Plasma-assistita Molecular Beam Epitaxy di N-polare InAlN-barriera transistori ad alta mobilità di elettroni

L'obiettivo generale di questa procedura è osservare l'effetto di vari parametri di crescita sulla qualità strutturale ed elettrica dei semiconduttori al nitruro e il loro eventuale impatto sulle prestazioni dei dispositivi elettronici. Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nei campi della scienza dei materiali e dell'ingegneria elettrica, come l'impatto dei difetti dei materiali sulla velocità e la potenza dei transistor ad ampia banda proibita. Il vantaggio principale di questa tecnica è che può produrre materiali semiconduttori con interfacce molto brusche e bassi livelli di impurità, che sono molto importanti per dispositivi ad alte prestazioni come i transistor. La dimostrazione visiva di questo metodo è fondamentale, poiché distinguere tra una copertura di gallio eccessiva e insufficiente con le erbe infestanti è qualitativa e difficile da descrivere. Innanzitutto, assicurati che i pannelli criogenici siano raffreddati e che la camera di crescita sia alla pressione di base. Aumentare le celle di effusione alle temperature di misurazione della flessione del fascio alle velocità corrette e attendere un'ora affinché le celle si stabilizzino. Per ogni cella, aprire l'otturatore per 30 secondi per raccogliere una misurazione del calibro ionico di flessione del raggio, quindi chiudere l'otturatore per un minuto. Eseguire questo processo tre volte. Fare la media delle ultime due misurazioni per ogni cella. Utilizzare le calibrazioni precedenti per impostare le temperature della cella in modo da ottenere i flex desiderati. Chiudere la saracinesca di isolamento del blocco del carico e sfiatare la camera del blocco del carico con azoto gassoso. Caricare il substrato di nitruro di gallio polare e pronto per l'epitassia sul supporto e posizionare la cassetta del campione nel blocco del carico. Chiudere il blocco del carico e spegnere l'azoto gassoso. Accendere la pompa di sgrossatura del blocco del carico. Aprire la valvola della pompa di sgrossatura e la valvola del collettore. Una volta che la pressione del collettore scende al di sotto di 0,1 Torr, chiudere le valvole del collettore e della pompa di sgrossatura e spegnere la pompa. Aprire la valvola di isolamento della pompa turbo del blocco del carico e pompare il blocco del carico per 30-60 minuti. Aprire il blocco del carico nella camera di preparazione e utilizzare il bastoncino oscillante per trasferire il substrato nel suo supporto al carrello. Utilizzando il carrello, spostare il substrato fino alla stazione di degassamento. Aumentare la temperatura del riscaldatore della stazione di degassamento a 700 gradi Celsius in 10 minuti. Degassare il substrato per 30 minuti e poi iniziare a raffreddare. Una volta che la temperatura è inferiore a 250 gradi centigradi, trasferire il substrato sul carrello. Abbassare il manipolatore del substrato in posizione di carico. Aprire la valvola a saracinesca e trasferire il substrato nel suo supporto al manipolatore. Sollevare il manipolatore del substrato in posizione di crescita e rimuovere il carrello. Chiudere la valvola a saracinesca, quindi aprire la valvola della bombola di azoto, la valvola di regolazione e la valvola a spillo di isolamento. Utilizzare il regolatore di flusso di massa per portare la camera alla pressione ottimale per l'accensione del plasma. Assicurarsi che il flusso di azoto attivo e gli otturatori della cella di diffusione siano chiusi. Accendere l'alimentatore RF al plasma e il controller di rete con corrispondenza automatica. Aumentare la potenza fino a quando il plasma non si accende. Impostare la potenza e il flusso di azoto gassoso sulle condizioni di processo appropriate per il sistema. Rampa il riscaldatore del substrato a 10 gradi Celsius sopra la temperatura di crescita del nitruro di gallio desiderata a una velocità non superiore a un grado Celsius al secondo. Accendere il sistema di lettura per monitorare la superficie del wafer. Attivare la rotazione del substrato e preparare il software di acquisizione della lettura. Impostare il