MBE र MYVD प्रविधि बीच के फरक छ?

दुबै आणविक बीम एपिटेक्सी (MBE) र धातु-जैविक रासायनिक भाप डिपोजिसन (MOCVD) रिएक्टरहरू क्लिनरूम वातावरणमा काम गर्छन् र वेफर विशेषताको लागि मेट्रोलोजी उपकरणहरूको समान सेट प्रयोग गर्छन्। ठोस-स्रोत MBE ले उच्च-शुद्धता, मौलिक पूर्ववर्तीहरू प्रयोग गर्दछ जुन इफ्यूजन कोशिकाहरूमा तताइएको हुन्छ र जम्मा गर्न सक्षम पार्न आणविक बीम सिर्जना गर्दछ (ठण्डाको लागि प्रयोग गरिएको तरल नाइट्रोजनको साथ)। यसको विपरित, MOCVD एक रासायनिक वाष्प प्रक्रिया हो, अल्ट्रा-शुद्ध, ग्यास स्रोतहरू प्रयोग गरी जम्मा गर्न सक्षम गर्न, र विषाक्त ग्यास हस्तान्तरण र कम गर्न आवश्यक छ। दुबै प्रविधिहरूले आर्सेनाइडहरू जस्ता केही भौतिक प्रणालीहरूमा समान एपिटेक्सी उत्पादन गर्न सक्छन्। विशेष सामग्री, प्रक्रियाहरू, र बजारहरूको लागि अर्कोमा एउटा प्रविधिको छनोट छलफल गरिएको छ।

आणविक बीम एपिटेक्सी

एक MBEREDREDER ले नमूना ट्रान्सफर सेयर कक्ष (हावामा खुला, वेरेर सब्सट्रेटहरू लोड गर्न र एक बृद्धि कक्षको लागि मात्र खुलासा गरिएको) जहाँ ऑप्टेन्टेक्शनल बृद्धिको लागि हस्तान्तरण हुन्छ । एयर अणुहरूको प्रदूषण रोक्नका लागि MBE REBTERS (UHV) सर्तहरू सर्तहरू (UHV) सर्तहरू सञ्चालन गर्छन्। यो चेम्बर यी दूषितकर्ताहरूको निकासलाई द्रुत बनाउन सकिन्छ यदि चेम्बर हवाको लागि खुला भएको छ।

प्राय: एडविक्टरका एपिटाक्सकीको स्रोत सामग्री ठोस अर्ध मंडजर्स वा धातुहरू हुन्। यी उनीहरूको पिएलि ings स्पीडहरू भन्दा टाढा तातो छन् (I.E.E.I स्रोत सामग्री वाष्पीकरण) फेस्ट सेलहरूमा। यहाँ, आणविक वा अणुहरू MBe भ्यागुता कक्षमा एक सानो एपर्चररको माध्यमबाट सेल्टिन्छन्, जसले एक उच्च दिशात्मक आणविक बीम दिन्छ। यो तातो सब्सट्रेट मा थोप्छ; सामान्यतया एकल-क्रिस्टल सामग्रीले सिलिकन र GAAS ARSENDE (GAAS) वा अन्य अर्धन्डुडोरकहरूबाट बनेका छन्। अणुहरू बहाव नभए पनि, तिनीहरू सब्सट्रेट सतहमा भिन्न हुनेछन्, तिनीहरू औचित्य सतहको प्रबर्द्धन गर्नेछन्। एपिटक्सिक्सामा तैरिट-अप तह तह द्वारा लेयर गरिएको छ, प्रत्येक तहको संरचना र इच्छित अप्टिकल गुणहरू प्राप्त गर्न मोटाई नियन्त्रण गरिएको छ।

