MBE (Molecular Beam Epitaxy) ve MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) arasındaki karşılaştırma

MBE ve MOCVD'nin Ortak Özellikleri

Çalışma ortamı:

Hem MBE hem deMOCVDTemiz oda ortamlarında çalışmak.

Uygulama Alanı:

Arsenidler gibi bazı malzeme sistemlerinde, her iki teknik de benzer epitaksyal etkileri üretebilir.

MBE ve MOCVD arasındaki farklılıklar

MBE (Molecular Beam Epitaxy) Çalışma prensibi:

MBE, bir buharlaştırıcıda ısıtılan yüksek saflıklı elemental öncüler kullanır ve birikimi için moleküler ışınlar oluşturur.Genellikle hava molekülleri ile kirlenmeyi önlemek için ultra yüksek vakum (UHV) koşullarında çalışır.

Ekipman yapısı:

MBE, bir numune transfer odasından ve bir büyüme odasından oluşur. Büyüme odası genellikle mühürlenir ve yalnızca bakım sırasında açılır. Substrat ısıtılmış bir tesise monte edilir,Sıvı nitrojenle soğutulmuş soğuk bir ekranla çevrili, altüst yüzeyinde yakalanmayan kirlilikleri ve atomları yakalamak için.

İzleme Araçları:

MBE, büyüme yüzeyini, lazer yansımasını, termografiyi,ve kimyasal analiz (kütle spektrometri)Buharlaşmış malzemenin bileşimini analiz etmek için diğer sensörler gerçek zamanlı olarak süreç parametrelerini ayarlamak için sıcaklığı, basıncı ve büyüme hızını ölçer.

Büyüme Hızı:

Tipik olarak, büyüme hızı saniyede tek katmanın yaklaşık üçte biridir (0,1 nm, 1 Å).Kaynak sıcaklığı ile kontrol edilir) ve substrat sıcaklığı (substrat üzerindeki atomların difüzyon ve desorpsiyon özelliklerini etkiler)Büyüme hızları ve malzeme arzı, mekanik kapak sistemleri tarafından kontrol edilir ve bu da üçlü ve dördüllü alaşımların ve çok katmanlı yapıların güvenilir ve tekrarlanabilir büyümesini sağlar.

Malzeme özellikleri:

• Silikon:Oksitlerin desorpsiyonunu sağlamak için silikon substratlardaki büyüme için yüksek sıcaklıklar (> 1000 ° C) gereklidir.Çerez sabitleri ve termal genişleme katsayısındaki uyumsuzluk, silikon üzerindeki III-V malzemelerinin büyümesini aktif bir araştırma konusu haline getiriyor.

• Antimonyum:III-Sb yarı iletkenler için, yüzeyden desorpsiyonun önlenmesi için düşük alt katman sıcaklıkları gereklidir.Bir atom türünün tercih edilen şekilde buharlaşması durumunda, malzemeyi stoikiyometrik olmayan bir oranla bırakır.

• Fosfor:III-P alaşımları için, fosfor, uzun bir temizlik süreci gerektiren, kısa üretim sürelerini mümkün kılmayan bir oda içinde birikebilir.

• Gergin katmanlar:Tipik olarak, yüzeydeki atom difüzyonunu azaltmak için daha düşük substrat sıcaklıklarına ihtiyaç vardır, böylece katman gevşeme olasılığını azaltır.Düşük atom hareketliliği, epitaksyal katmanda boşluklara neden olur., kapsüle edilebilir ve arızalara neden olabilir.

MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition) Çalışma prensibi:

MOCVD, zehirli gazların işlenmesini ve işlenmesini gerektiren ultra saf gazlı kaynaklardan istifade eden kimyasal bir buhar işlemidir.Metal-organik prekursörler (III. Grup elementleri için trimetilgalyum ve V. Grup elementleri için arsin ve fosfin gibi hidritler gibi) epitaksyal katman çöküntüsü için kullanılır.

