Ministerul Educaţiei al Republicii Moldova
Universitatea Tehnică din Moldova
Facultatea Radioelectronică şi Telecomunicaţii
Catedra Sisteme Optoelectronice
DAREA DE SEAMĂ La disciplina Optoelectronică
Lucrarea de laborator nr1
Tema Epitaxia moleculară
A efectuat studentul grupei SOE-102 Colun Vlad
A verificat lectsup Stanislav Vieru
Chişinău2012
Scopul lucrarii Cunoştinţe cu tehnologia producerii elementelor
active pe baza semiconductorilor
Epitaxia Moleculară
1 Definiţie
Epitaxia este o etapă tehnologică ce constă icircn a creşte un cristal peste alt cristal
Această tehnică va utiliza deci un substrat pe post de germene cristalin şi va face să
crească un nou strat pe monocristalul de bază prin aport de atomi din exterior Noul
strat obţinut astfel poate fi dopat sau nedopat
Vom vorbi despre
- homoepitaxie dacă materialele sunt identice (exemplu creşterea prin epitaxie
a unui strat de siliciu n- peste un strat de siliciu n+ implicată icircn jonctiunea colector
bază a unui tranzistor bipolar permiţacircnd creşterea capabilităţii icircn tensiune - figura 11)
- heteroepitaxie dacă materialele sunt diferite
Icircn acest ultim caz creşterea nu va fi posibilă decacirct dacă există compatibilitate
icircntre reţelele cristaline ale celor două materiale (aceeaşi geometrie a reţelei şi distanţe
icircntre atomi ce diferă cu cel mult 12 )
Figura 11 exemplu de epitaxie n- pe un substrat de tip n+ se va spune ca substratul a fost epitaxiat
2 Mecanisme fizice de bază
Trebuie studiate posibilităţile de fixare icircn reţeaua cristalină a atomilor singulari ce
ajung icircn proximitatea suprafeţei Atomii trebuie să se poată deplasa la nivelul suprafeţei
cristalului pentru a găsi un sit cristalin liber Pentru aceasta trebuie să li se transfere
energie Icircn funcţie de punctul icircn care atomii ating suprafaţa pot apare diferite situaţii
icircnainte de formarea legăturilor chimice cu cristalul de bază Trei mecanisme sunt
preponderente
- un atom ajunge pe suprafaţă dar o părăseşte imediat legătura posibilă icircn
punctul respectiv fiind prea slabă pentru a-l reţine (cazul A)
- un atom cade icircntr-o gaura a reţelei şi stabileşte imediat legături suficient de
puternice pentru a rămacircne definitiv fixat icircn reţea (cazul B)
- un atom se agaţă de o treaptă a reţelei şi icircntr-o medie a cazurilor se fixează
icircn reţea (cazul C)
Figura 12 Mecanismele elementare ale creşterii epitaxiale
Atomii care ajung icircn găuri sau trepte ale reţelei se fixează icircn reţea
Analiza acestor mecanisme (prezentate aici icircntr-o manieră simplificată) arată că
icircn primul racircnd se vor umple găurile reţelei şi ca procesul de creştere a cristalului se
va face strat cu strat Aceasta se icircntacircmplă cu condiţia ca aportul de atomi din exterior
să fie bine dozat şi că aceşti atomi să aibă energie suficientă pentru a se deplasa la
suprafaţa cristalului pentru a ajunge icircn puncte icircn care se pot agăţa Icircndeplinirea
acestor condiţii va depinde de metoda utilizată
3 Metodele practice
Există icircn principal trei tipuri de metode practice
- epitaxia prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
- epitaxia icircn fază lichidă - LPE (Liquid Phase Epitaxy)
- epitaxia icircn fază de vapori - VPE (Vapor Phase Epitaxy)
Există utilaje specifice pentru fiecare din aceste tehnici
a) Epitaxia prin jet molecular (MBE)
Epitaxia cu fascicul molecular (MBE)
Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia sau mai
multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat monocristalin
icircncălzit A fost inventată la sfărşitul anilor 1960 la Bell Telephone Laboratories de
JRArthur şi Alfred Y Cho