सब्सट्रेट केन्द्रीय रूपमा वर्गको कक्ष भित्र राखिएको छ, क्राइलोफलहरूमा चारैतिर घुमाउरो कक्षहरू र शटर प्रणालीको सामना गर्दै। होल्डरले एक समान डिसन र एपिटाइक्रिप्टियल मोटाई प्रदान गर्न घुमाउँछ। क्राइजल्डहरू तरल-नाइट्रोजन कूलाइल्ड-प्लेटहरू हुन् जुन कोठामा दूषित-प्लेटहरू र परमाणुहरू हुन् जुन सब्सट्रेट सतहमा क्याप्चर हुँदैन। दूषितहरू उच्च तापमान वा आणविक बीमको भन्दा उच्च तापमानको डिस्प्शनबाट हुन सक्छन्।

अल्ट्रा-हाई-भ्याकुम MBE रिएक्टर च्याम्बरले इन-सिटु निगरानी उपकरणहरूलाई डिपोजिसन प्रक्रिया नियन्त्रण गर्न प्रयोग गर्न सक्षम बनाउँछ। प्रतिबिम्ब उच्च-ऊर्जा इलेक्ट्रोन विवर्तन (RHEED) वृद्धि सतह अनुगमन गर्न प्रयोग गरिन्छ। लेजर प्रतिबिम्ब, थर्मल इमेजिङ, र रासायनिक विश्लेषण (मास स्पेक्ट्रोमेट्री, Auger स्पेक्ट्रोमेट्री) ले वाष्पीकरण गरिएको सामग्रीको संरचनाको विश्लेषण गर्दछ। अन्य सेन्सरहरू वास्तविक समयमा प्रक्रिया प्यारामिटरहरू समायोजन गर्न तापमान, दबाब र वृद्धि दरहरू मापन गर्न प्रयोग गरिन्छ।

वृद्धि दर र समायोजन

एपिटेक्सियल वृद्धि दर, जुन सामान्यतया एक मोनोलेयर (0.1nm, 1Å) प्रति सेकेन्डको एक तिहाइ हुन्छ, फ्लक्स दर (सब्सट्रेट सतहमा आउने परमाणुहरूको संख्या, स्रोतको तापक्रमद्वारा नियन्त्रित) र सब्सट्रेट तापक्रमबाट प्रभावित हुन्छ। (जसले सब्सट्रेटको सतहमा परमाणुहरूको डिफ्यूसिभ गुणहरू र तिनीहरूको डिसोर्पशनलाई असर गर्छ, सब्सट्रेट तापद्वारा नियन्त्रित)। यी प्यारामिटरहरू epitaxial प्रक्रिया अनुकूलन गर्न, MBE रिएक्टर भित्र स्वतन्त्र रूपमा समायोजन र निगरानी गरिन्छ।

मेकानिकल शटर प्रणाली प्रयोग गरी विकास दर र विभिन्न सामग्रीको आपूर्ति नियन्त्रण गरेर, टर्नरी र क्वाटरनरी मिश्र र बहु-तह संरचनाहरू भरपर्दो र बारम्बार उत्पादन गर्न सकिन्छ। जम्मा गरेपछि, थर्मल तनावबाट बच्न सब्सट्रेटलाई बिस्तारै चिसो गरिन्छ र यसको क्रिस्टलीय संरचना र गुणहरू पहिचान गर्न परीक्षण गरिन्छ।

MBE को लागि सामाग्री विशेषताहरु

MBE मा प्रयोग हुने III-V सामग्री प्रणालीका विशेषताहरू हुन्:

Cil सिलिकन: सिलिकन सब्सट्रेटको वृद्धिलाई अक्साइड डिसोर्प्शन (>1000°C) सुनिश्चित गर्न धेरै उच्च तापक्रम चाहिन्छ, त्यसैले विशेषज्ञ हिटर र वेफर होल्डरहरू आवश्यक हुन्छन्। जाली स्थिरता र विस्तार गुणांकमा बेमेलको वरपरका समस्याहरूले सिलिकनमा III-V वृद्धिलाई सक्रिय R&D विषय बनाउँछ।

