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    高真空-化學氣相沉積系統(HV-CVD)
    發布日期:2021-03-11

    氣源分子束外延GSMBE、高真空化學氣相沉積HVCVD

    金屬有機物分子束外延MOMBE、激光輔助沉積、化學束外延

    融合了MBE和CVD優點,適合生長III-V族半導體薄膜,可以用于Si, SixGe1-x, FeSi2薄膜沉積, 以及氧化物薄膜,包括但不限于LiTaO3, 超導氧化物, TiO2, Al2O3, 摻鉺Al2O3, Y2O3, CdO, HfO2, LiNbO3, MgO, ErSiO, ZnO, ZrO2等。

    A – 高真空化學氣相沉積系統由下列基本單元組成:

    1.       熱漆外框架和擋板

    2.       含液氮冷阱的溫控反應腔體

    3.       樣品臺和襯底加熱系統用于4’’或6’’晶圓.

    4.       真空系統,包括閥和測量儀表

    5.       全自動真空進樣室(load-lock)

    6.       專用擴散源(數量可選、組合方式可選)

    7.       控制面板(操作軟件)

    8.       激光輔助沉積(可選)

     

    1         熱漆外框架和擋板

    ·         工業外框架容納整套設備基本單元,4個角減震器能減小外部震動對設備操作影響和保證低磨損

    ·         一個擋板保護操作者遠離危險區域(熱、電等),這個擋板保證設備在制造時符合2006/42標準

    ·         漆的顏色采用標準的RAL7035,用戶也可以選擇其他顏色。

      

    2         液氮冷阱溫控反應腔體

    ·         主要反應沉積腔體采用溫控腔壁,因此可以保證獲得均勻且可控溫度和低熱量損失。為了獲得良好的設備清洗效果,在吹掃過程中限制了前驅體的凝結。

    ·         沉積過程中,采用一個圍繞襯底的圓柱形液氮冷阱來捕獲寄生分子(parasitic molecules),它能夠確保高速率生長(TiO2和LiNbO3標準前驅體生長速率數μm/h,但前驅體種類不同生長速率不同)。為了保證沉積物化學成分中雜質含量少,氣體到達襯底均勻性要好、無凝結水或副產品。

    ·         鉬支撐構建能承受小于1500℃的高溫,允許晶圓在沉積腔體中定位,且兼容Load-Lock傳動手臂。

    ·         腔體安裝了標準法蘭用于排氣、氣壓測量、原位監測設施等。根據需要,可以要求額外的法蘭。

     

     

                3       加熱到700°C

    ·         一個最大功率2kW加熱器通過輻射加熱襯底,最低溫度700℃(對于硅,需要10W/cm2的功率才能達到這個溫度)。這個電阻石墨加熱器通過功率調節控制。

    ·         在加熱區域安裝一個熱電偶來讀出加熱區域的問題度。功率調節通過遠程控制單元完成。

     

     

    4         抽氣系統、閥門和測量儀表

    ·         抽氣系統由70 l/s的分子泵和10m3/h的主泵組成。

    ·         一個閥門將分子泵和反應腔體隔離開,以便在吹掃系統時保護分子泵。當沉積腔體中氣壓增加或者其他突發意外時,安全系統自動管理閥門來保護分子泵。一個“dual-gauge”測量腔體壓力,一個皮拉尼真空計測量分子泵和干泵之間的壓力。

     

    5         全自動真空進樣室

    ·         全自動樣品傳動系統允許加載和卸載直徑150mm以內的襯底(平面,標準厚度)到沉積腔體。

    ·         一個初級泵為Load-Lock腔體提供真空環境,允許閥門打開而保持主沉積腔體真空度。

     

    6         專用擴散源(effusive sources:

    ·         專用擴散源放置在晶圓下方一個精確的距離,該擴散源由一些獨立電路組成,分別用于各種物質(3個獨立化學前驅體),使得前驅體可以均勻擴散,且各種前驅體之間(或與激光束之間)在腔體中的氣相相互相互作用非常有限。

