การเปรียบเทียบระหว่าง MBE (Molecular Beam Epitaxy) และ MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)

ลักษณะที่เหมือนกันของ MBE และ MOCVD

สภาพแวดล้อมการทํางาน

ทั้ง MBE และMOCVDทํางานในสภาพแวดล้อมห้องสะอาด

ระดับการใช้งาน:

ในระบบวัสดุบางอย่าง เช่น อาร์เซนได ทั้งสองเทคนิคสามารถผลิตผลกระทบ Epitaxial ที่คล้ายกัน

ความแตกต่างระหว่าง MBE และ MOCVD

MBE (Molecular Beam Epitaxy) หลักการทํางาน:

MBE ใช้สารประกอบประกอบประกอบประกอบประกอบประกอบประกอบประกอบประกอบประกอบประกอบปกติจะทํางานภายใต้สภาพความว่างสูงสุด (UHV) เพื่อป้องกันการปนเปื้อนด้วยโมเลกุลอากาศ.

โครงสร้างอุปกรณ์:

MBE ประกอบด้วยห้องโอนตัวอย่างและห้องเติบโต ห้องเติบโตมักถูกปิดและเปิดเพียงแค่ระหว่างการบํารุงรักษา สับสราทถูกติดตั้งบนเครื่องปรับความร้อนล้อมรอบด้วยจอเย็นที่เย็นด้วยไอนิโตรเจนเหลว เพื่อจับสิ่งสกปรกและอะตอมที่ไม่ได้ถูกจับบนพื้นผิวของเยื่อ.

เครื่องมือติดตาม:

MBE ใช้เครื่องมือการติดตามในสถานที่ เช่น Reflection High-Energy Electron Diffraction (RHEED) เพื่อติดตามพื้นผิวการเติบโต, การสะท้อนเลเซอร์, การตรวจเทอร์โมกราฟี,และการวิเคราะห์ทางเคมี, Auger spectroscopy) เพื่อวิเคราะห์องค์ประกอบของวัสดุที่ระเหย อื่น ๆ เซ็นเซอร์วัดอุณหภูมิ ความดันและอัตราการเติบโตเพื่อปรับปริมาตรกระบวนการในเวลาจริง

อัตราการเติบโต

โดยปกติ, อัตราการเติบโตเป็นประมาณหนึ่งส่วนสามของโมนโคล์ต่อวินาที (0.1 nm, 1 Å). มันได้รับอิทธิพลจากอัตราการไหลเวียน (จํานวนอะตอมที่มาถึงผิวพื้นฐาน,กํากับโดยอุณหภูมิแหล่ง) และอุณหภูมิชั้นรอง (ที่ส่งผลต่อลักษณะการกระจายและการกําจัดอะตอมบนชั้นรอง)อัตราการเติบโตและการจําหน่ายวัสดุถูกควบคุมโดยระบบชัตเตอร์กล ทําให้การเติบโตที่น่าเชื่อถือและซ้ําของเหล็กผสมสามและสี่ชั้นและโครงสร้างหลายชั้น

คุณสมบัติของวัสดุ:

• ซิลิคอน:อุณหภูมิสูง (> 1000 °C) ต้องการสําหรับการเติบโตบนพื้นฐานซิลิคอนเพื่อให้แน่ใจว่า desorption ของโอกไซด์ความไม่เหมาะสมของค่าคงที่ตราและสัดส่วนการขยายความร้อน ทําให้การเติบโตของวัสดุ III-V บนซิลิคอน เป็นประเด็นการวิจัยที่กระตุ้น.

• แอนติโมเนียม:สําหรับครึ่งประสาท III-Sb ต้องการอุณหภูมิชั้นรองที่ต่ําเพื่อป้องกันการลดซึมจากผิวณ ที่ชนิดอะตอมหนึ่งถูกนําไปสูญหาย, ทําให้วัสดุมีสัดส่วนที่ไม่ใช่สโตคิโอเมตร

• โฟสฟอรัส:สําหรับเหล็กสกัด III-P ฟอสฟอรัสอาจฝากอยู่ในห้อง ซึ่งต้องใช้กระบวนการทําความสะอาดที่ยาวนาน ซึ่งอาจทําให้การผลิตที่สั้น ๆ ไม่เป็นไปได้

• ผืนที่กระชับ:โดยปกติ, อุณหภูมิชั้นรองที่ต่ํากว่าจําเป็นที่จะลดการกระจายอะตอมบนพื้นผิว, โดยการลดความน่าจะเป็นของการผ่อนคลายชั้น.เนื่องจากการเคลื่อนไหวของอะตอมที่ลดลงทําให้มีช่องว่างในชั้นเอพิตาซิยาล, ซึ่งอาจถูกปิดและทําให้เกิดความล้มเหลว

หลักการทํางาน MOCVD (Metal-Organic Chemical Vapor Deposition)

MOCVD เป็นกระบวนการระเหยเคมีที่ใช้แหล่งก๊าซที่บริสุทธิ์มากในการฝาก ต้องการการจัดการก๊าซที่เป็นพิษและการบํารุงรักษาของมันสารสกัดโลหะ-อินทรีย์ (เช่น trimetylgallium สําหรับธาตุกลุ่ม III และไฮดรีดเช่น arsine และ phosphine สําหรับธาตุกลุ่ม V) ใช้ในการฝากชั้น epitaxial.