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut) Cu cacirct viteza de creştere avută icircn vedere este mai mică cu atacirct vidul disponibil
trebuie să fie mai icircnaintat pentru a evita impurificarea cu elemente nedorite a
materialului depus
Icircn tehnicile MBE cu sursă solidă elemente (de exemplu galiu şi arseniu) icircn stare ultra-
pură sunt icircncălzite icircn celule de efuzie separate pacircnă la temperaturi de sublimare
Celulele de efuzie sunt confecţionate din materiale chimic inerte cu punct de topire
foarte ridicat Terminilogia utilizată icircn această tehnică (fascicul molecular) se explică
prin lipsa interacţiei icircntre atomii sau moleculele sublimate icircntre momentul vaporizării şi
momentul depunerii pe substratul-ţintă (drum liber mediu mai mare decacirct dimensiunile
caracteristicile ale incintei de proces) Compuşii se formează prin reacţie chimică icircn
momentul cristalizării (producacircnd de exemplu arseniura de galiu) Metoda a fost iniţial
icircnţeleasă ca un proces departe de echilibru caracterizabil doar prin studierea cineticii
reacţiilor specifice şi mai tacircrziu printr-un model termodinamic (bazat pe echilibru de
faze) ce a putut explica segregarea componentelor de bază şi impurităţilor
Prin reglajul celulelor de vaporizare se creează un jet de molecule icircn direcţia
substratului se pot realiza astfel strat cu strat structuri foarte complexe cum ar fi
super-reţele diode laser tranzistori HEMT Se obţine astfel o foarte mare precizie a
creşterii epitaxiale putacircndu-se realiza joncţiuni foarte abrupte dar procesul este foarte
lent şi nu poate fi aplicat decacirct unui singur substrat de fiecare dată Viteza de creştere
este de ordinul a 1 nmminut Tehnica aceasta este foarte costisitoare şi nu se aplică
decacirct pentru realizarea de dispozitive cu valoare adaugată mare
Acest sistem cu vid foarte avansat 10-10 Torr permite reglarea si masurarea
parametrilor in-situ (in timpul procesului) principalele metode de masurare necesitand
vid inaintat difractia de electroni spectroscopia Auger ESCA (XPS sau UPS) difractia
razelor X etc
Poate fi verificata astfel continuu calitatea retelei cristaline in formare in timpul cresterii
epitaxiale
Fig13 Schema instalaţiei de epitaxie cu fascicul molecular
Icircn timpul operării este utilizată tehnica RHEED (Reflection High Energy Electron
Diffraction) pentru monitorizarea creşterii straturilor (icircn configuraţii amorfe policristaline
sau epitaxiale) Controlul computerizat al obturatoarelor celulelor de efuzie permite un
excelent control al grosimilor straturilor cristalizate fiind comună chiar afirmaţia că
aceste grosimi sunt fracţionar atomice (icircn sensul că se pot depune straturi ldquorarerdquo care
icircntr-o evaluare bazată pe volum a grosimii conduc la dimensiuni mult sub-atomice)
Controlabilitatea extremă a metodei a făcut posibilă obţinerea nanostructurilor de tipul
gropilor cuantice multiple firelor cuantice şi punctelor cuantice Asemenea structuri sunt
azi parte componentă a dispozitivelor semiconductoare moderne incluzacircnd diodele
luminiscente şi laserele cu semiconductori
Icircn sistemele icircn care substratul trebuie răcit vidul ultra-icircnalt este menţinut printr-un
sistem de criopompe utilizacircnd nitrogen lichid şi gazos la temperatura de fierbere sub
presiune normală (77K) Există şi situaţii care cer icircncălzirea substratului sau rotirea sa
pentru uniformitatea depunerii
Epitaxia cu fascicul molecular este de asemenea utilizată pentru depunerea anumitor
tipuri de semiconductori organici şi icircn variante care includ surse gazoase icircn locul ce lor
solide Acestea din urmă apropie metoda de cea descrisă anterior cu depunere chimică
din stare de vapori
Nanostructurile semiconductoare se clasifica după dimensionalitate
