Growth Epitaxial growth Wafer growth

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1 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

2 VPE Chemical 들과 carrier gas 이용

3 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

4 LPE

5 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

6 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)

7 Wafer growth

8 종류 Czochralski technique Float zone process Bridgman technique

9 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.

10 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)

11 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.

12 Czochralski technique 의 예 1) PREPARATION OF CHARGE 2) MELTING 3) DIPPING

13 4) NECKING 6) BODY GROWTH 5)SHOULDERING
7) TAILING

14 8) COOL-DOWN 9) INGOT REMOVAL

15 slicing