MBE (분자 빔 에피타시) 와 MOCVD (금속 유기화학 증기 퇴적) 의 비교

MBE와 MOCVD의 공통 특징

작업 환경:

MBE와MOCVD청정실 환경에서 작동합니다.

적용 범위:

아르세나이드와 같은 특정 물질 시스템에서 두 기술은 비슷한 부피 작용을 일으킬 수 있습니다.

MBE와 MOCVD의 차이점

MBE (분자 빔 에피타시) 작동 원리:

MBE는 고순도의 원소 전초 물질을 사용하며, 이는 증발기에 가열되어 퇴적을 위한 분자 빔을 형성합니다.일반적으로 공기 분자에 의한 오염을 방지하기 위해 초고 진공 (UHV) 조건에서 작동합니다..

장비 구조:

MBE는 샘플 전송 챔버와 성장 챔버로 구성됩니다. 성장 챔버는 일반적으로 밀폐되어 유지 보수 중에만 열립니다. 기판은 가열 된 장착 장치에 장착됩니다.액체 질소 냉각 냉각 스크린으로 둘러싸여 기판 표면에 잡히지 않는 불순물 및 원자를 캡처합니다..

모니터링 도구:

MBE는 성장 표면을 모니터링하기 위해 반사 고에너지 전자 분사 (RHEED) 와 같은 현장 모니터링 도구를 사용합니다.화학 분석 (물질 분광학)다른 센서는 온도, 압력 및 성장 속도를 측정하여 프로세스 매개 변수를 실시간으로 조정합니다.

성장률:

일반적으로 성장 속도는 초당 단층의 약 1/3 (0.1 nm, 1 Å) 이다. 그것은 플럭스 속도 (지질 표면에 도착하는 원자 수,소스 온도) 와 기판 온도 (기판에 있는 원자의 확산 및 소수성 특성에 영향을 미치는) 에 의해 제어된다.성장 속도와 재료 공급은 기계적 셔터 시스템으로 제어되며, 세차 및 네차 합금 및 다층 구조의 신뢰할 수 있고 반복 가능한 성장을 가능하게합니다.

재료 특성:

• 실리콘:산화소의 소흡을 보장하기 위해 실리콘 기판에서 성장하는 데 높은 온도 (> 1000 ° C) 가 필요합니다. 이것은 특수 히터와 기판 장착 장치를 필요로합니다.격자 상수와 열 팽창 계수의 불일치로 인해 실리콘에 있는 III-V 물질의 성장은 활발한 연구 주제로 자리잡고 있습니다..

• 안티몬:III-Sb 반도체에서는 표면에서 소흡을 방지하기 위해 낮은 기질 온도가 필요합니다. 높은 온도는1개의 원자종이 우선적으로 증발하는 경우, 물질을 비 스티히오메트릭 비율로 남겨두고.

• 인산:III-P 합금의 경우, 엽소는 방 안에 퇴적 할 수 있으며, 긴 청소 과정을 필요로하며, 짧은 생산 라인을 불가능하게 만들 수 있습니다.

• 튼튼한 층:일반적으로 표면에 원자 확산을 줄이기 위해 낮은 기판 온도가 필요하며, 이로 인해 층 완화의 가능성을 줄일 수 있습니다. 이것은 결함으로 이어질 수 있습니다.원자 이동성이 감소하면 부피층에 구멍이 생기기 때문에, 캡슐화되어 실패를 일으킬 수 있습니다.

MOCVD (금속 유기화학 증기 퇴적) 작동 원리:

MOCVD는 화학적 증기 공정으로 매우 순수한 기체성 소스를 사용하여 퇴적하여 독성 가스를 처리해야 합니다.금속 유기 전초 물질 (그룹 III 원소에 대한 트리메틸 갈륨과 그룹 V 원소에 대한 아르신과 포스핀과 같은 하이드리드) 는 부피층 퇴적에 사용됩니다..