gropi cuantice ndash nanostructuri bidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber perpendicular pe direcţia de creştere
fire cuantice ndash nanostructri unidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber numai pe o direcţie
puncte cuantice ndash nanostructuri zero-dimensionale icircn care electronii sunt
localizaţi icircntr-o regiune de dimensiuni microscopice
Aceste heterostructuri apar icircn cazul icircn care un semiconductor cu bandă interzisă mică
este intercalat icircntr-o structură ldquosandwichrdquo sau este icircnconjurat de un material cu bandă
interzisă largă Figura ilustrează heterostructurile 2D ((a) - gropile cuantice) 1D ((b) -
firele cuantice) şi 0D ((c) - punctele cuantice)
Figura 16 Incinta de epitaxie prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
(dupa DV Morgan et K Board [3])
Instalaţie de epitaxie moleculară
I DOMENIU DE UTILIZARE Echipamentul este destinat depunerii in vid inaintat prin tehnica de epitaxie moleculara de straturi subtiri de diverse materiale cum ar fi metale semicoductori oxizi molecule organice
II CARACTERISTICI TEHNICE SI DE PERFORMANTA (a) Caracteristicile tehnice continute in prezentul Caiet de sarcini sunt minimale obligatorii si
eliminatorii Ofertele care nu indeplinesc aceste cerinte sunt declarate neconforme (Art 36(2)a din HG 9252006)
(b) Principalele module ale instalatiei de epitaxie moleculara sunt
(i) Camera de depunere
(ii) Camera de introducere a probei (Fast Entry Chamber) (iii) Manipulatorul pentru proba
(iv) Celulele de efuzie (v) Sistemul pentru monitorizarea procesului RHEED (Refraction High Energy
Electron Diffraction)
(vi) Sistemul de pompe pentru asigurarea vidului (vii) Sistemul de monitorizarea grosimii startului depus
(viii) Sistemul de incalzire pentru degazare (bakeout) (ix) Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo (c) Echipamentul trebuie sa asigure o uniformitate a stratului depus mai buna de 1 la o
suprafata de depunere de 10 mm x 10 mm
1 Camera de depunere 11 Cerinte constructive
- material otel inoxidabil nemagnetic - forma si dimensiuni
(i) forma cilindrica cu diametrul intern minim de 250 mm
(ii) prevazuta cu un port (flansa) pentru manipulatorul de probe vertical (iii) flansa superioara de 12rdquo
(iv) partea inferioara prevazuta cu 7 porturi (flanse) pentru instalarea simultana a 7 celule de efuzie
(v) porturi suplimentare - 1 port pentru analizorul de masa de tip quadrupol si un port pentru
monitorizare flux fascicol (BFM) - 1 port pentru microbalanta cu cuart (QMB- Quartz Micro-Balance)
- 2 porturi pentru elipsometrie in situ
- 2 porturi pentru sistemul RHEED - 2 porturi laterale pentru vizualizarea probei in timpul transferului
acesteia fiecare echipat cu oblon (ldquoshutterrdquo) - 1 port pentru masurarea presiunii
- 1 port pentru ventilarea camerei echipat cu sistemul de valve - 1 port cu axa optica perpendiculara pe proba pentru masuratori
optice cu diametrul de cel putin 275rdquo 12 Dotata cu un sistem propriu ce permite racirea camerei cu azot lichid (contine traseele (ldquoshroudrdquo)
necesare pentru agentul de racire
13 Sa permita upgradarea sistemului cu (i) o camera de analiza (STM XPS) care se ataseaza direct la camera de depunere
(ii) un sistem de transfer direct al probei din camera de depunere in camera de analiza
2 Camera de introducere probe 21 Tip camera de introducere a probei de tip ldquoFast Entry Chamberrdquo (FEC) sau ldquoload lockrdquo astfel
incat sa nu fie necesara ventilarea camerei de depunere la introducerea probei 22 Echipata cu un transportor magnetic
23 Sa permita vidarea ei cu pompa turbomoleculara a sistemului de pompe (vi) 24 Dotata cu o valva de izolare fata de camera de depunere