● एंटीमोनी: III-Sb अर्धचालकहरूको लागि, सतहबाट डिसोर्प्शनबाट बच्नको लागि कम सब्सट्रेट तापक्रम प्रयोग गर्नुपर्छ। उच्च तापक्रममा 'गैर-अनुरूपता' पनि हुन सक्छ, जहाँ एक परमाणु प्रजातिलाई गैर-स्टोइचियोमेट्रिक सामग्री छोड्न प्राथमिकतामा वाष्पीकरण गर्न सकिन्छ।

● फस्फोरस: III-P मिश्र धातुहरूको लागि, फस्फोरस चेम्बरको भित्री भागमा जम्मा गरिनेछ, एक समय-उपभोग गर्ने सफाई प्रक्रिया आवश्यक छ जसले छोटो उत्पादन चलाउन असम्भव बनाउन सक्छ।

धातु-जैविक रासायनिक वाष्पी कफबद्ध

MOCVD रिएक्टरमा उच्च-तापमान, पानी-चिसो प्रतिक्रिया कक्ष छ। सब्सट्रेटहरू RF, प्रतिरोधक वा IR तताउने द्वारा तताइएको ग्रेफाइट ससेप्टरमा राखिन्छन्। अभिकर्मक ग्यासहरू सब्सट्रेटहरू माथिको प्रक्रिया कक्षमा ठाडो रूपमा इन्जेक्ट गरिन्छ। तह एकरूपता तापमान, ग्यास इंजेक्शन, कुल ग्यास प्रवाह, ससेप्टर रोटेशन र दबाब अनुकूलन गरेर प्राप्त गरिन्छ। वाहक ग्याँसहरू या त हाइड्रोजन वा नाइट्रोजन हुन्।

एपिट्याजिकल लेयरहरू जम्मा गर्न MCVD ले समूह-II एल्युरिमेला र हाइड्रोइड ग्यासहरू (Arseride ग्यास (Arseride ग्यास (Arsiride ग्यास (Arsies र felesphine) को लागि। धातु-जीवहरू ग्यास प्रवाह बबलहरूमा समावेश छन्। प्रक्रिया अवधिमा इन्फेजेट गरिएको सीमित तापमान र बबलर मार्फत धातु-जैविक र क्यारियर ग्यास प्रवाहको दबाबले निर्धारित गर्दछ।

अभिकर्मकहरू विकासको तापक्रममा सब्सट्रेट सतहमा पूर्ण रूपमा विघटन हुन्छन्, धातु परमाणुहरू र जैविक उप-उत्पादनहरू जारी गर्छन्। अभिकर्मकहरूको एकाग्रता विभिन्न, III-V मिश्र धातु संरचनाहरू उत्पादन गर्न समायोजन गरिन्छ, वाष्प मिश्रण समायोजन गर्न रन/भेन्ट स्विचिङ प्रणालीको साथ।

सब्सट्रेट प्राय: एक एकल-क्रिस्टल वेफर हो जुन अर्धोन्ड्रोक्टर सामग्रीको रूपमा जस्तै गिलायरियम आर्साइड, अडियम फाल्फेड, वा नीलमणि। यो प्रतिक्रिया कोठा भित्र लोड गरिएको प्रतिक्रिया कोठा भित्र लोड हुन्छ जुन प्रिरासर ग्यास इन्जेक्सन गरिन्छ। धेरै खपत धातु-अञ्चकहरू र अन्य ग्यासहरू ततातत बृद्धि हुने कक्षको माध्यमबाट यात्रा गर्ने, तर थोरै रकमले भ्यागुता सामग्रीहरू सिर्जना गर्दछ जुन उप-टुमेईहरू सिर्जना गर्दछ। सतह प्रतिक्रियाले त्यसपछि III-v ortence को एपिटाइकेसियलरी तहको समावेश गर्दछ। वैकल्पिक रूपमा, सतहबाट गहन हुन सक्छ, अनावश्यक अभिकता र प्रतिक्रिया उत्पादनहरूको साथ कोठाबाट खाली। थप रूपमा, केहि प्रस्तावकर्ताहरूले सतहको नकारात्मक बृद्धि 'नकारात्मक वृद्धि एन्टि ing, जस्तै ग्यास / एल्गास को कार्बन डोपमा, र समर्पित ईटाचन्ट स्रोतहरूको साथ। संसरितरले एपिटक्सिटीको निरन्तर संरचना र मोटाई सुनिश्चित गर्दछ।

