略谈分子束外延技术的发展

分子束外延技术(简称MBE)是随着超高真空、表面分析和薄膜生长技术的发展而逐渐成熟的一种新工艺。1968年美国贝尔实验室A.Y.Cho等人为制作深度方向掺杂元素精确控制的超薄平面结构和多层叠加结构膜,第一次提出分子束外延技术。1968年至1974年期间,很多研究工作者在GaAs、GaP衬底上对ⅢⅤ族化合物半导体进行了大量外延生长参数、表面结构和成膜机理等方面的基础实验研究。由于处于探索阶段,曾     

3mm波段硅双漂移崩越二极管外延材料研制

报导了3 mm波段硅双漂移崩越二极管所需PN/N~+多层、亚微米外延材料的常规CVD生长技术,研究了实现这些高要求的多层结构的方法,得到了最佳的外延工艺条件。     

硅亚微米外延生长技术

随着硅微波低噪声接收器件向更高频率、低噪声、高可靠性等方面发展,相应对硅外延材料提出了新的要求.它们要求材料的表面浓度低、外延层厚度薄.而且理论和实验上指出,相同的薄层,若外延层表面浓度控制得更低,器件电学参数将能进一步提高.由此可见,亚微米薄层生长技术的研究不仅是一种材料的基础研究,而且在需要薄层材料的器件研制方面有着很大的现实意义.     

分子束外延InAlSb/InSb晶体的质量研究

InAlSb/InSb薄膜材料的晶体质量会直接影响器件的性能。提高薄膜材料的晶体质量可以有效降低器件的暗电流,提高探测率和均匀性等。主要报道了掺铝锑化铟分子束外延技术的初步研究结果。通过采用多种测试方法对InAlSb分子束外延膜的晶体质量进行了分析,找出了影响晶体质量的因素,提高了InAlSb分子束外延的技术水平。实验结果表明,通过优化生长温度、束流比、升降温速率以及退火工艺等生长条件,可以获得高质量的InAlSb分子束外延膜。     

分子束外延(MBE)技术的最新发展

本文综述了分子束外延技术在人造结构材料及器件上的应用,重点在于用分子束外延制备掺杂超晶格;应变层结构,无针孔硅化物和单晶二氧化硅等人造结构材料及器件。介绍了迁移增强外延(MEE)、间隔生长和温度开关等改进的 MBE技术。展望了分子束外延的发展。     

InSb薄膜分子束外延技术研究

InSb材料由于其优异的光电性能,一直是军事领域重要的红外探测器材料。而高温工作是InSb发展的一个重要方向,开发分子束外延InSb材料是实现高温工作的基础。本文采用分子束外延工艺生长获得了高质量的InSb薄膜,通过金相显微镜、X射线双晶衍射仪、原子力显微镜、SEM和EDX等检测手段对InSb外延膜进行表面缺陷、晶体质量表征和分析,并采用标准的InSb器件工艺制备128×128焦平面探测器芯片进行材料的验证,结果表明该材料性能可以满足制备高性能器件的要求。     

砷化镓分子束外延简介

一、概述从六十年代初期至今十余年内,用来生长砷化镓单晶外延膜的方法主要有两种:一种是利用化学反应从汽相往单晶衬底上淀积砷化镓的汽相外延生长法,另一种是从含有砷化镓材料的溶液中利用偏析作用在衬底上析出单晶的液相外延法。最近几年,国外又出现了一种被称为分子束外延的生长技术(也有称为真空淀积技术或真空蒸发技术),并用它成功地生长了砷化镓单晶薄膜。所谓分子束外延方法,就是在一超高真空系统中,使衬底保持在一适当高温下,通过将膜组分元素和掺杂剂元素分别装到分离的喷射炉中,并将炉温加到蒸发温度以产生相应的分子束,连续地打在衬底表面上,从而在衬底表面上进行淀积以后到单晶薄层。     

分子束外延材料表面平整度的研究

分子束外延Si基HgCdTe材料的表面平整度对红外焦平面组件的制备有重要的影响.分子束外延的Si基复合衬底作为HgCdTe分子束外延的衬底材料对最终外延材料的表面平整度的影响较大.本文通过研究工艺过程中各外延因素对Si片和衬底材料表面平整度的影响,通过实验发现脱氧工艺的高温影响最大,其次是Si片自身的表面平整度和外延膜...     

