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分子束外延的技術(shù)難點(diǎn)

點(diǎn)擊量:1193 日期:2023-10-09 編輯:硅時(shí)代

分子束外延是50年代用真空蒸發(fā)技術(shù)制備半導體薄膜材料發(fā)展而來(lái)的。隨著(zhù)超高真空技術(shù)的發(fā)展而日趨完善,由于分子束外延技術(shù)的發(fā)展開(kāi)拓了一系列嶄新的超晶格器件,擴展了半導體科學(xué)的新領(lǐng)域,進(jìn)一步說(shuō)明了半導體材料的發(fā)展對半導體物理和半導體器件的影響。分子束外延的優(yōu)點(diǎn)就是能夠制備超薄層的半導體材料;外延材料表面形貌好,而且面積較大均勻性較好;可以制成不同摻雜劑或不同成份的多層結構;外延生長(cháng)的溫度較低,有利于提高外延層的純度和完整性;利用各種元素的粘附系數的差別,可制成化學(xué)配比較好的化合物半導體薄膜。

分子束外延作為已經(jīng)成熟的技術(shù)早已應用到了微波器件和光電器件的制作中。但由于分子束外延設備昂貴而且真空度要求很高,所以要獲得超高真空以及避免蒸發(fā)器中的雜質(zhì)污染需要大量的液氮,因而提高了日常維持的費用。

MBE能對半導體異質(zhì)結進(jìn)行選擇摻雜,大大擴展了摻雜半導體所能達到的性能和現象的范圍。調制摻雜技術(shù)使結構設計更靈活。但同樣對與控制、平滑度、穩定性和純度有關(guān)的晶體生長(cháng)參數提出了嚴格的要求,如何控制晶體生長(cháng)參數是應解決的技術(shù)問(wèn)題之一。

MBE技術(shù)自1986年問(wèn)世以來(lái)有了較大的發(fā)展,但在生長(cháng)III-V族化合物超薄層時(shí),常規MBE技術(shù)存在兩個(gè)問(wèn)題:1.生長(cháng)異質(zhì)結時(shí),由于大量的原子臺階,其界面呈原子級粗糙,因而導致器件的性能惡化;2.由于生長(cháng)溫度高而不能形成邊緣陡峭的雜質(zhì)分布,導致雜質(zhì)原子的再分布(尤其是p型雜質(zhì))。其關(guān)鍵性的問(wèn)題是控制鎵和砷的束流強度,否則都會(huì )影響表面的質(zhì)量。這也是技術(shù)難點(diǎn)之一。

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