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
Scopul lucrarii Cunoştinţe cu tehnologia producerii elementelor
active pe baza semiconductorilor
Epitaxia Moleculară
1 Definiţie
Epitaxia este o etapă tehnologică ce constă icircn a creşte un cristal peste alt cristal
Această tehnică va utiliza deci un substrat pe post de germene cristalin şi va face să
crească un nou strat pe monocristalul de bază prin aport de atomi din exterior Noul
strat obţinut astfel poate fi dopat sau nedopat
Vom vorbi despre
- homoepitaxie dacă materialele sunt identice (exemplu creşterea prin epitaxie
a unui strat de siliciu n- peste un strat de siliciu n+ implicată icircn jonctiunea colector
bază a unui tranzistor bipolar permiţacircnd creşterea capabilităţii icircn tensiune - figura 11)
- heteroepitaxie dacă materialele sunt diferite
Icircn acest ultim caz creşterea nu va fi posibilă decacirct dacă există compatibilitate
icircntre reţelele cristaline ale celor două materiale (aceeaşi geometrie a reţelei şi distanţe
icircntre atomi ce diferă cu cel mult 12 )
Figura 11 exemplu de epitaxie n- pe un substrat de tip n+ se va spune ca substratul a fost epitaxiat
2 Mecanisme fizice de bază
Trebuie studiate posibilităţile de fixare icircn reţeaua cristalină a atomilor singulari ce
ajung icircn proximitatea suprafeţei Atomii trebuie să se poată deplasa la nivelul suprafeţei
cristalului pentru a găsi un sit cristalin liber Pentru aceasta trebuie să li se transfere
energie Icircn funcţie de punctul icircn care atomii ating suprafaţa pot apare diferite situaţii
icircnainte de formarea legăturilor chimice cu cristalul de bază Trei mecanisme sunt
preponderente
- un atom ajunge pe suprafaţă dar o părăseşte imediat legătura posibilă icircn
punctul respectiv fiind prea slabă pentru a-l reţine (cazul A)
- un atom cade icircntr-o gaura a reţelei şi stabileşte imediat legături suficient de
puternice pentru a rămacircne definitiv fixat icircn reţea (cazul B)
- un atom se agaţă de o treaptă a reţelei şi icircntr-o medie a cazurilor se fixează
icircn reţea (cazul C)
Figura 12 Mecanismele elementare ale creşterii epitaxiale
Atomii care ajung icircn găuri sau trepte ale reţelei se fixează icircn reţea
Analiza acestor mecanisme (prezentate aici icircntr-o manieră simplificată) arată că
icircn primul racircnd se vor umple găurile reţelei şi ca procesul de creştere a cristalului se
va face strat cu strat Aceasta se icircntacircmplă cu condiţia ca aportul de atomi din exterior
să fie bine dozat şi că aceşti atomi să aibă energie suficientă pentru a se deplasa la
suprafaţa cristalului pentru a ajunge icircn puncte icircn care se pot agăţa Icircndeplinirea
acestor condiţii va depinde de metoda utilizată
3 Metodele practice
Există icircn principal trei tipuri de metode practice
- epitaxia prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
- epitaxia icircn fază lichidă - LPE (Liquid Phase Epitaxy)
- epitaxia icircn fază de vapori - VPE (Vapor Phase Epitaxy)
Există utilaje specifice pentru fiecare din aceste tehnici
a) Epitaxia prin jet molecular (MBE)
Epitaxia cu fascicul molecular (MBE)
Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia sau mai
multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat monocristalin
icircncălzit A fost inventată la sfărşitul anilor 1960 la Bell Telephone Laboratories de
JRArthur şi Alfred Y Cho
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut) Cu cacirct viteza de creştere avută icircn vedere este mai mică cu atacirct vidul disponibil
trebuie să fie mai icircnaintat pentru a evita impurificarea cu elemente nedorite a
materialului depus
Icircn tehnicile MBE cu sursă solidă elemente (de exemplu galiu şi arseniu) icircn stare ultra-