微区中MBE共度生长SiGe/Si异质结构的应变和退火效应

报道了在Si衬底上微米尺寸的介质膜窗口中,采用分子束外延技术共度生长的Si0.8Ge0.2薄膜的应变及其退火特性. 实验表明,微区生长材料的这些特性,与同一衬底上无边界约束条件下生长的材料相比,有明显的不同.微米尺寸窗口中生长的SiGe/Si材料的应变与窗口尺寸有关,也和窗口的掩膜中的内应力有关.实验还表明,边缘效应对于微区中共度生长的SiGe/Si材料的热稳定性也有显著的影响.在3μm×3μm窗口中共度生长的Si0.8Ge0.2/Si异质结构材料,在950℃高温退火30min后,它的应变弛豫不大于4%.远小于同一衬底上非微区生长材料的应变弛豫.文章还对微区生长材料的这些特性成因进行了探讨.     

微区中MBE共度生长SiGe/Si异质结构的应变和退火效应

报道了在Si衬底上微米尺寸的介质膜窗口中,采用分子束外延技术共度生长的Si0.8Ge0.2薄膜的应变及其退火特性. 实验表明,微区生长材料的这些特性,与同一衬底上无边界约束条件下生长的材料相比,有明显的不同.微米尺寸窗口中生长的SiGe/Si材料的应变与窗口尺寸有关,也和窗口的掩膜中的内应力有关.实验还表明,边缘效应对于微区中共度生长的SiGe/Si材料的热稳定性也有显著的影响.在3μm×3μm窗口中共度生长的Si0.8Ge0.2/Si异质结构材料,在950℃高温退火30min后,它的应变弛豫不大于4%.远小于同一衬底上非微区生长材料的应变弛豫.文章还对微区生长材料的这些特性成因进行了探讨.     

1.5~1.7微米汽相外延InGaAsP/InP连续激光器

用汽相外延和分子束外延法制作的1.67微米脉冲运转激光器已有报导。用液相外延制作的、能在室温连续运转的1.5~1.7微米激光器也已经实现。但是，当波长大于1.5微米时,In和Ρ的溶液有回融InGaAsP层的倾向。为避免回融，一般须采用非常的生长技术，如使用“抗回融层”,或采用很低的生长温度。本文的目的是报导用通常的金属氯化物-氢化物汽相外延制备的1.5~1.7微米InGaAsP/InP激光器在室温下的连续运转。除了稍微改变一下气流之外，在器件制造过程中没有釆用任何其他的特殊技术。     

全固源分子束外延生长InP和InGaAsP

在国产分子束外延设备的基础上,利用新型三温区阀控裂解源炉,对InP及InGaAsP材料的全固源分子束外延(SSMBE)生长进行了研究.生长了高质量的InP外延层,表面缺陷密度为65cm-2,非故意掺杂电子浓度约为1×1016cm-3.InP外延层的表面形貌、生长速率及p型掺杂特性与生长温度密切相关.研究了InGaAsP外延材料的组分特性,发现在一定温度范围内生长温度对Ⅲ族原子的吸附系数有较大影响.最后得到了晶格匹配的In0.56Ga0.4As0.04P06材料,低温光致发光谱峰位于1507 nm,FWHM为9.8 meV.     

蓝宝石衬底上单晶InAlGaN外延膜的RF-MBE生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术在蓝宝石衬底上外延了晶体质量较好的单晶InAlGaN薄膜.在生长InAlGaN外延层时,获得了外延膜的二维生长.卢瑟福背散射测量结果表明,InAlGaN外延层中In,Al和Ga的组分分别为2%,22%和76%,并且元素的深度分布比较均匀.InAlGaN(0002)三晶X射线衍射摇摆曲线的半高宽为4.8′.通过原子力显微镜观察外延膜表面存在小山丘状的突起和一些小坑,测量得到外延膜表面的均方根粗糙度为2.2nm.利用光电导谱测量InAlGaN的带隙为3.76eV.     

蓝宝石衬底上单晶InAlGaN外延膜的RF-MBE生长

利用射频等离子体辅助分子束外延技术在蓝宝石衬底上外延了晶体质量较好的单晶InAlGaN薄膜.在生长InAlGaN外延层时,获得了外延膜的二维生长.卢瑟福背散射测量结果表明,InAlGaN外延层中In,Al和Ga的组分分别为2%,22%和76%,并且元素的深度分布比较均匀.InAlGaN(0002)三晶X射线衍射摇摆曲线的半高宽为4.8′.通过原子力显微镜观察外延膜表面存在小山丘状的突起和一些小坑,测量得到外延膜表面的均方根粗糙度为2.2nm.利用光电导谱测量InAlGaN的带隙为3.76eV.     