Mucvd रिटरमा विकास कोष मार्गहरू मुख्यतया प्रोक्टरहरूको आवश्यक पाइलिलिसिसिस द्वारा निर्धारण गरिन्छ, र त्यसपछि सतह गतिशीलता को बारे मा अप्टिमली। बृद्धि दर समूह - III धातु-जैविक क्षेत्रको बाफ दबाब द्वारा निर्धारित गरिन्छ। सतह प्रसारण सतहमा आणविक चरणहरू द्वारा प्रभावित छ, दुर्गुणित सब्सट्रेटहरूको साथ प्राय: यस कारणका लागि प्रयोग भइरहेको छ। सिलिकन सबमिटरमा विकास गर्नुहोस् धेरै उच्च-तापमान चरणहरू आवश्यक छ Uncide deption (> 1000 डिग्री सेल्सियसहरू), विशेषज्ञ हर्षोल्लास र वामरको सब्सट्रेट होल्डरहरूको माग गर्दै।

रिक्टरहरूको शून्य दबाव दबाव र ज्यामितिको अर्थ यो हो कि परिस्थितिको अनुगमन प्रविधि Mbe को लागी फरक छ, MBE को साथ सामान्यतया विकल्पहरू र कन्फिग्राफृत्युको साथ। Mucvd, सम्मिलित-सर्भेड पाइमिनेटरीमा-सिंगु तापमान मापन (दुर्गम, थर्मोकुल मापन) को विपरीत, परावर्तनले सतह तिरहगरिंगलाई अनुमति दिन्छ र प्रतीक्षामाती विकास वृद्धि दर विश्लेषण गर्न अनुमति दिन्छ; Worfer धनु लेजर प्रतिबिम्ब द्वारा मापन गरिएको छ; र आपूर्ति आपूर्ति गरिएको alloretallicsicstalls अल्ट्रासोनिक ग्याँस अनुगमन र वृद्धि प्रक्रियाको यथार्थता बढाउन।

सामान्यतया, एल्युमिनियम युक्त मिश्र धातुहरू उच्च तापक्रम (>650°C) मा हुर्किन्छन्, जबकि फस्फोरस युक्त तहहरू तल्लो तापक्रम (<650°C) मा हुर्किन्छन्, AlInP को लागि सम्भावित अपवादहरू सहित। AlInGaAs र InGaAsP मिश्र धातुहरूका लागि, टेलिकम अनुप्रयोगहरूको लागि प्रयोग गरिन्छ, आर्सिनको क्र्याकिंग तापमानमा भिन्नताले प्रक्रिया नियन्त्रणलाई फस्फिनको तुलनामा सरल बनाउँदछ। यद्यपि, एपिटेक्सियल पुन: वृद्धिको लागि, जहाँ सक्रिय तहहरू नक्काशी गरिन्छ, फस्फिनलाई प्राथमिकता दिइन्छ। एन्टिमोनाइड सामग्रीहरूको लागि, AlSb मा अनावश्यक (र सामान्यतया अनावश्यक) कार्बन समावेश हुन्छ, उपयुक्त पूर्ववर्ती स्रोतको कमीको कारणले, मिश्र धातुहरूको छनोटलाई सीमित गर्दै र MOCVD द्वारा एन्टिमोनाइड वृद्धिको ग्रहण।