pură sunt icircncălzite icircn celule de efuzie separate pacircnă la temperaturi de sublimare
Celulele de efuzie sunt confecţionate din materiale chimic inerte cu punct de topire
foarte ridicat Terminilogia utilizată icircn această tehnică (fascicul molecular) se explică
prin lipsa interacţiei icircntre atomii sau moleculele sublimate icircntre momentul vaporizării şi
momentul depunerii pe substratul-ţintă (drum liber mediu mai mare decacirct dimensiunile
caracteristicile ale incintei de proces) Compuşii se formează prin reacţie chimică icircn
momentul cristalizării (producacircnd de exemplu arseniura de galiu) Metoda a fost iniţial
icircnţeleasă ca un proces departe de echilibru caracterizabil doar prin studierea cineticii
reacţiilor specifice şi mai tacircrziu printr-un model termodinamic (bazat pe echilibru de
faze) ce a putut explica segregarea componentelor de bază şi impurităţilor
Prin reglajul celulelor de vaporizare se creează un jet de molecule icircn direcţia
substratului se pot realiza astfel strat cu strat structuri foarte complexe cum ar fi
super-reţele diode laser tranzistori HEMT Se obţine astfel o foarte mare precizie a
creşterii epitaxiale putacircndu-se realiza joncţiuni foarte abrupte dar procesul este foarte
lent şi nu poate fi aplicat decacirct unui singur substrat de fiecare dată Viteza de creştere
este de ordinul a 1 nmminut Tehnica aceasta este foarte costisitoare şi nu se aplică
decacirct pentru realizarea de dispozitive cu valoare adaugată mare
Acest sistem cu vid foarte avansat 10-10 Torr permite reglarea si masurarea
parametrilor in-situ (in timpul procesului) principalele metode de masurare necesitand
vid inaintat difractia de electroni spectroscopia Auger ESCA (XPS sau UPS) difractia
razelor X etc
Poate fi verificata astfel continuu calitatea retelei cristaline in formare in timpul cresterii
epitaxiale
Fig13 Schema instalaţiei de epitaxie cu fascicul molecular
Icircn timpul operării este utilizată tehnica RHEED (Reflection High Energy Electron
Diffraction) pentru monitorizarea creşterii straturilor (icircn configuraţii amorfe policristaline
sau epitaxiale) Controlul computerizat al obturatoarelor celulelor de efuzie permite un
excelent control al grosimilor straturilor cristalizate fiind comună chiar afirmaţia că
aceste grosimi sunt fracţionar atomice (icircn sensul că se pot depune straturi ldquorarerdquo care
icircntr-o evaluare bazată pe volum a grosimii conduc la dimensiuni mult sub-atomice)
Controlabilitatea extremă a metodei a făcut posibilă obţinerea nanostructurilor de tipul
gropilor cuantice multiple firelor cuantice şi punctelor cuantice Asemenea structuri sunt
azi parte componentă a dispozitivelor semiconductoare moderne incluzacircnd diodele
luminiscente şi laserele cu semiconductori
Icircn sistemele icircn care substratul trebuie răcit vidul ultra-icircnalt este menţinut printr-un
sistem de criopompe utilizacircnd nitrogen lichid şi gazos la temperatura de fierbere sub
presiune normală (77K) Există şi situaţii care cer icircncălzirea substratului sau rotirea sa
pentru uniformitatea depunerii
Epitaxia cu fascicul molecular este de asemenea utilizată pentru depunerea anumitor
tipuri de semiconductori organici şi icircn variante care includ surse gazoase icircn locul ce lor
solide Acestea din urmă apropie metoda de cea descrisă anterior cu depunere chimică
din stare de vapori
Nanostructurile semiconductoare se clasifica după dimensionalitate
gropi cuantice ndash nanostructuri bidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber perpendicular pe direcţia de creştere
fire cuantice ndash nanostructri unidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber numai pe o direcţie
