Growth Epitaxial growth Wafer growth Crystal structure replicates that of substrate -> epitaxial layer (epi-layer, epilayer, epi) VPE (Vapor-phase epitaxy) CVD (chemical vapor deposition) 라고도 한다. LPE (Liquid-phase epitaxy) MBE (Molecular-beam epitaxy) Wafer growth
VPE Chemical 들과 carrier gas 이용
MOCVD (Metal-organic CVD) RF reactor Model: AIX 200/4 RF system Manufacturer: AIXTRON, Germany Material : (In,Ga)(As,P,N):(Si,Zn) (CH3)3Ga + AsH3 -> GaAs + 3CH4 (CH3)3Zn + H2Se -> ZnSe + 2CH4 Metal organic source들 이용
LPE
MBE Solid source (Ga, Al, As, P등) 를 이용 UHV LN2 Cooled Shroud Substrate Heater UHV LN2 Cooled Shroud Cell Substrate Shutter Solid source (Ga, Al, As, P등) 를 이용
MBE variations CBE (Chemical beam epitaxy) MOMBE (Metal Organic MBE) III, V source 모두 chemical gas MOMBE (Metal Organic MBE) III source : chemical gas V source : solid GSMBE (Gas Source MBE) III source : solid V source : chemical gas ALE (Atomic Layer Epitaxy)
Wafer growth
종류 Czochralski technique Float zone process Bridgman technique
Czochralski technique 용융된 실리콘 용액으로부터 일정한 결정방위로 단결정 실리콘을 성장시키는 방법 실리콘 덩어리와 도펀트를 흑연로에 넣고 녹인 후 1425도의 융점온도를 얻고, (111)이나 (100)의 seed crystal이 녹은 표면에 접촉시킨 후 천천히 끌어올린다. 도핑을 일정하게 하고 지름을 조절하기 위래, 결정과 furnace는 서로 반대 방향으로 회전시킨다.
Float zone process 이 공정은 끝에 붙은 결정핵과 다결정 물질의 bar로부터 시작하여 RF코일이 bar를 조금씩 용융시키며 bar를 따라 천천히 움직여 성장시키는 방법이다. 녹아있는 원자는 결정핵과 같은 구조로 고형화가 되고 RF코일이 움직일 때 그 부분은 다시 냉각되어 굳어지며 원자는 새로 배열된다 CZ성장법으로 성장을 하면 소량의 산소가 들어가게 된다. 낮은 산소함량을 원할 때 Float zone방법을 사용하게 된다.(진공)
Bridgeman technique GaAs 에 많이 사용하는 방법으로, 두개의 melting oven에 각각 다른 온도를 유지한다. 한쪽 melting oven을 약 1250도에서 Ga을 녹게 하고,온도가 낮은 melting oven(약 620도)에서 As을 증발시켜 Ga이 있는 oven에서 두 물질이 반응을 하여 만들어지게 된다.
Czochralski technique 의 예 1) PREPARATION OF CHARGE 2) MELTING 3) DIPPING
4) NECKING 6) BODY GROWTH 5)SHOULDERING 7) TAILING
8) COOL-DOWN 9) INGOT REMOVAL
slicing