उच्च तनाव तहहरूको लागि, नियमित रूपमा अन्डरसेड र Phospeide सामग्रीहरू प्रयोग गर्ने क्षमता, तनाव विकास गर्ने क्षमताको क्षमता सम्भव छ, जस्तै ग्यासप ब्यारोयरहरू र qwas क्वान्टम (QWS)।

सारांश

MBE सँग सामान्यतया MOCVD भन्दा धेरै in-situ निगरानी विकल्पहरू छन्। एपिटेक्सियल बृद्धिलाई प्रवाह दर र सब्सट्रेट तापमान द्वारा समायोजित गरिन्छ, जुन अलग-अलग नियन्त्रण गरिन्छ, सम्बन्धित इन-सीटु अनुगमनको साथ विकास प्रक्रियाहरूको धेरै स्पष्ट, प्रत्यक्ष, बुझ्न अनुमति दिन्छ।

MOCVD एक उच्च बहुमुखी प्रविधि हो जुन कम्पाउन्ड सेमीकन्डक्टरहरू, नाइट्राइडहरू र अक्साइडहरू सहित, पूर्ववर्ती रसायन विज्ञानलाई फरक पारेर सामग्रीहरूको विस्तृत दायरा जम्मा गर्न प्रयोग गर्न सकिन्छ। वृद्धि प्रक्रियाको सटीक नियन्त्रणले इलेक्ट्रोनिक्स, फोटोनिक्स र अप्टोइलेक्ट्रोनिक्समा अनुप्रयोगहरूको लागि अनुकूल गुणहरू सहित जटिल अर्धचालक उपकरणहरूको निर्माण गर्न अनुमति दिन्छ। MOCVD च्याम्बर सफा गर्ने समय MBE भन्दा छिटो हुन्छ।

MOCVD डिस्ट्रिब्युटेड फिडब्याक (DFBs) लेजरहरू, दफन गरिएको हेटेरोस्ट्रक्चर उपकरणहरू, र बट-जोइन्टेड वेभगाइडहरूको पुन: वृद्धिको लागि उत्कृष्ट छ। यसमा सेमीकन्डक्टरको इन-सिटु इचिङ समावेश हुन सक्छ। MOCVD, त्यसैले, मोनोलिथिक InP एकीकरणको लागि आदर्श हो। यद्यपि GaAs मा मोनोलिथिक एकीकरण यसको बाल्यावस्थामा छ, MOCVD ले छनौट क्षेत्रको वृद्धिलाई सक्षम बनाउँछ, जहाँ डाइलेक्ट्रिक मास्क गरिएका क्षेत्रहरूले उत्सर्जन/अवशोषण तरंगदैर्ध्यहरूलाई ठाउँ बनाउन मद्दत गर्दछ। यो MBE सँग गर्न गाह्रो छ, जहाँ पालीक्रिस्टल निक्षेपहरू डाइलेक्ट्रिक मास्कमा बन्न सक्छ।

सामान्यतया, MBE Sb सामग्रीहरूको लागि छनौटको वृद्धि विधि हो र MOCVD P सामग्रीहरूको लागि छनौट हो। दुबै वृद्धि प्रविधिहरूमा As-आधारित सामग्रीको लागि समान क्षमताहरू छन्। परम्परागत MBE-मात्र बजारहरू, जस्तै इलेक्ट्रोनिक्स, अब MOCVD वृद्धि संग समान रूपमा सेवा गर्न सकिन्छ। यद्यपि, अधिक उन्नत संरचनाहरूको लागि, जस्तै क्वान्टम डट र क्वान्टम क्यास्केड लेजरहरू, MBE लाई प्राय: बेस एपिटेक्सीको लागि प्राथमिकता दिइन्छ। यदि epitaxial regrowth आवश्यक छ भने, MOCVD लाई सामान्यतया रुचाइन्छ, यसको नक्काशी र मास्किङ लचिलोपनको कारण।