puncte cuantice ndash nanostructuri zero-dimensionale icircn care electronii sunt
localizaţi icircntr-o regiune de dimensiuni microscopice
Aceste heterostructuri apar icircn cazul icircn care un semiconductor cu bandă interzisă mică
este intercalat icircntr-o structură ldquosandwichrdquo sau este icircnconjurat de un material cu bandă
interzisă largă Figura ilustrează heterostructurile 2D ((a) - gropile cuantice) 1D ((b) -
firele cuantice) şi 0D ((c) - punctele cuantice)
Figura 16 Incinta de epitaxie prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
(dupa DV Morgan et K Board [3])
Instalaţie de epitaxie moleculară
I DOMENIU DE UTILIZARE Echipamentul este destinat depunerii in vid inaintat prin tehnica de epitaxie moleculara de straturi subtiri de diverse materiale cum ar fi metale semicoductori oxizi molecule organice
II CARACTERISTICI TEHNICE SI DE PERFORMANTA (a) Caracteristicile tehnice continute in prezentul Caiet de sarcini sunt minimale obligatorii si
eliminatorii Ofertele care nu indeplinesc aceste cerinte sunt declarate neconforme (Art 36(2)a din HG 9252006)
(b) Principalele module ale instalatiei de epitaxie moleculara sunt
(i) Camera de depunere
(ii) Camera de introducere a probei (Fast Entry Chamber) (iii) Manipulatorul pentru proba
(iv) Celulele de efuzie (v) Sistemul pentru monitorizarea procesului RHEED (Refraction High Energy
Electron Diffraction)
(vi) Sistemul de pompe pentru asigurarea vidului (vii) Sistemul de monitorizarea grosimii startului depus
(viii) Sistemul de incalzire pentru degazare (bakeout) (ix) Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo (c) Echipamentul trebuie sa asigure o uniformitate a stratului depus mai buna de 1 la o
suprafata de depunere de 10 mm x 10 mm
1 Camera de depunere 11 Cerinte constructive
- material otel inoxidabil nemagnetic - forma si dimensiuni
(i) forma cilindrica cu diametrul intern minim de 250 mm
(ii) prevazuta cu un port (flansa) pentru manipulatorul de probe vertical (iii) flansa superioara de 12rdquo
(iv) partea inferioara prevazuta cu 7 porturi (flanse) pentru instalarea simultana a 7 celule de efuzie
(v) porturi suplimentare - 1 port pentru analizorul de masa de tip quadrupol si un port pentru
monitorizare flux fascicol (BFM) - 1 port pentru microbalanta cu cuart (QMB- Quartz Micro-Balance)
- 2 porturi pentru elipsometrie in situ
- 2 porturi pentru sistemul RHEED - 2 porturi laterale pentru vizualizarea probei in timpul transferului
acesteia fiecare echipat cu oblon (ldquoshutterrdquo) - 1 port pentru masurarea presiunii
- 1 port pentru ventilarea camerei echipat cu sistemul de valve - 1 port cu axa optica perpendiculara pe proba pentru masuratori
optice cu diametrul de cel putin 275rdquo 12 Dotata cu un sistem propriu ce permite racirea camerei cu azot lichid (contine traseele (ldquoshroudrdquo)
necesare pentru agentul de racire
13 Sa permita upgradarea sistemului cu (i) o camera de analiza (STM XPS) care se ataseaza direct la camera de depunere
(ii) un sistem de transfer direct al probei din camera de depunere in camera de analiza
2 Camera de introducere probe 21 Tip camera de introducere a probei de tip ldquoFast Entry Chamberrdquo (FEC) sau ldquoload lockrdquo astfel
incat sa nu fie necesara ventilarea camerei de depunere la introducerea probei 22 Echipata cu un transportor magnetic
23 Sa permita vidarea ei cu pompa turbomoleculara a sistemului de pompe (vi) 24 Dotata cu o valva de izolare fata de camera de depunere
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
- un atom cade icircntr-o gaura a reţelei şi stabileşte imediat legături suficient de
puternice pentru a rămacircne definitiv fixat icircn reţea (cazul B)
- un atom se agaţă de o treaptă a reţelei şi icircntr-o medie a cazurilor se fixează