flusso di gallio per garantire la deposizione di gallio alla temperatura del substrato. Aprire il substrato e le persiane al gallio per un minuto. L'intensità di lettura dovrebbe inizialmente diminuire e poi stabilizzarsi man mano che il gallio si accumula. Chiudere l'otturatore al gallio per due minuti, durante i quali l'intensità di lettura dovrebbe aumentare e il plateau man mano che il gallio si desorbe. Ripetere il deposito e l'assorbimento del gallio altre due volte, quindi aumentare il riscaldatore del substrato fino alla temperatura di crescita del nitruro di gallio. Innanzitutto, aprire l'otturatore dell'azoto attivo per un minuto per avviare la crescita del tampone mediante nitrurazione. Quindi, apri l'otturatore in alluminio per far crescere uno strato di nitruro di alluminio ricco di azoto da uno a tre nanometri. Chiudere gli otturatori al nitruro di alluminio e all'azoto attivo e aprire immediatamente l'otturatore al gallio per dieci secondi, durante i quali l'intensità di lettura dovrebbe diminuire rapidamente. Quindi, apri l'otturatore dell'azoto attivo e coltiva il nitruro di gallio per cinque minuti. Chiudere le serrande del gallio e dell'azoto attivo per un minuto e monitorare l'intensità di lettura durante l'interruzione della crescita per valutare il flusso di gallio. Se l'intensità aumenta immediatamente, il flusso di gallio è troppo basso. Diminuire la temperatura del substrato o aumentare la temperatura della cella di versamento del gallio. Se l'intensità aumenta dopo almeno trenta secondi o non si stabilizza durante l'interruzione della crescita, aumentare la temperatura del substrato o diminuire la temperatura della cella di versamento al gallio. Se il flusso di gallio è stato regolato, far crescere un altro strato di nitruro di gallio ed eseguire un'altra interruzione della crescita di un minuto. Una volta che l'intensità di lettura aumenta tra 15 e 30 secondi dall'ora di inizio e si stabilizza entro un minuto, continuare con la procedura. Continua a coltivare il nitruro di gallio con incrementi di cinque minuti con interruzioni di un minuto fino a raggiungere lo spessore desiderato. Attendi un minuto dopo che la crescita del nitruro di gallio è terminata per assicurarti che tutto il gallio sia evaporato, quindi abbassa rapidamente il riscaldatore del substrato alla temperatura di crescita del nitruro di indio e alluminio. Lasciare che la temperatura si stabilizzi per due minuti. Aprire le serrande in indio, alluminio e azoto attivo. L'intensità di lettura dovrebbe diminuire e stabilizzarsi entro tre minuti e il modello dovrebbe rimanere striato. Una volta che la barriera è cresciuta fino allo spessore desiderato, chiudere le persiane in indio, alluminio e azoto attivo. Per far crescere lo strato intermedio di nitruro di gallio, aprire l'otturatore al gallio per cinque secondi e quindi aprire l'otturatore dell'azoto attivo. Una volta che lo strato intermedio di nitruro di gallio raggiunge lo spessore desiderato, chiudere le persiane di azoto attivo e gallio. Iniziare a rampare il riscaldatore del substrato alla temperatura di crescita del canale del nitruro di gallio. Dopo 30 secondi, chiudere l'otturatore al gallio. Attendere trenta secondi o che l'intensità di lettura aumenti, quindi aprire l'otturatore. Continuare a ciclare l'otturatore al gallio fino a quando il riscaldatore del substrato raggiunge la temperatura di crescita del nitruro di gallio, quindi aprire l'otturatore al gallio. Dopo cinque secondi, aprire le persiane in azoto attivo e alluminio e far crescere lo strato intermedio in nitruro di alluminio. Al termine del tempo di crescita dell'intercalare in nitruro di alluminio, chiudere l'otturatore in alluminio e far crescere il canale in nitruro di gallio. Chiudere le persiane al gallio, all'azoto attivo e alle serrande principali. Abbassare la temperatura del substrato a 200 gradi Celsius, spegnere il plasma di azoto attivo e interrompere il flusso di azoto gassoso. Abbassare le celle alla temperatura di standby. Una volta che la temperatura del substrato è inferiore a 250 gradi Celsius e la pressione della camera scende al di sotto di 8x10