用于先进 CMOS电路的 150 mm硅外延片外延生长

随着大规模和超大规模集成电路特征尺寸向亚微米、深亚微米发展,下一代集成电路对硅片的表面晶体完整性和电学性能提出了更高的要求.与含有高密度晶体原生缺陷的硅抛光片相比,硅外延片一般能满足这些要求.该文报道了应用于先进集成电路的150mmP/P+CMOS硅外延片研究进展.在PE2061硅外延炉上进行了P/P+硅外延生长.外延片特征参数,如外延层厚度、电阻率均匀性,过渡区宽度及少子产生寿命进行了详细表征.研究表明:150mmP/P+CMOS硅外延片能够满足先进集成电路对材料更高要求,     

用于先进CMOS电路的150mm硅外延片外延生长

随着大规模和超大规模集成电路特征尺寸向亚微米、深亚微米发展,下一代集成电路对硅片的表面晶体完整性和电学性能提出了更高的要求.与含有高密度晶体原生缺陷的硅抛光片相比,硅外延片一般能满足这些要求.该文报道了应用于先进集成电路的150mm P/P+CMOS硅外延片研究进展.在PE2061硅外延炉上进行了P/P+硅外延生长.外延片特征参数,如外延层厚度、电阻率均匀性,过渡区宽度及少子产生寿命进行了详细表征.研究表明:150mm P/P+CMOS硅外延片能够满足先进集成电路对材料更高要求,     

MEE生长参数对复合衬底材料质量的影响

Si基CdTe中ZnTe缓冲层的生长影响着材料表面粗糙度和半峰宽。本文为了验证分子束外延Si基CdTe中采用迁移增强外延(MEE)技术生长的ZnTe缓冲层的生长参数对复合衬底材料表面粗糙度和半峰宽的影响,对涉及到的MEE生长过程中的主要参数包括：Zn与Te数值比、MEE生长温度、Zn与Te束流强度值进行研究,设计了三组实验,并使用高分辨X光衍射仪、白光干涉仪和红外傅里叶光谱仪测试外延薄膜生长结果,总结MEE生长参数对复合衬底材料质量影响,通过实验得到最优的外延工艺条件,提高材料质量。     

全固源分子束外延生长InP和InGaAsP

在国产分子束外延设备的基础上 ,利用新型三温区阀控裂解源炉 ,对 In P及 In Ga As P材料的全固源分子束外延 (SSMBE)生长进行了研究。生长了高质量的 In P外延层 ,表面缺陷密度为 65cm- 2 ,非故意掺杂电子浓度约为 1× 1 0 16cm- 3.In P外延层的表面形貌、生长速率及 p型掺杂特性与生长温度密切相关 .研究了 In Ga As P外延材料的组分特性 ,发现在一定温度范围内生长温度对 族原子的吸附系数有较大影响 .最后得到了晶格匹配的 In0 .56Ga0 .4 4 As0 .94 P0 .0 6材料 ,低温光致发光谱峰位于 1 50 7nm,FWHM为 9.8me V.     

分子束外延及其应用

一、引言随着半导体器件的发展而发展起来的分子束外延(MBE),是一种精密加工新技术。它是在超高真空下,把几个分子束喷射炉置于液氮屏蔽罩内,用需要进行生长的物质或掺杂物分别装入各喷射炉中,将炉温升到各自的蒸发温度产生相应的分子束,连续地打在适当温度的衬底上,实现单晶薄膜生长。分子束外延不仅能生长大面积、厚度和化学组份精确控制、均匀平滑的外延层,而且还能     

砷化镓、磷化铟化合物的液相外延生长

本文叙述了液相外延的简单理论及其生长工艺.稳态生长和瞬态生长中的三种冷却技术都是以生长速率取决于溶质向界面的扩散快慢为依据的.砷化镓液相外延所获得的实验结果与理论的一致性证实了本试验是符合扩散理论模式的.瞬态法中的过冷工艺能在几微米到十几微米的范围内获得重复的厚度和良好的表面形态的外延层.对生长厚度在一百微米以上的外延层则稳态法是一种理想的工艺.实验指出:严格舟器的处理,改善系统的密封性,提高保护气氛的纯度以及对生长溶液的高温热处理都会对外延层纯度的提高带来明显的效果.文中列出了各种生长工艺参数对外延层材料的电学性能,厚度控制以及表面形态的影响,并得到了本系统的理想生长工艺条件.薄层外延材料参数能满足器件制造的要求.在变容管和体效应管方面得到了应用,特别是在6毫米体效应管的制作中,得到了更为满意的结果.文章也列出了由瞬态法生长的磷化铟材料液相外延的初步结果.