Инструменты нанотехнологий

SemiTEq STE 3N3. Установка молекулярно–пучковой эпитаксии

Трехкамерная установка молекулярно–пучковой эпитаксии STE3N3 разработана с учётом специфики роста нитридов металлов III группы (A3N) и обеспечивает чрезвычайно широкий технологический диапазон доступных ростовых параметров. Благодаря заложенным возможностям STE 3N3 обеспечивает эффективное проведение фундаментальных и прикладных научных исследований, опытно-конструкторских работ, а также постановку пилотного производства эпитаксиальных структур на основе нитридов.

Установка молекулярно–пучковой эпитаксии SemiTEq STE3N3 предназначена для эпитаксии полупроводниковых гетероструктур на основе нитридов III-ей группы. STE3N3 позволяет выращивать соединения системы InAlGaN/GaN на подложках Si, SiC, Al2O3 и др. диаметром до 100 мм с использованием аммиака в качестве источника активного азота.

Постановка плазменного источника азота доступна в качестве опции.

STE3N3 обладает криопанелями увеличенной площади, спроектированными для эффективной откачки аммиака. Маршевая система откачки на основе высокопроизводительного турбомолекулярного насоса коррозионно-стойкого исполнения позволяет значительно расширить технологические возможности роста гетероструктур в область повышенных потоков аммиака в сочетании с экстремально высокими (>1200°C) температурами подложки.

Технические требования к установке STE3N3 были выработаны на основе многолетней интенсивной экспериментальной работы по выращиванию нитридов сотрудниками технологической лаборатории компании на установках предыдущего поколения.

Ключевые преимущества STE3N3

  • Специальная продуманная конструкция для эффективного выращивания нитридов III группы в широком диапазоне технологических параметров (эффективный поток азота, температура подложки, рабочий вакуум).
  • Криопанели большой площади для эффективной откачки аммиака.
  • Запатентованный источник Al специальной конструкции с увеличенным ресурсом работы, обеспечивающий рост AlN со скоростью до 2 мкм/ч в остаточной атмосфере аммиака.
  • Достаточный набор in-situ мониторинга процесса роста в базовой комплектации.
  • Запатентованный держатель образца специальной конструкции, обеспечивающий высокую температурную однородность даже при росте на сапфировых подложках.
  • Высокотемпературный ростовой манипулятор, обеспечивающий продолжительный рост высококачественных слоёв AlN при температуре роста более 1200°С.
  • Быстрый технологический старт, обеспеченный интенсивной технологической поддержкой.
  • Удобство работы и обслуживания.

Состав установки

В базовую конфигурацию STE3N3 включены:

  • Ростовая камера с блоком молекулярных источников.
  • Камера подготовки.
  • Шлюзовая камера.
  • Система сверхвысоковакуумного транспорта подложек.
  • Система управления технологическим процессом, в том числе специализированное программное обеспечение.

Установка представляет собой трехкамерную сверхвысоковакуумную систему, состоящую из ростовой камеры, камеры предварительной подготовки и шлюзовой камеры. Камеры имеют индивидуальную систему откачки и соединены между собой вакуумными затворами и единой системой транспорта образцов.

Камера предварительной подготовки обеспечивает прогрев подложки в держателе до 650°С, а также возможность постановки газового источника (например, атомарного водорода) для дополнительной предростовой обработки поверхности. Для дополнительной защиты поверхности подложек от загрязнений в процессе загрузки-выгрузки в составе шлюзовой камеры применен бокс инертной атмосферы, герметично совмещенный с фланцем быстрой загрузки.

Система автоматизации технологического процесса осуществляет автоматическое управление процессом эпитаксиального роста посредством оригинального программного обеспечения, оставляя при этом возможность ручного управления.

Конструкция установки STE3N3 допускает возможность вакуумно плотной стыковки с другими вакуумными камерами и установками (например, металлизации, анализа и иной обработки) в том числе объединения в комплекс НАНОФАБ.

Ростовая камера

Вертикально ориентированная ростовая камера включает две азотные криопанели, ростовой манипулятор, молекулярные источники с заслонками, а также всё необходимое оборудование для in-situ мониторинга процессов роста (RHEED, масс-спектрометр, ИК пирометр, лазерный интерферометр, синхронизированный с вращением ростового манипулятора).

Блок молекулярных источников и заслонок

На блоке молекулярных источников и заслонок расположены центральный порт для установки источника аммиака и семь портов, оборудованных заслонками, для установки молекулярных источников.

Система откачки

Вакуумная откачка ростовой камеры обеспечивается мощным коррозионно-стойким турбомолекулярным насосом на магнитном подвесе с повышенным компрессионным отношением по водороду в паре со спиральным насосом, тщательно разработанным дизайном криопанелей, обеспечивающим эффективное окружение ростового объема, а также ионным насосом поддержки производительностью 300 л/с.