    ·         電路在不同溫度下(高達150℃)可以溫控,每個電路擁有獨立的壓力計(范圍10-3至1mbar,或根據用戶需求而定)。無過濾或保設施施應對有毒、易爆或其他危險化學物質,如果使用此類物質,用戶需要自行負責安全問題。(擴散源撞擊速率)在90%的襯底表面實現優于+/-5%均勻性。

    ·         一個質量流量控制器用于標定測量

    ·         化學前驅體存儲在溫控(高達120℃)儲器中,并且通過一個真空電子閥門和標準手動閥門來與之前描述的擴散源隔離開來。閥門的開啟通過遠程控制單元實現。

    ·         生長過程中束輻照設施,包括:

    •   一個透明光學窗口安裝在一個法蘭上(CF 或KF),用來在沉積過程中實現激光照射:因此,在生長薄膜過程中進行薄膜性能圖案化變得可能。一個改進低溫板用來避免在光學窗口上沉積。
    • 在激光圖案化過程中應當避免試用襯底旋轉,但同時仍然能夠保持撞擊速率的均勻性。
    • 光學窗口可以被等離子體源或電子-離子束裝置替換。
    • 不含激光器和光學部件用于圖像投影,也不提供等離子體源、電子-離子束部件

    7         控制面板:

    ·         工業電腦專門用于控制工藝流程,操作人員使用19英寸觸摸屏,PLC用于控制設備中的活動部件

    ·         可以通過網絡遠程控制,進行協助和問題處理;可以在自動或手動模式下使用設備

     

    8         襯底旋轉組件

    ·         可選襯底旋轉用于改善厚度/流量均勻性,可以在襯底表面90%區域內實現優于+/-2%厚度均勻性

     

    9         (擴散源)組合(方法)設施

    ·         每個擴散源(effusive source)被分成中心對稱均勻分布的6個區域(擴散源),每個區域可以通過遠程控制來實現該區域獨立的打開和關閉。

         

    ·         如果所有區域打開,那么就獲得如圖曲線⑥所示的均勻分布沉積薄膜;如果其中一部分區域關閉,那么將獲得梯度沉積(圖中曲線①—⑤)。這樣的一種配置被稱作“可逆組合設施”,通過一次這樣的實驗可以獲得薄膜厚度和化學成分梯度對這種材料性能影響的整個數據。這種梯度因子在6英寸范圍內可以獲得150+/-15%至600%+/-50%。

     

    10     激光器與光學組件

    ·         可以選擇所需激光器,例如CompexPro 205F激光器,型號 1115131

    ·         10x10 cm的均化器用于 248 nm 波長:Zoom +/-10%,均勻性 +/-5%,Field approx 600 mm

    ·         適合248nm的掃描器用于10x10 cm2照射表面掃描

     

     

     

    B 出廠驗收測試

              一周內完成以下內容:

    ·         主腔體:真空度 < 5.10-6 mbar;Load-Lock:真空度 < 5.10-2 mbar ;樣品傳送機構運行情況測試;

    ·         襯底加熱情況測試 (T = 500°C +/- 5°C);每個前驅體加熱情況測試 (T = 50°C +/- 0.25°C);

    ·         擴散源流量校準測試,采用1-10sccm 氮氣;液氮冷阱測試;

    ·         簡單材料(TiO2)測試設備鍍膜均勻性(+/-5%);測試LiNbO3和LiTaO3材料在組合模式下沉積;

    ·         簽署FAT工廠測試報告;支付及發貨安排;

     

    設備基本配置

    ·         主沉積腔體適合6’’襯底(或適合4’’襯底可選)

    ·         基本擴散源前驅體、額外前驅體源(最多5個)

    ·         兼容激光輻照(預留窗口),不含襯底旋轉  (擴散源)組合方法設施

    ·         安裝、調試、培訓及演示

    ·         襯底旋轉、激光設施、均化器、掃描儀(可選)

     

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