תהליך הכנת החומר גליום ארסניד
מאז 1950, מגוון של גליום arsenide יחיד שיטות צמיחה גביש פותחו. תהליכי הצמיחה הנוכחיים של הזרם המרכזי של הזרם המרכזי כוללים את הציור הישיר החתום על ידי נוזלים (LEC), שיטת Brijman אופקית (HB), שיטת Brijman אנכית (VB), והצטברות אנכית של מעבר צבע (VGF).
1. נוזלי אטום Czochralski (LEC)
השיטה LEC הוא התהליך העיקרי לגידול שאינם מסוממים למחצה בידוד גליום ארסניד יחיד גביש (SI GaAs). נכון לעכשיו, יותר מ -80% של חצי בידוד גליום arsenide גבישים בודדים בשוק גדלים בשיטת LEC. השיטה LEC משתמשת בתנור גרפיט וכור ההיתוך PBN, ומשתמש B2O3 כסוכן איטום נוזלי לבצע גליום arsenide הגביש צמיחה באווירה ארגון של 2 מגה פיקסל. היתרון העיקרי של תהליך LEC הוא כי יש אמינות גבוהה וקל לגדול גבישים בודדים בקוטר ארוך. התוכן פחמן קריסטל הוא controllable ואת חצי בידוד תכונות של גבישים טובים. החסרונות העיקריים הם: המינון הכימי הוא קשה לשלוט, שיפוע הטמפרטורה של השדה התרמי הוא גדול (100 ~ 150 K / cm), ואת צפיפות הפריקה של הגביש הוא מעלה ולא אחיד. יפן Hitachi כבל ושות 'בע"מ הקימה לראשונה 6 אינץ' LAC GaAs יחיד קו הייצור של הגביש בשנת 1998. החברה מותקנת הגדולה ביותר בעולם GaAs תנור קריסטל יחיד באותו זמן, עם קוטר של 400mm, קיבולת האכלה של 50 ק"ג, ו 6 אינץ 'צמיחה אחת. אורך הקריסטל מגיע 350 מ"מ. בשנת 2000, דיווח פרייברגר על 8 אינץ 'גליום ארסניד יחיד גביש שפותחה על ידי תהליך LEC הראשון בעולם.
2. אופקי Bridgman (HB)
השיטה HB היה פעם את התהליך העיקרי לייצור המוני של מוליכים למחצה (התנגדות נמוכה) גליום arsenide גביש יחיד (SC GaAs), באמצעות סירות קוורץ צינורות קוורץ לגדול תחת לחץ נורמלי, עם אמינות ויציבות גבוהה. היתרון של שיטת HB הוא כי אדי ארסן ניתן להשתמש כדי לשלוט במדויק על היחס stoichiometric של הגוף, ואת הטמפרטורה שיפוע קטן כדי להשיג את המטרה של צמצום dislocations. צפיפות העקירה של HB גליום ארסניד גביש יחיד הוא יותר בסדר גודל נמוך יותר מזה של LEC גליום ארסניד יחיד. החיסרון העיקרי הוא כי הזכרים לגדול ללא מסוממים למחצה בידוד גליום ארסניד גבישים בודדים, ואת ממשק הגביש גדל הוא שם משפחה D, אשר יגרום פסולת חומר גדול בתהליך עיבוד לתוך ופלים. במקביל, קשה לגדול גבישים בקוטר גדול בשל יכולת נושאת עומס של סירות קוורץ בטמפרטורות גבוהות. נכון לעכשיו, הייצור ההמוני של תהליך HB הוא בעיקר במקרה של 2 אינץ 'ו 3 אינץ' גבישים, ואת ארסיד גליום המקסימלית המדווחים של ארסניום גליום הוא 4 אינץ '. כיום, אין חברות רבות המשתמשות בתהליך HB לייצור חומרים ariumide גליום. עם הבשלות של תהליכי VB ו- VGF, תהליך HB הוחלף בהדרגה.
3. ברידג'מן אנכי (VB)
שיטת ה- VB היא תהליך צמיחה גבישי שפותח בסוף שנות ה -80. מסונתז גליום ארסניד polycrystal, B2O3 ו גבישים זרע היו ארוזים לתוך PBN כורסה וחתם בבקבוק קוורץ ואקום. גוף התנור הונח אנכית. חוט מחומם על ידי חוט התנגדות, ואת בקבוק קוורץ ממוקם אנכית באמצע גוף הכבשן. בטמפרטורה גבוהה, גליום arsenide polycrystal הוא נמסה ולאחר מכן התמזגו עם גביש זרע, ולאחר מכן את גליל קוורץ ואת כור ההיתוך מועברים כלפי מטה על ידי מוט התמיכה באמצעות מנגנון תמרון. תחת שיפוע טמפרטורה מסוים, הגביש בודד גדל לאט מן סוף גביש זרע. שיטת VB יכול לגדול התנגדות נמוכה גליום ארסניד גביש בודד או עמידות גבוהה למחצה בידוד גליום arsenide יחיד גביש. EPD הממוצע של הגביש הוא מתחת 5,000 / cm-2.
4. מיצוב הדרגתית אנכית (הקפאה הדרגתית אנכית, המכונה VGF)
העיקרון והשדה היישום של תהליך VGF ואת תהליך VB הם בעצם דומה. ההבדל הגדול ביותר הוא כי שיטת VGF מבטלת את קריסטל נופל מנגנון ההובלה ואת מנגנון מסתובב. המחשב שולט במדויק בשדה התרמי כדי להתקרר באיטיות, וממשק הצמיחה נע כלפי מעלה מהקצה התחתון של ההיתוך כדי להשלים את צמיחת הגביש. תהליך זה הופך את ממשק הצמיחה של הגביש ליציב יציב יותר בשל חיסול מנגנון השידור המכני, והוא מתאים לגידול נמוך במיוחד של קריאייטיב גבישים בודדים. החיסרון של תהליכי VB ו VGF הוא כי הצמיחה קריסטל לא ניתן לצפות ונשפט במהלך תהליך הצמיחה גביש, ואת תקופת הצמיחה קריסטל הוא ארוך. כיום, ברמה מסחרית בינלאומית הצליח לייצר המוני 6-inch VB / VGF גליום גלידים ארסניד. בשנת 2002, דיווח פרייברגר הראשון בעולם 8-inch גליום arsenide יחיד גביש שפותחה על ידי תהליך VGF.