Proċess ta 'preparazzjoni ta' materjal ta 'arsenide tal-gallju
Sa mill-1950, ġew żviluppati varjetà ta ’metodi ta’ tkabbir ta ’kristall wieħed ta’ arsenide tal-gallju. Il-proċessi kurrenti ta 'tkabbir industrijali ewlenin jinkludu tpinġija dritta (LEC) issiġillata bil-likwidu, metodu orizzontali ta' Brijman (HB), metodu vertikali ta 'Brijman (VB), u solidifikazzjoni ta' gradjent vertikali (VGF).
1. Czochralski Issiġillat Likwidu (LEC)
Il-metodu LEC huwa l-proċess ewlieni għat-tkabbir ta 'kristall wieħed ta' gallju arsenide semi-iżolanti mhux doped (SI GaAs). Bħalissa, aktar minn 80% tal-kristalli singoli tal-gallju arsenide semi-iżolanti fis-suq jitkabbru bil-metodu LEC. Il-metodu LEC juża grafit heater u griġjol PBN, u juża B2O3 bħala aġent li jissiġilla l-likwidu biex iwettaq it-tkabbir tal-kristall tal-arsenide tal-gallju f'atmosfera ta 'argon ta' 2 MPa. Il-vantaġġ ewlieni tal-proċess LEC huwa li għandu affidabilità għolja u huwa faċli li tikber kristalli singoli b'dijametru twil. Il-kontenut ta 'karbonju kristall huwa kontrollabbli u l-proprjetajiet semi-iżolanti tal-kristalli huma tajbin. L-iżvantaġġi ewlenin huma: id-doża kimika hija diffiċli biex tiġi kkontrollata, ix-xaqliba tat-temperatura tal-kamp termali hija kbira (100 ~ 150 K / cm), u d-densità tad-dislokazzjoni tal-kristall hija up u irregolari. Hitachi Cable Co, Ltd tal-Ġappun l-ewwel stabbilixxa linja ta ’produzzjoni ta’ kristall wieħed LEC GaAs ta ’6 pulzieri fl-1998. Il-kumpanija installat l-ikbar forn ta’ GaAs fid-dinja kristall wieħed, b'dijametru ta ’400mm, kapaċità ta’ tmigħ ta ’50 kg, u tkabbir wieħed ta ’6 pulzieri. It-tul tal-kristall jilħaq 350 mm. Fl-2000, Freiberger irrapporta l-kristall wieħed ta ’8 pulzieri gallju arsenide żviluppat mill-ewwel proċess ta’ LEC fid-dinja.
2. Bridgman Orizzontali (HB)
Il-metodu HB darba kien il-proċess ewlieni għall-produzzjoni tal-massa ta 'kristall wieħed tal-gallju arsenide (reżistenza baxxa) tal-gallju (SC GaAs), bl-użu ta' dgħajjes tal-kwarz u tubi tal-kwarz biex jikbru taħt pressjoni normali, b'affidabilità u stabbilità għolja. Il-vantaġġ tal-metodu HB huwa li l-fwar arseniku jista 'jintuża biex jikkontrolla preċiżament il-proporzjon stojkjometriku tal-ġisem, u l-gradjent tat-temperatura huwa żgħir biex jinkiseb l-iskop li jitnaqqsu d-dislokazzjonijiet. Id-densità tad-dislokazzjoni ta 'kristall wieħed ta' HB gallju arsenide hija iktar minn ordni ta 'kobor inqas minn dik ta' kristall wieħed LEC gallium arsenide. L-iżvantaġġ ewlieni huwa li l-irġiel ikabbru kristalli singoli tal-gallju arsenide semi-iżolanti mhux doped, u l-interfaċċja tal-kristall imkabbra hija kunjom D, li se jikkawża skart materjali kbir fil-proċess tal-ipproċessar fil-wejfers. Fl-istess ħin, huwa diffiċli li jitkabbru kristalli ta ’dijametru kbir minħabba l-kapaċità ta’ tagħbija ta ’dgħajjes tal-kwarz f'temperaturi għoljin. Fil-preżent, il-produzzjoni tal-massa tal-proċess HB hija prinċipalment fil-każ ta 'kristalli ta' 2 pulzieri u 3 pulzieri, u l-arsenide massimu tal-gallju rrappurtat ta 'l-arsenide tal-gallju huwa ta' 4 pulzieri. Fil-preżent, m'hemmx ħafna kumpaniji li jużaw il-proċess HB għall-produzzjoni ta 'materjali tal-arsenide tal-gallju. Bil-maturità tal-proċessi VB u VGF, il-proċess HB ġie gradwalment sostitwit.
