갈륨 비소 물질 준비 과정
1950 년대 이후 다양한 갈륨 비소 단결정 성장 방법이 개발되었습니다. 현재의 주류 산업 성장 과정에는 액상 밀폐 스트레이트 드로잉 (LEC), 수평 Brijman 법 (HB), 수직 Brijman 법 (VB) 및 수직 그래디언트 응고 (VGF)가 포함됩니다.
1. 액상 밀폐형 초크 랄 스키 (LEC)
LEC 방법은 비 도핑 준결정 갈륨 비소 단결정 (SI GaAs)을 성장시키는 주요 공정이다. 현재 시장에 나와있는 반 절연성 갈륨 비소 단결정의 80 % 이상이 LEC 방법으로 성장하고 있습니다. LEC 법은 흑연 히터와 PBN 도가니를 사용하고 액체 밀봉 제로서 B2O3를 사용하여 2MPa의 아르곤 분위기에서 갈륨 비소 결정 성장을 수행한다. LEC 공정의 가장 큰 장점은 높은 신뢰성과 긴 직경의 단결정 성장이 용이하다는 것입니다. 결정 탄소 함량은 조절 가능하며 결정의 반 절연성이 우수합니다. 주요 단점은 화학 약량을 제어하기 어렵고, 열 장의 온도 구배가 큼 (100 ~ 150 K / cm)이며, 결정의 전위 밀도가 고르지 않고 불균일하다는 것입니다. 일본 Hitachi Cable 사는 1998 년 6 인치 LEC GaAs 단결정 생산 라인을 처음으로 설립했습니다.이 회사는 직경 400mm, 공급 용량 50kg, 6 인치 단일 성장. 결정 길이는 350mm에 이른다. Freiberger는 2000 년 세계 최초의 LEC 공정으로 개발 된 8 인치 갈륨 비소 단결정을 발표했습니다.
2. 수평 브리지 맨 (HB)
HB 법은 한때 반도체 (저 저항) 갈륨 비소 단결정 (SC 갈륨 비소)의 대량 생산을위한 주요 공정이었으며, 석영 보트와 석영 튜브를 사용하여 정상 압력 하에서 높은 신뢰도와 안정성으로 성장했습니다. HB 법의 장점은 비소 증기를 사용하여 몸체의 화학량 론적 비율을 정밀하게 제어 할 수 있으며 전위 구배를 줄이는 목적으로 온도 구배가 작다는 점입니다. HB 갈륨 비소 단일 결정의 전위 밀도는 LEC 갈륨 비소 단일 결정의 전위 밀도보다 한 단계 더 낮다. 가장 큰 단점은 수컷이 비 도핑 된 반 절연성 갈륨 비소 단결정을 성장시키고 성장 된 결정 계면이 D 성이므로 웨이퍼로 가공하는 과정에서 많은 재료 낭비가 발생할 것이라는 점입니다. 동시에 고온에서 석영 보트의 내 하중 성능으로 인해 대구경의 결정체를 성장시키는 것은 어렵습니다. 현재 HB 공정의 대량 생산은 주로 2 인치 및 3 인치 크리스털의 경우이며 갈륨 비소의 최대 갈륨 비소는 4 인치입니다. 현재 갈륨 비소 물질의 생산을 위해 HB 공정을 사용하는 회사는 많지 않습니다. VB 및 VGF 공정의 성숙으로 HB 공정이 점차적으로 대체되었습니다.
3. 수직 브릿지 맨 (VB)
VB 방법은 1980 년대 후반에 개발 된 결정 성장 과정입니다. 합성 된 갈륨 비소 다결정, B2O3 및 종 결정을 PBN 도가니에 포장하고 진공 석영 병에서 밀봉 하였다. 노 본체를 수직으로 놓았다. 와이어는 저항선에 의해 가열되고, 석영 병은로 본체의 중앙에 수직으로 놓여진다. 고온에서, 갈륨 비소 다결정을 용융시킨 후 종 결정과 융합시킨 다음, 석영 실린더 및 도가니를 조종기구를 통해지지로드에 의해 하방으로 이동시킨다. 특정 온도 구배 하에서 단결정은 종자 결정 끝에서 천천히 자랍니다. VB 방법은 저 저항 갈륨 비소 단결정 또는 고 저항 세미 - 갈륨 비소 단결정을 성장시킬 수있다. 결정의 평균 EPD는 5,000 / cm-2 이하이다.
4. 수직 구배 응고 (수직 구배 동결, VGF라고 함)
VGF 프로세스와 VB 프로세스의 원칙 및 적용 분야는 기본적으로 유사합니다. 가장 큰 차이점은 VGF 방식은 크리스탈 낙하 캐리지 메커니즘과 회전 메커니즘을 취소한다는 것입니다. 컴퓨터는 서서히 냉각되도록 열장을 정확하게 제어하고, 성장 경계면이 용융물의 하단에서 위쪽으로 이동하여 결정 성장을 완료합니다. 이 방법은 기계적 전달기구의 제거로 인해 결정 성장 계면을보다 안정하게 만들고, 초저 전위 GaAs 단결정을 성장 시키는데 적합하다. VB 및 VGF 공정의 단점은 결정 성장 과정 중에 결정 성장이 관찰되고 판단 될 수없고, 결정 성장 기간이 길다는 것이다. 현재 국제 상업 수준은 6 인치 VB / VGF 갈륨 비소 결정체를 대량 생산할 수있었습니다. 2002 년 Freiberger는 VGF 공정으로 개발 된 세계 최초의 8 인치 갈륨 비소 단결정을 발표했습니다.