

Click to zoom

Рис. 6 (a, b). Температурное распределение в горизонтальном реакторе AIX 200


Click to zoom

Рис. 7. Распределение TMGa в горизонтальном реакторе AIX 200


Click to zoom

Рис. 8. Распределение скорости роста AlGaAs в горизонтальном реакторе AIX 200