분자 빔 에피택시(MBE)는 초고진공(UHV)에서 단결정에 물질을 성장시킬 수 있는 원자 분해능을 갖춘 기술입니다. 좋은 에피택셜 품질을 위해서는 좋은 UHV (~1e-11 hPa) 조건과 RGA 분석이 필수적입니다. 오늘날 MBE는 반도체 장치의 생산에 널리 사용되고 있습니다. 그것은 또한 나노와 양자 기술을 위한 가장 중요한 기술 중 하나입니다.
작동 방식
고체 공급원 MBE에서 갈륨 및 비소와 같은 초순도 원소는 진공에서 열 증발됩니다(일반적으로 10-8 hPa ~ 2x10-5 hPa). 셀에서 나오는 원자 플럭스는 에피택셜 성장이 일어날 수 있는 웨이퍼에 도달합니다. 갈륨과 비소의 예에서는 단결정 갈륨 비소가 형성됩니다. 표면에 충돌하는 원자는 흡착, 이동 및 웨이퍼의 결정 격자에 통합됩니다. 또한 기판 온도가 너무 높으면 탈착이 가능합니다. 소스의 온도를 제어하면 재료가 기판에 충돌하는 속도가 제어됩니다. 기판 온도는 마이그레이션 길이와 탈착 속도에 영향을 미칩니다. 빔(beam)이라는 용어는 낮은 압력에서 원자의 긴 평균 자유 경로로 인해 증발된 원자가 웨이퍼에 도달할 때까지 서로 또는 잔류 가스와 상호 작용하지 않는 것을 의미합니다. 따라서 간단한 기계식 셔터를 사용하여 플럭스를 중단할 수 있습니다.
진공을 선택해야 하는 이유
분자 빔 에피택시는 고진공 또는 초고진공(10-8 – 10-12 hPa)에서 발생합니다. 일반적인 MBE 증착 속도는 시간당 1,000 nm입니다. 그것은 필름이 에피택셜적으로 성장하도록 합니다. 이러한 증착 속도는 다른 증착 기술과 동일한 불순물 수준을 달성하기 위해 비례적으로 더 나은 진공을 필요로 합니다. 초고진공 환경뿐만 아니라 캐리어 가스가 없기 때문에 성장된 필름의 가장 높은 순도를 달성할 수 있습니다.
출처: 파이퍼베큠
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