โครงสร้างอุปกรณ์:

MOCVD มีห้องปฏิกิริยาความร้อนสูงที่เย็นด้วยน้ํา โดยวางซับสราตบนฐานกราฟิตที่ทําความร้อนด้วย RF, resistive หรือความร้อนอินฟราเรดก๊าซปฏิกิริยาถูกฉีดตั้งตรงเข้าไปในห้องกระบวนการบนพื้นฐาน.

เครื่องมือติดตาม:

MOCVD ใช้เทอร์โมกราฟีพร้อมการแก้ไขการออกอากาศในการวัดอุณหภูมิในสถานที่ของพื้นผิวของพื้นฐาน; ความสะท้อนแสงถูกใช้ในการวิเคราะห์ความหยาบคายของพื้นผิวและอัตราการเติบโตของ epitaxialการสะท้อนเลเซอร์ใช้ในการวัดการบิดของพื้นฐาน, และการติดตามก๊าซด้วยเสียงฉีดช่วยติดตามปริมาณปริมาณของธาตุล่วงหน้าของโลหะอินทรีย์ เพื่อเพิ่มความแม่นยําและการซ้ํากระบวนการการเติบโต

สภาพการเติบโต:

อุณหภูมิการเจริญเติบโตถูกกําหนดโดยหลักโดยความต้องการการละลายทางความร้อนของสารรุก และจากนั้นปรับปรุงให้ดีที่สุดสําหรับการย้ายที่พื้นผิวอัตราการเติบโตถูกกํากับโดยความดันระเหยของแหล่งโลหะ-อินทรีย์ III-V ในระยะก๊าซสําหรับเหล็กเหล็กที่มีอะลูมิเนียม อุณหภูมิที่สูงกว่า (>650 °C) เป็นปกติที่จําเป็นสําหรับการเติบโต ในขณะที่ชั้นที่ใช้ฟอสฟอรัสเติบโตในอุณหภูมิต่ํากว่า (<650 °C) แม้ AlInP อาจเป็นการยกเว้น.

คุณสมบัติของวัสดุ:

• ชั้นความเครียดสูง:เนื่องจากความสามารถในการใช้อะเซนไดด์และฟอสฟิดแบบปกติ การสมดุลความเครียดและการชดเชยสามารถบรรลุได้ เช่น กับอุปสรรค GaAsP และบ่อควอนตัม InGaAs (QWs)

• แอนติโมนิด:การเจริญเติบโตของ MOCVD ของวัสดุ antimonide จํากัดเพราะขาดแหล่งตัวนําที่เหมาะสม ส่งผลให้เกิดการรวมคาร์บอนใน AlSb โดยไม่ตั้งใจ (และโดยปกติไม่ต้องการ)ซึ่งจํากัดการเลือกสับสนอง และขัดขวางการใช้ MOCVD สําหรับการเติบโตของ antimonide.

สรุป

ตัวเลือกการติดตาม:

MBE ปกติจะให้ตัวเลือกการติดตามในสถานที่มากกว่า MOCVD โดยการเติบโตของ epitaxial ถูกปรับโดยอัตราการไหลและอุณหภูมิสับสราท ปริมาตรเหล่านี้ถูกควบคุมแยกกันและการติดตามในสถานที่ที่เกี่ยวข้องการเข้าใจกระบวนการการเติบโตโดยตรงมากขึ้น

การใช้งานของวัสดุ:

MOCVD เป็นเทคนิคที่มีความสามารถหลากหลายมาก โดยการเปลี่ยนแปลงเคมีของสารประกอบก่อนหน้านี้ สามารถฝากวัสดุได้หลายชนิด รวมถึงสารประกอบครึ่งประสาท, ไนไตรด, และโอไซด์เวลาในการทําความสะอาดในห้อง MOCVD เร็วกว่าใน MBE.

ข้อดีของการใช้งาน:

MBE เป็นวิธีที่นิยมสําหรับการเติบโตของวัสดุ Sb, ในขณะที่ MOCVD เป็นวิธีที่นิยมสําหรับวัสดุ P. สําหรับวัสดุที่ใช้อาเซนไซด์, เทคนิคทั้งสองมีความสามารถที่คล้ายกัน.สําหรับโครงสร้างที่พัฒนามากขึ้น เช่น จุดควอนตัม และเลเซอร์แคสแคดควอนตัม, MBE เป็นวิธีที่นิยมสําหรับการปรับปรุงฐาน. MOCVD มักถูกนิยมสําหรับการปรับปรุง Epitaxial ต่อไปเนื่องจากความยืดหยุ่นในการถักและการปิดบัง.

การใช้งานพิเศษ:

MOCVD เหมาะสําหรับเลเซอร์การตอบสนองที่กระจาย (DFB) อุปกรณ์ heterostructure ลงฝัง และการเจริญเติบโตใหม่ของคู่นําคลื่น, ซึ่งอาจรวมถึงการถักในสถานที่ของครึ่งประสาท.MOCVD ยังใช้สําหรับการบูรณาการ InP ในชิปเดียวขณะที่การบูรณาการชิปเดียวของ GaAs ยังอยู่ในช่วงแรกของมัน MOCVD สามารถบรรลุการเติบโตของพื้นที่เลือก โดยช่วยในการแยกความยาวคลื่นการปล่อย / การดูดซึมมีความท้าทายในด้านนี้เนื่องจากการฝากโพลิกริสตัลลินมักจะเกิดบนหน้ากากแบบดียิเลคทริก

แนะนําสินค้าที่เกี่ยวข้อง

2' N Semi-Conductor Substrate Si Dopant Gallium Arsenide GaAs DSP/SSP วอฟเฟอร์ LD/LED