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分子束外延的技术难点

点击量:1248 日期:2023-10-09 编辑:硅时代

分子束外延是50年代用真空蒸发技术制备半导体薄膜材料发展而来的。随着超高真空技术的发展而日趋完善,由于分子束外延技术的发展开拓了一系列崭新的超晶格器件,扩展了半导体科学的新领域,进一步说明了半导体材料的发展对半导体物理和半导体器件的影响。分子束外延的优点就是能够制备超薄层的半导体材料;外延材料表面形貌好,而且面积较大均匀性较好;可以制成不同掺杂剂或不同成份的多层结构;外延生长的温度较低,有利于提高外延层的纯度和完整性;利用各种元素的粘附系数的差别,可制成化学配比较好的化合物半导体薄膜。

分子束外延作为已经成熟的技术早已应用到了微波器件和光电器件的制作中。但由于分子束外延设备昂贵而且真空度要求很高,所以要获得超高真空以及避免蒸发器中的杂质污染需要大量的液氮,因而提高了日常维持的费用。

MBE能对半导体异质结进行选择掺杂,大大扩展了掺杂半导体所能达到的性能和现象的范围。调制掺杂技术使结构设计更灵活。但同样对与控制、平滑度、稳定性和纯度有关的晶体生长参数提出了严格的要求,如何控制晶体生长参数是应解决的技术问题之一。

MBE技术自1986年问世以来有了较大的发展,但在生长III-V族化合物超薄层时,常规MBE技术存在两个问题:1.生长异质结时,由于大量的原子台阶,其界面呈原子级粗糙,因而导致器件的性能恶化;2.由于生长温度高而不能形成边缘陡峭的杂质分布,导致杂质原子的再分布(尤其是p型杂质)。其关键性的问题是控制镓和砷的束流强度,否则都会影响表面的质量。这也是技术难点之一。

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