2/14/2020， 不同于集成電路芯片制造最重要的工藝是光刻，對(duì)于發(fā)光二極管和各類(lèi)半導(dǎo)體激光器的制造來(lái)說(shuō)，最重要的工藝是外延生長(zhǎng)，其最重要的設(shè)備是MOCVD。

半導(dǎo)體工藝的外延技術(shù)最早從液相外延開(kāi)始，隨后涌現(xiàn)出氣相外延，分子束外延(MBE)，化學(xué)束外延，金屬有機(jī)化學(xué)氣相沉積（MOCVD）等。1968年，Manasevit H.M應(yīng)用MOCVD，最早在藍(lán)寶石襯底上應(yīng)用多種III-V族源生長(zhǎng)出異質(zhì)結(jié)外延。但是由于外延質(zhì)良的問(wèn)題，一直到1975年，Seki Y等使用MOCVD生長(zhǎng)出高質(zhì)量的GaAs外延，MOCVD才開(kāi)始進(jìn)入更多應(yīng)用。相比其他外延技術(shù)，MOCVD支持四元系A(chǔ)lGaInP等材料，支持大規(guī)模生長(zhǎng)紅，黃光LED，也是最早生長(zhǎng)出GaN的藍(lán)光LED外延片，因此成為制備各種化合物半導(dǎo)體光電子，微電子器件標(biāo)準(zhǔn)的外延設(shè)備。

MOCVD（金屬氧化物化學(xué)氣相沉積）是在氣相外延生長(zhǎng)(VPE)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的一種新型氣相外延生長(zhǎng)技術(shù)。它以Ⅲ族、Ⅱ族元素的有機(jī)化合物和V、Ⅵ族元素的氫化物等作為晶體生長(zhǎng)源材料，以熱分解反應(yīng)方式在襯底上進(jìn)行氣相外延，生長(zhǎng)各種Ⅲ-V族、Ⅱ-Ⅵ族化合物半導(dǎo)體以及它們的多元固溶體的薄層單晶材料。

因?yàn)镸OCVD生長(zhǎng)使用的源是易燃、易爆、毒性很大的物質(zhì)，并且要生長(zhǎng)多組分、大面積、薄層和超薄層異質(zhì)材料。因此在MOCVD系統(tǒng)的設(shè)計(jì)思想上，通常要考慮系統(tǒng)密封性，流量、溫度控制要精確，組分變換要迅速，系統(tǒng)要緊湊等。MOCVD設(shè)備主要由以下幾個(gè)部分構(gòu)成：

【源供給系統(tǒng)】包括Ⅲ族金屬有機(jī)化合物、V族氫化物及摻雜源的供給。金屬有機(jī)化合物裝在特制的不銹剛的鼓泡器中，由通入的高純H2攜帶輸運(yùn)到反應(yīng)室。【氣體輸運(yùn)系統(tǒng)】包括載氣供給，氫化物供給，MO源供給等幾個(gè)部分。氣體的輸運(yùn)管都是不銹鋼管道。保證反應(yīng)系統(tǒng)無(wú)泄漏，實(shí)現(xiàn)氣體的流量控制和壓力控制是MOCVD設(shè)備組裝的關(guān)鍵。【反應(yīng)室和加熱系統(tǒng)】反應(yīng)室是由石英管和石墨基座組成。為了生長(zhǎng)組分均勻、超薄層、異質(zhì)結(jié)構(gòu)的化合物半導(dǎo)體材料，各生產(chǎn)廠家和研究者在反應(yīng)室結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)上下了很大功夫，設(shè)計(jì)出了不同結(jié)構(gòu)的反應(yīng)室。反應(yīng)室常見(jiàn)的主要是VECCO的立式反應(yīng)室和AIXTRON的水平式反應(yīng)室�！疚矚馓幚硐到y(tǒng)】包括淋洗塔，酸性堿性毒性氣體收集裝置，集塵裝置，排氣淡化裝置等。

