[공학] Epitaxy(LPE,VPE,MBE)

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목차

LPE 작동원리

VPE 작동원리

VPE 장단점

BME 작동원리

BME 장단점

본문내용

LPE작동원리
LPE법은 많은 반도체 결정들을 용융점보다 훨씬 낮은 온도에서 성장시킬 수 있는 기술이다. 반도체와 제2의 원소의 혼합물은 그 반도체 자체보다 낮은 온도에서 녹기도 하기 때문에, 이러한 혼합물 용액으로부터 결정을 성장시키는 것이 유리한 경우가 종종 있다.
예를 들어 GaAs의 용융점은 1238℃이나 금속 Ga와 GaAs의 혼합물은(이 혼합물의 조성비에 따르지만) 상당히 낮은 용융점을 갖는다. 따라서 GaAs seed crystal을 그것 자체가 용융되는 온도보다 낮은 온도에서 녹는 Ga+GaAs 용액 속에 담가둔 후, 이 용액을 용융점(melting point)으로부터 서서히 냉각시키면서 단결정의 GaAs 층을 seed crystal위에 성장시키는 것이다. GaAs가 응고하여 용액을 벗어나고 고체 결정(즉, seed crystal) 위에 성장됨에 따라 용액의 Ga 농도는 더욱 증가하게 되고 이에 따라 용융점은 더욱 저하되게 된다. 이것을 계속 냉각시키면 GaAs는 더욱 용액을 벗어나고 결정성장은 지속되는 것이다. 이 기술은 충분히 낮은 온도에서 단결정을 성장시킬 수 있어, seed crystal의 용융 온도에서 결정을 성장시킬 때 생기는 불순물 주입 문제와 같은 여러 가지 문제들을 피할 수 있다.
LPE법은 주기율표 상의 Ⅲ족 원소로서 Ga이나 In 등이 포함되는 Ⅲ-Ⅴ족 화합물 반도체의 결정성장에 있어 특히 유용한데, 그 이유는 이들 금속 원소들이 적절하게 낮은 온도에서 화합물 반도체들과 용액을 만들기 때문이다.
LPE법에서 용융액은 여러 가지 방식으로 wafer와 접촉시킬 수 있다. 가장 직접적인 방법은 wafer를 흑연으로 된 활동판에 얹어놓고 이것을 움직여 용융액이 들어 있는 용기로 밀어 넣으면서 결정을 성장시키는 방법이다. 한 예로 반도체 레이저 다이오드(laser diode; LD)가 이 방법을 사용하여 GaAs 결정 위에 AlGaAs를 연속 성장시킴으로써 제작되고 있다.

키워드

Epitaxy,   LPE,   VPE,   BME