Процес приготування арсеніду галію
Починаючи з 1950-х років, були розроблені різні методи вирощування монокристалів арсеніду галію. Сучасні масові процеси промислового росту включають рідинно-герметичний прямий малюнок (LEC), горизонтальний метод Brijman (HB), вертикальний метод Brijman (VB) і вертикальне градієнтне затвердіння (VGF).
1. Рідкий запечатаний Чохральський (LEC)
Метод LEC є основним процесом вирощування нелегованого напівізоляційного монокристала арсеніду галію (SI GaAs). В даний час більше 80% монокристалів напівізоляційних арсенідів галію на ринку вирощується методом LEC. Метод LEC використовує графітовий нагрівач і тигель PBN і використовує B2O3 в якості рідкого герметизуючого агента для здійснення зростання кристалів арсеніду галію в атмосфері аргону 2 МПа. Головною перевагою процесу LEC є висока надійність і легкість вирощування монокристалів довгого діаметру. Вміст кристалічного вуглецю є контрольованим і напівізолюючі властивості кристалів хороші. Основними недоліками є: хімічну дозу важко контролювати, температурний градієнт теплового поля великий (100 ~ 150 К / см), а щільність дислокацій кристала підвищена і нерівномірна. Японська компанія Hitachi Cable Co., Ltd. вперше створила в 1998 році 6-дюймову лінію виробництва монокристалів LEC GaAs. Компанія встановила в той час найбільшу в світі монокристалічну піч GaAs діаметром 400 мм, ємністю 50 кг, і 6-дюймовий одиничний ріст. Довжина кристала досягає 350 мм. У 2000 році Фрейбергер повідомив про 8-дюймовий монокристал арсеніду галію, розроблений першим у світі процесом LEC.
2. Горизонтальний Бриджмен (HB)
Метод НВ раніше був основним процесом для масового виробництва напівпровідникового (низькорезистентного) монокристала арсеніду галію (SC GaAs), використовуючи кварцові човни і кварцові трубки для вирощування при нормальному тиску, з високою надійністю і стабільністю. Перевага методу НВ полягає в тому, що пари миш'яку можуть бути використані для точного контролю стехіометричного співвідношення тіла, і градієнт температури невеликий для досягнення мети зменшення дислокацій. Щільність дислокацій монокристала арсеніду галлія НВ більш ніж на порядок нижче, ніж у монокристала арсеніду галлієвої кислоти. Основним недоліком є те, що самці вирощують нелеговані напівізоляційні монокристали арсеніду галію, а розріз кристалічного інтерфейсу - D прізвище, яке призведе до великих матеріальних відходів у процесі переробки в пластини. У той же час важко вирощувати кристали великого діаметру через несучу здатність кварцових човнів при високих температурах. В даний час масове виробництво процесу НВ відбувається в основному у випадку 2-дюймових і 3-дюймових кристалів, а максимальний арсенід галію арсеніду галію становить 4 дюйма. В даний час існує не так багато компаній, які використовують процес НВ для виробництва матеріалів арсеніду галію. Зрілість процесів VB і VGF поступово замінюється процесом НВ.
3. Вертикальний Бриджман (VB)
Метод VB - це процес росту кристалів, який був розроблений наприкінці 1980-х років. Синтезовані полікристали арсеніду галію, B2O3 і затравочние кристали упаковували в тигель PBN і герметизували у вакуумній кварцовій пляшці. Корпус печі був розміщений вертикально. Дріт нагрівається опірним дротом, а кварцова пляшка розташована вертикально в середині корпусу печі. При високій температурі полікристал арсеніду галію розплавляють, а потім сплавляють з затравочним кристалом, а потім кварцовий циліндр і тигель переміщують опорним стрижнем вниз через механізм маневрування. При певному градієнті температури монокристал повільно зростає від кінця затравки. Методом VB можна вирощувати монокристал арсеніду арсеніду галію з низьким опором або високостійкий монокристал напівізоляційного арсеніду галію. Середній EPD кристала нижче 5000 / см-2.
4. Вертикальне градієнтне затвердіння (заморожування вертикального градієнта, іменоване VGF)
Принцип і сфера застосування VGF-процесу і VB-процесу в основному схожі. Найбільша відмінність полягає в тому, що метод VGF скасовує механізм кришталевого падіння і механізм обертання. Комп'ютер точно керує тепловим полем, щоб повільно охолонути, і інтерфейс росту рухається вгору від нижнього кінця розплаву для завершення росту кристала. Цей процес робить кристалічний ростовий інтерфейс більш стабільним за рахунок усунення механічного механізму передачі, і є придатним для вирощування ультранизьких дислокаційних монокристалів GaAs. Недоліком процесів VB і VGF є те, що зростання кристалів не можна спостерігати і судити під час процесу росту кристалів, а період росту кристала тривалий. В даний час міжнародний комерційний рівень масово випускає 6-дюймові кристали арсеніду галлію VB / VGF. У 2002 році Freiberger повідомив про перший в світі 8-дюймовий монокристал арсеніду галію, розроблений за допомогою VGF.