Proceso de preparación de material Arseniuro de galio
Desde la década de 1950, se han desarrollado una variedad de métodos de crecimiento de monocristales de Arseniuro de galio. Procesos de crecimiento industrial corriente actuales incluyen líquido sellado recto-dibujo (LEC), método horizontal del Brijman (HB), método de Brijman vertical (VB) y solidificación gradiente vertical (VGF).
1. líquido sellado Czochralski (LEC)
El método LEC es el proceso principal para el crecimiento de monocristales no dopado arseniuro de galio los aislantes (SI GaAs). Actualmente, más del 80% de solos cristales de Arseniuro de galio los aislantes en el mercado son cultivado por el método LEC. El método LEC utiliza un calefactor de grafito y un crisol PBN y utiliza B2O3 como un agente líquido de sellado para llevar a cabo el crecimiento de cristales de Arseniuro de galio en una atmósfera de argón de 2 MPa. La principal ventaja del proceso de LEC es que tiene alta confiabilidad y es fácil de crecer monocristales de largo diámetro. El contenido de carbono del cristal es controlable y el semi-aislantes propiedades de los cristales son buenas. Las desventajas principales son: la dosis química es difícil de controlar, el gradiente de la temperatura del campo térmico es grande (100 ~ 150 K/cm), y la densidad de dislocación del cristal es ascendente y desigual. Hitachi Cable Co., Ltd. de Japón había establecida en primer lugar una línea de producción de 6 pulgadas LEC GaAs monocristalino en 1998. La empresa instaló horno de cristal único de GaAs más grande del mundo en aquel momento, con un diámetro de 400mm, una capacidad de alimentación de 50 kg y un crecimiento solo de 6 pulgadas. La longitud del cristal alcanza 350 mm. En el año 2000, Freiberger informó el arseniuro de galio 8 pulgadas solo cristal desarrollado por el primer proceso de LEC de todo el mundo.
2. horizontal Bridgman (HB)
El método de HB fue el proceso principal de producción en masa de cristal único del semiconductor (baja resistencia) arseniuro de galio (GaAs SC), utilizando barcos de cuarzo y cuarzo tubos creciendo bajo presión normal, con estabilidad y alta confiabilidad. La ventaja del método de HB es que el vapor de arsénico se puede utilizar para controlar con precisión la relación estequiométrica del cuerpo, y el gradiente de temperatura es pequeño para lograr el propósito de reducir la luxación. La densidad de dislocación de monocristal de Arseniuro de galio de HB es más que un orden de magnitud menor que la de monocristal de Arseniuro de galio LEC. La principal desventaja es que los machos crecen solos cristales del arseniuro de galio de semi aislamiento no dopado, y la interfaz de cristal crecida es D apellido, lo cual causará una gran pérdida material en el proceso de transformación en las obleas. Al mismo tiempo, es difícil crecer cristales de gran diámetro debido a la capacidad de carga de barcos de cuarzo a altas temperaturas. En la actualidad, la producción en masa del proceso HB es principalmente en el caso de cristales de 3 pulgadas y 2 pulgadas y el arseniuro de galio máximo reportado del arseniuro de galio es de 4 pulgadas. En la actualidad, no hay muchas empresas que utilizan el proceso de HB para la producción de materiales de Arseniuro de galio. Con la madurez de los procesos de VB y VGF, el proceso de HB ha sido reemplazado poco a poco.
3. vertical Bridgman (VB)
El método VB es un proceso de crecimiento de cristal que se desarrolló en la década de 1980. Los cristales sintetizados arseniuro de galio policristalino, B2O3 y semilla se lleno en el crisol PBN y sellados en una botella de cuarzo limpia. El cuerpo del horno se coloca verticalmente. El alambre es calentado por un alambre de resistencia, y la botella de cuarzo se coloca verticalmente en el centro el cuerpo del horno. A una temperatura alta, el policristalino de Arseniuro de galio se derrite y luego fusionado con el cristal de la semilla, y luego el cilindro de cuarzo y el crisol se mueven hacia abajo por la varilla de soporte a través de un mecanismo de maniobrando. Bajo un cierto gradiente de temperatura, el cristal solo crece lentamente desde el final de cristal de la semilla. El método VB puede crecer un cristal único de Arseniuro de galio de baja resistencia o un cristal único de Arseniuro de galio y aislante de alta resistencia. La DAP promedio del cristal es inferior a 5.000/cm-2.
4. solidificación de gradiente vertical (Vertical gradiente congelar, denominado VGF)
El campo de principio y aplicación del proceso VGF y el proceso VB es básicamente similar. La mayor diferencia es que el método VGF anula el mecanismo de transporte descendente de cristal y el mecanismo giratorio. La computadora controla precisamente el campo termal se enfríe lentamente, y la interfaz de crecimiento se mueve hacia arriba desde el extremo inferior del derretimiento para completar el crecimiento cristalino. Este proceso hace que la interfaz de crecimiento de cristal más estable debido a la eliminación del mecanismo de transmisión mecánica y es conveniente para el cultivo de ultra baja dislocación cristalina GaAs. La desventaja de los procesos de VB y VGF es que el crecimiento cristalino no puede ser observado y juzgado durante el proceso de crecimiento cristalino, y el período de crecimiento del cristal es largo. En la actualidad, el nivel comercial internacional ha sido capaz de producir en masa cristales de Arseniuro de galio VB/VGF de 6 pulgadas. En 2002, Freiberger informó primer arseniuro de galio 8 pulgadas solo cristal del mundo desarrollado por proceso VGF.