根據(jù)市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Technavio的數(shù)據(jù)，全球MOCVD市場(chǎng)在2021年達(dá)到約11．628億美元。另有數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)的MOCVD設(shè)備數(shù)量近1800臺(tái)。三安光電、乾照光電、華燦光電、澳洋順昌、兆馳股份、中晟光電、彩虹集團(tuán)等LED照明企業(yè)是擁有的主力。近年來(lái)VCSEL，通信激光器廠家也開(kāi)始部署MOCVD設(shè)備。在MOCVD供應(yīng)商中，前身是Emcore的美國(guó)的Veeco、還有德國(guó)AIXTRON、日本的NIPPON Sanso和Nissin Electric是起步較早的MOCVD設(shè)備供應(yīng)商。但由于日本對(duì)MOCVD設(shè)備實(shí)行出口限制政策，因此，全球MOCVD市場(chǎng)基本被Veeco和AIXTRON壟斷，尤其是AIXTRON。接下來(lái)就讓我們回顧一下AIXTRON的發(fā)展歷史。

未來(lái)屬于光電子。這是物理學(xué)家Holger Jurgensen的愿景。1983年，還是亞琛工業(yè)大學(xué)博士研究生的Jurgensen和Meino Heyen博士，Heinrich Schumann博士等一起創(chuàng)立AIXTRON公司。在亞琛工業(yè)大學(xué)半導(dǎo)體所，他曾親手開(kāi)發(fā)了第一套MOCVD系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)還不知道這個(gè)產(chǎn)品的市場(chǎng)在哪里。而Aixtron這個(gè)名字來(lái)自亞琛Aachen的法語(yǔ)（Aix-La-Chapelle）加上電子electronics。

        Aixtron的三位創(chuàng)始人 Jurgensen博士居中
1985年，AIXTRON第一套MOCVD系統(tǒng)開(kāi)始發(fā)售，并在1988年獲得德國(guó)工業(yè)創(chuàng)新獎(jiǎng)。1989年，他們從飛利浦公司獲得行星式反應(yīng)爐的獨(dú)家專利授權(quán)。正是這個(gè)技術(shù)后來(lái)奠定Aixtron在業(yè)內(nèi)的領(lǐng)導(dǎo)地位。1990年Aixtron發(fā)售首套多晶圓MOCVD系統(tǒng)。1994年推出首套針對(duì)藍(lán)光LED的沉積系統(tǒng)。1997年在德國(guó)法蘭克福股票交易所上市。上市之后的AIXTRON先后在英國(guó)，瑞典，美國(guó)等地進(jìn)行了多次并購(gòu)，一步步擴(kuò)大了產(chǎn)品線。在這期間，MOCVD系統(tǒng)從最初的6-8片機(jī)，一步步發(fā)展到支持最高60片2寸晶圓，同時(shí)晶圓的尺寸也在不斷增大。2009年5月，AIXTRON與SemiLEDs應(yīng)用2800G4 HT MOCVD系統(tǒng)共同開(kāi)發(fā)出6英寸藍(lán)光外延片。2010年，Aixtron新的占地16000平方米的高科技中心在Herzogenath落成，同年G5和CIRIUS II系統(tǒng)開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。2011年，AIXTRON的第2000套MOCVD系統(tǒng)被發(fā)售給中國(guó)的乾照光電。也在那一年，AIXTRON的CIRIUS II-XL成為業(yè)界最高晶圓產(chǎn)能的MOCVD系統(tǒng)，可以支持8寸晶圓生產(chǎn)。2014年，他們又推出適應(yīng)LED大批量生產(chǎn)的AIX R6系統(tǒng)。2015年，Aixtron收購(gòu)美國(guó)薄膜封裝TFE開(kāi)發(fā)商PlasmaSi以開(kāi)拓OLED顯示市場(chǎng)。

多年以前，筆者在廣州一家LED工廠第一次參觀MOCVD系統(tǒng)，當(dāng)時(shí)深深為這一系統(tǒng)的復(fù)雜精密所震撼。而這一系統(tǒng)更精密之處在于，對(duì)于使用者的技巧和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于一套MOCVD系統(tǒng)的功效也扮演著關(guān)鍵角色。無(wú)論MOCVD設(shè)備研發(fā)本身（國(guó)內(nèi)已經(jīng)有上海中晟，中微，48所等廠家），還是MOCVD的使用經(jīng)驗(yàn)的積累，都是中國(guó)半導(dǎo)體光電子工業(yè)進(jìn)步的關(guān)鍵所在。