Сверхвысоковакуумная установка для молекулярно-лучевой эпитаксии

(разработка НИФТИ)

Назначение: выращивание многослойных структур со слоями кремния и твердого раствора Si-Ge заданного состава (как нелегированных, так и легированных донорными и акцепторными примесями, а также эрбием). Выращивание структурно-совершенных слоев кремния на подложке сапфира диаметром до 100 мм.

Получаемые материалы: гетероструктуры Si/Si_1-xGe_x/Si (100) для микро-, нано- и оптоэлектроники; эпитаксиальные слои кремния толщиной  от 0,3 до 50 мкм на подложке сапфира диаметром до 100 мм для радиационно-стойких интегральных схем, солнечных батарей и др.

Характеристики установки:

-       базовое давление остаточных газов в ростовой камере: ≤ 5×10^-9 Торр

-       температура эпитаксиального роста: 400 – 700 ⁰С

-       температура нагрева подложки: 300-1250 °С (для Si), 300-1450 °С (для сапфира)

-       температура сублимирующих источников паров кремния и легирующей примеси: 1250 – 1380 ⁰С

-       напуск газа (GeH₄) в камеру роста до давления: 10^-3 – 10^-6 Торр.

     Сущность процесса состоит в испарении кремния и одной или нескольких легирующих примесей. Испаренное вещество с относительно высокой скоростью переносится в условиях вакуума на подложку. Низкое давление паров кремния и легирующей примеси гарантирует их конденсацию на относительно холодной подложке. Перед эпитаксиальным наращиванием проводится термическая обработка подложки с целью удаления с ее поверхности естественного окисла и других загрязнений. Легирование слоев кремния проводится как путем соиспарения примеси, имеющейся в сублимирующем источнике кремния, так и из независимого источника. Для выращивания слоев твердого раствора Si-Ge вместе с потоком атомов Si из сублимирующего кремниевого источника формируют поток Ge при разложении германа (GeH₄) на нагретом источнике.