Ekipman yapısı:

MOCVD, altyapıların RF, dirençli veya kızılötesi ısıtma ile ısıtılan grafit tabanlarına yerleştirildiği yüksek sıcaklıklı, su soğutulmuş bir reaksiyon odasına sahiptir.Reaksiyon gazları, substratın üstündeki işlem odasına dikey olarak enjekte edilir..

İzleme Araçları:

MOCVD, substrat yüzeyinin in-situ sıcaklık ölçümü için emisyatiflik düzeltmesi ile termografi kullanır; yüzey kabalığını ve epitaksiyel büyüme hızını analiz etmek için yansıtıcılık kullanılır.Substrat bükülmesini ölçmek için lazer yansıması kullanılır, ve ultrasonik gaz izleme, büyüme sürecinin doğruluğunu ve tekrarlanmasını artırmak için organik metal öncüllerinin konsantrasyonunu izlemeye yardımcı olur.

Büyüme koşulları:

Büyüme sıcaklığı öncelikle öncülerin termal parçalanma gereksinimleri ile belirlenir ve daha sonra yüzey göçü için optimize edilir.Büyüme hızı, gaz fazındaki III-V metal-organik kaynakların buhar basıncı ile yönetilir.Alüminyum içeren alaşımlar için, büyüme için genellikle daha yüksek sıcaklıklar (>650°C) gereklidirken, fosfor bazlı katmanlar daha düşük sıcaklıklarda (<650°C) büyür, ancak AlInP bir istisna olabilir.

Malzeme özellikleri:

• Yüksek gerginlik katmanları:Geleneksel olarak arsenidler ve fosfidler kullanma yeteneği nedeniyle, GaAsP bariyerleri ve InGaAs kuantum kuyuları (QW'lar) gibi gerginlik dengeleme ve telafi edilebilir.

• Antimonidler:Antimonid malzemelerinin MOCVD büyümesi, uygun öncü kaynakların eksikliği nedeniyle sınırlıdır ve bu da AlSb'de karbonun istemsiz (ve genellikle istenmeyen) birleştirilmesine yol açar.Bu da alaşım seçimlerini sınırlıyor ve antimonid büyümesi için MOCVD kullanımını engelliyor..

Özet

İzleme seçenekleri:

MBE, tipik olarak MOCVD'den daha fazla in-situ izleme seçeneği sunar, epitaksiyel büyüme akış hızları ve alt katman sıcaklıkları ile ayarlanır.ve in-situ izleme daha net bir, büyüme sürecinin daha doğrudan anlaşılması.

Malzeme Uygulanabilirliği:

MOCVD son derece çok yönlü bir tekniktir. Öncü kimyasalını değiştirerek, bileşik yarı iletkenler, nitritler ve oksitler de dahil olmak üzere çok çeşitli malzemeler biriktirilebilir.MOCVD odalarında temizlik süresi MBE'ye göre daha hızlıdır.

Uygulama Avantajları:

MBE, Sb malzeme büyümesi için tercih edilen yöntemdir, MOCVD ise tipik olarak P malzemeleri için tercih edilir.Kuantum noktaları ve kuantum lazerleri gibi daha gelişmiş yapılar için., MBE genellikle baz epitaksi için tercih edilen yöntemdir. MOCVD, kazım ve maskeleme konusunda esnekliği nedeniyle sonraki epitaksiyel yeniden büyüme için genellikle tercih edilir.

Özel Uygulamalar:

MOCVD, dağıtılmış geri bildirim (DFB) lazerleri, gömülü heterostructure cihazları ve yarı iletkenlerin in-situ kazımını içerebilecek eşleştirilmiş dalga kılavuzlarının yeniden büyümesi için uygundur.MOCVD aynı zamanda tek çipli InP entegrasyonu için de kullanılırGaAs tek çipli entegrasyonu hala ilk aşamalarında iken, MOCVD, emisyon/sorbsiyon dalga boylarının ayrılması konusunda yardımcı olan seçici alan büyümesi sağlayabilir.Bu alanda zorluklar yaşıyor, çünkü polikristal atıklar dielektrik maskelerde oluşmaya eğilimlidir.

İlgili ürün önerisi

2'' N Yarım iletken substratı Si dopant galyum arsenizi GaAs DSP/SSP wafer LD/LED