分子束外延是一種用于物理,化學,材料科學等領域的分析儀器。
在半導體工藝中,分子束外延技術是近十幾年發展起來的一種新型技術,它是在超高真空條件下,與真空蒸鍍法相似,由組成晶體的各成分與摻雜的原子(分子)以一定的熱移動速度進行,一種制備單晶薄膜的方法,是按一定比例在噴射爐內射出基體以實現晶體外延生長的一種方法。
分子束外延原理和特性。
將結晶材料注入到噴射爐內,使其在超真空條件下得到所需的結晶材料,從而使分子束在結晶材料上形成,并由爐中噴出后,在保持數百度溫度的單晶襯底上沉積。如果設置了多個噴射爐,就能制取多元半導體混晶,并能在同一時間進行摻雜。由于分子束流的強度、通過四極質譜計監測相對照,且將測得的信函反饋到各個噴射爐,可以準確控制晶體的生長。把高能電子衍射儀和其它分析儀器裝在一起,可以研究沉積體系中的結晶生長過程。
除了用雙質結激光。三維介質集成光波導來獲得分子束外延,而且還能用這種方法在同一個基底上重復生長二種光波導。
與其它液相、氣相外延生長法相比,分子束外延生長法的特征如下:
1.能使大面積表面和界面具有原子級平滑度的外延生長膜獲得。
2.在同一體系下,可以在現場觀察單晶薄膜的生長過程,從而可以研究其生長機理。由于耗用時間長、大批量生產差和對真空條件有較高要求而生長外延的缺點。
3.分子束在超高真空中進行外延生長,其殘留氣體對膜有較小的污染,并能使表面非常干凈。
4.生長溫度很低,例如,硅只需要500℃,砷化鎵只需要500-600℃。
5.生長率低(每小時1-10微米)、超薄(幾微米)、平滑的薄膜可以生長,并能精確控制膜層厚度、成分和雜質濃度。
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