3. Vertikali Bridgman (VB)
Il-metodu VB huwa proċess ta ’tkabbir tal-kristall li ġie żviluppat fl-aħħar tas-snin tmenin. Il-polikristall tal-gallju arsenide sintesizzat, B2O3 u kristalli taż-żerriegħa ġew ippakkjati ġo griġjol PBN u ssiġillati fi flixkun tal-kwarz vakwu. Il-qafas tal-forn tqiegħed vertikalment. Il-wajer jissaħħan permezz ta 'wajer ta' reżistenza, u l-flixkun tal-kwarz jitqiegħed vertikalment fin-nofs tal-qafas tal-forn. F'temperatura għolja, il-polikristall tal-gallju arsenide huwa mdewweb u mbagħad imdewweb mal-kristall taż-żerriegħa, u mbagħad iċ-ċilindru tal-kwarz u l-griġjol jiġu mċaqalqa 'l isfel mill-virga ta' appoġġ permezz ta 'mekkaniżmu ta' manuvrar. Taħt ċertu xaqliba tat-temperatura, il-kristall wieħed jikber bil-mod mit-tarf tal-kristall taż-żerriegħa. Il-metodu VB jista 'jikber kristall wieħed ta' gallju arsenide ta 'reżistenza baxxa jew kristall wieħed ta' gallju arsenide ta 'reżistenza għolja semi-iżolanti. L-EPD medju tal-kristall huwa taħt il-5,000 / cm-2.
4. Solidifikazzjoni tal-Gradjent Vertikali (Iffriżar tal-Gradjent Vertikali, imsejjaħ VGF)
Il-prinċipju u l-qasam ta 'applikazzjoni tal-proċess VGF u l-proċess VB huma bażikament simili. L-akbar differenza hija li l-metodu VGF jikkanċella l-mekkaniżmu ta 'ġarr li jaqa' kristall u l-mekkaniżmu li jdur. Il-kompjuter jikkontrolla preċiżament il-kamp termali biex jiksaħ bil-mod, u l-interface tat-tkabbir jimxi 'l fuq mit-tarf t'isfel tat-tidwib biex jitlesta t-tkabbir tal-kristall. Dan il-proċess jagħmel l-interfaċċja tat-tkabbir tal-kristall aktar stabbli minħabba l-eliminazzjoni tal-mekkaniżmu tat-trasmissjoni mekkanika, u huwa adattat għat-tkabbir tad-dislokazzjoni ultra-baxxa tal-GaAs kristall wieħed. L-iżvantaġġ tal-proċessi VB u VGF huwa li t-tkabbir tal-kristall ma jistax jiġi osservat u ġġudikat matul il-proċess ta 'tkabbir tal-kristall, u l-perjodu ta' tkabbir tal-kristall huwa twil. Fil-preżent, il-livell kummerċjali internazzjonali rnexxielu jipproduċi bil-massa kristalli ta '6 pulzieri VB / VGF gallium arsenide. Fl-2002, Freiberger irrapporta l-ewwel kristall wieħed ta ’8 pulzieri gallen-arsenide tad-dinja żviluppat mill-proċess VGF.