장비 구조:

MOCVD는 높은 온도, 물 냉각 반응 챔버를 갖추고 있으며 기판은 RF, 저항성 또는 적외선 가열로 가열 된 그래피트 기반에 배치됩니다.반응 가스는 기판 위의 공정 방으로 수직으로 주입됩니다..

모니터링 도구:

MOCVD는 기판 표면의 인시투 온도 측정에 방출성 수정과 함께 열도법을 사용합니다. 반사성은 표면 거칠성 및 부근성장 속도를 분석하는 데 사용됩니다.레이저 반사 는 기판 의 구부러짐 을 측정 하기 위해 사용 됩니다, 초음파 가스 모니터링은 성장 과정의 정확성과 반복성을 향상시키기 위해 유기 금속 전초 물질의 농도를 추적하는 데 도움이됩니다.

성장 조건:

성장 온도는 주로 전초 물질의 열 분해 요구 사항에 의해 결정되고 표면 이동에 최적화됩니다.성장 속도는 가스 단계에서 III-V 금속 유기 원소의 증기 압력에 의해 지배됩니다.알루미늄을 함유 한 합금의 경우 일반적으로 성장에 더 높은 온도 (>650 °C) 가 필요하지만, 염소 기반 층은 낮은 온도 (<650 °C) 에서 성장합니다..

재료 특성:

• 고압층:관습적으로 아르세나이드와 포스피드를 사용할 수있는 능력으로 인해 GaAsP 장벽과 InGaAs 양자 우물 (QWs) 와 같이 스트레인 균형과 보상이 가능합니다.

• 안티모니드:안티모니드 물질의 MOCVD 성장은 적절한 선행 물질의 부족으로 인해 제한되어 있으며, 알Sb에 탄소가 무의 (그리고 일반적으로 바람직하지 않은) 함유로 이어집니다.합금 선택을 제한하고 안티모니드 성장을 위해 MOCVD의 사용을 방해합니다..

요약

모니터링 옵션:

MBE는 일반적으로 MOCVD보다 더 많은 in-situ 모니터링 옵션을 제공합니다. 플럭스 속도와 기판 온도에 의해 에피타시얼 성장이 조정됩니다. 이러한 매개 변수는 별도로 제어됩니다.그리고 관련 인시투 모니터링은 보다 명확한, 성장 과정에 대한 더 직접적인 이해.

재료 적용 가능성:

MOCVD는 매우 다재다능한 기술이다. 전초 물질의 화학을 변화시킴으로써 화합물 반도체, 질소, 산화물 등 다양한 물질을 퇴적시킬 수 있다.MOCVD 방에서 청소 시간은 MBE보다 빠르다..

적용 장점:

MBE는 Sb 물질 성장에 선호되는 방법이며, MOCVD는 일반적으로 P 물질에 선호됩니다. 아르세나이드 기반 물질의 경우 두 기술 모두 유사한 기능을 가지고 있습니다.양자 점과 양자 캐스케이드 레이저와 같은 더 발전된 구조를 위해, MBE는 일반적으로 염기 표절에 대한 선호되는 방법이다. MOCVD는 추후 표절 재발생에 대한 유연성 및 마스킹으로 인해 종종 선호됩니다.

특수 응용 프로그램:

MOCVD는 분산 피드백 (DFB) 레이저, 묻힌 헤테로 구조 장치 및 반도체의 인시투 에칭을 포함 할 수있는 결합 된 파도 가이드의 재배에 적합합니다.MOCVD는 단일 칩 InP 통합에도 사용됩니다.GaAs 단일 칩 통합은 아직 초기 단계이지만, MOCVD는 배출/흡수 파장의 분리에 도움이되는 선택 영역 성장을 달성 할 수 있습니다.이 분야에서 도전을 가지고 있습니다., 폴리 크리스탈린 퇴적이 다이 일렉트릭 마스크에 형성되는 경향이 있기 때문에.

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