Откачка остальных камер обеспечивается ионными насосами, для предварительной откачки шлюзовой камеры используется двухступенчатая безмаслянная откачка (спиральный + турбомолекулярный насосы, скомпонованные в мобильный откачной пост).

Ростовой манипулятор

Ростовой манипулятор обеспечивает трёхстепенную систему позиционирования держателя подложки ростовой поверхностью вниз с возможностью коррекции ростовой геометрии путём вертикального перемещения подложки.

Конструкция манипулятора, выполненная без использования танталовых деталей, обеспечивает продолжительное вращение подложки, нагретой до температуры >1200°С со скоростью 1 об/с. Держатель подложки патентованной конструкции обеспечивает высокую температурную однородность по диаметру подложки даже в случае использования материала подложки с низкой теплопроводностью (сапфир). Ростовой манипулятор снабжён «главной» заслонкой.

Камера подготовки

Камера подготовки содержит узел прогрева подложки до максимальной температуры 450°С (в качестве опции — до 1100°С) с целью предварительного обезгаживания либо полноценного отжига подложек перед ростом вне остаточной атмосферы ростовой камеры. Уровень вакуума в режиме отжига поддерживается за счёт интегрированного водяного охлаждения корпуса камеры и мощного ионного насоса производительностью 500 л/с, снабжённого азотной криопанелью (в качестве опции для высокотемпературного исполнения может поставляться крионасос). Также в качестве опции предусмотрена постановка на камеру плазменного источника водорода в качестве инструмента дополнительной очистки поверхности подложек перед ростом.

Шлюзовая камера

Шлюзовая камера включает окно быстрой загрузки, оборудованное боксом инертной атмосферы, накопитель держателей подложки до 8 позиций и систему контролируемого напуска азота/предварительной откачки. В стационарном режиме камера откачивается ионным насосом производительностью 300 л/с.

Система сверхвысоковакуумного транспорта подложек

Моторизованая система транспорта подложек обеспечивает простое и удобное перемещение образца по всей установке.

Технические характеристики

Ключевые
Предельный остаточный вакуум после прогрева установки: <1×10—10 Торр
Типичный рабочий вакуум в камере роста в ходе процесса: 10—6÷10—5 Торр
Максимальный рабочий диаметр подложки: 100 мм
Расстояние «источник-подложка»: 135÷210 мм
Конструкция приводов заслонок источников: поворотный механизм на основе магнитного ввода вращения с безударным пневмоприводом.
Материал лопастей заслонок: тантал (стандартно); молибден, PBN – опция
Конструкция нагревательного элемента ростового манипулятора: PBN/PG/PBN
Температура ростовой поверхности сапфировой подложки диаметром 2”, покрытой с задней стороны слоем титана, не менее: 1200°С
Температура обезгаживания подложки в камере подготовки, не менее: 450°С (до 1100°С в качестве опции)
Максимальный поток аммиака, не менее: 400 ст.см3
Температура прогрева камеры роста, не менее: 200°С
Опции
Ti-сублимационный насос с блоком питания.
Дополнительные молекулярные источники эффузионного типа (тигли 5, 15, 25, 35, 60 см3).
Плазменный источник азота с газовой линией подачи сверхчистого азота.
Датчик потоков Байярда-Альперта.
Блоки питания к дополнительным молекулярным источникам.
Источник атомарного водорода в комплекте с турбомолекулярным насосом.
Дополнительный комплект держателей подложки.
Стартовый комплект материалов для начала ростовых экспериментов (Ga, Al, In, NH3, Si, Mg, сапфировые подложки с Ti-металлизацией).
Система подачи жидкого азота в установку.
Дополнительный комплект запасных частей и принадлежностей.

Применение

Областью применения установки молекулярно-пучковой эпитаксии STE3N3 являются фундаментальные и прикладные научные исследования, опытно-конструкторские работы и мелкосерийное экспериментальное производство эпитаксиальных структур.

Технологическая поддержка

Технологический тренинг персонала Заказчика включен в базовое коммерческое предложение. В качестве специальной опции поставка STE3N3 может сопровождаться расширенным тренингом, включающим постановку базовых технологических процессов, обеспечивающих пользователю быстрый выход на современный уровень разработок в области приборно-ориентированных направлений выращивания нитридных гетероструктур.

Установка молекулярно – пучковой эпитаксии STE3N3

Установка молекулярно – пучковой эпитаксии STE3N3

Информация предоставлена ЗАО «Научное и технологическое оборудование», ЗАО «Инструменты Нанотехнологии»

2 9 A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Z А Б В Г Д Е И К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Э ВСЕ