icircn reţea (cazul C)
Figura 12 Mecanismele elementare ale creşterii epitaxiale
Atomii care ajung icircn găuri sau trepte ale reţelei se fixează icircn reţea
Analiza acestor mecanisme (prezentate aici icircntr-o manieră simplificată) arată că
icircn primul racircnd se vor umple găurile reţelei şi ca procesul de creştere a cristalului se
va face strat cu strat Aceasta se icircntacircmplă cu condiţia ca aportul de atomi din exterior
să fie bine dozat şi că aceşti atomi să aibă energie suficientă pentru a se deplasa la
suprafaţa cristalului pentru a ajunge icircn puncte icircn care se pot agăţa Icircndeplinirea
acestor condiţii va depinde de metoda utilizată
3 Metodele practice
Există icircn principal trei tipuri de metode practice
- epitaxia prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
- epitaxia icircn fază lichidă - LPE (Liquid Phase Epitaxy)
- epitaxia icircn fază de vapori - VPE (Vapor Phase Epitaxy)
Există utilaje specifice pentru fiecare din aceste tehnici
a) Epitaxia prin jet molecular (MBE)
Epitaxia cu fascicul molecular (MBE)
Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia sau mai
multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat monocristalin
icircncălzit A fost inventată la sfărşitul anilor 1960 la Bell Telephone Laboratories de
JRArthur şi Alfred Y Cho
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut) Cu cacirct viteza de creştere avută icircn vedere este mai mică cu atacirct vidul disponibil
trebuie să fie mai icircnaintat pentru a evita impurificarea cu elemente nedorite a
materialului depus
Icircn tehnicile MBE cu sursă solidă elemente (de exemplu galiu şi arseniu) icircn stare ultra-
pură sunt icircncălzite icircn celule de efuzie separate pacircnă la temperaturi de sublimare
Celulele de efuzie sunt confecţionate din materiale chimic inerte cu punct de topire
foarte ridicat Terminilogia utilizată icircn această tehnică (fascicul molecular) se explică
prin lipsa interacţiei icircntre atomii sau moleculele sublimate icircntre momentul vaporizării şi
momentul depunerii pe substratul-ţintă (drum liber mediu mai mare decacirct dimensiunile
caracteristicile ale incintei de proces) Compuşii se formează prin reacţie chimică icircn
momentul cristalizării (producacircnd de exemplu arseniura de galiu) Metoda a fost iniţial
icircnţeleasă ca un proces departe de echilibru caracterizabil doar prin studierea cineticii
reacţiilor specifice şi mai tacircrziu printr-un model termodinamic (bazat pe echilibru de
faze) ce a putut explica segregarea componentelor de bază şi impurităţilor
Prin reglajul celulelor de vaporizare se creează un jet de molecule icircn direcţia
substratului se pot realiza astfel strat cu strat structuri foarte complexe cum ar fi
super-reţele diode laser tranzistori HEMT Se obţine astfel o foarte mare precizie a
creşterii epitaxiale putacircndu-se realiza joncţiuni foarte abrupte dar procesul este foarte
lent şi nu poate fi aplicat decacirct unui singur substrat de fiecare dată Viteza de creştere
este de ordinul a 1 nmminut Tehnica aceasta este foarte costisitoare şi nu se aplică
decacirct pentru realizarea de dispozitive cu valoare adaugată mare
Acest sistem cu vid foarte avansat 10-10 Torr permite reglarea si masurarea
parametrilor in-situ (in timpul procesului) principalele metode de masurare necesitand
vid inaintat difractia de electroni spectroscopia Auger ESCA (XPS sau UPS) difractia
razelor X etc
Poate fi verificata astfel continuu calitatea retelei cristaline in formare in timpul cresterii
epitaxiale
Fig13 Schema instalaţiei de epitaxie cu fascicul molecular
Icircn timpul operării este utilizată tehnica RHEED (Reflection High Energy Electron
Diffraction) pentru monitorizarea creşterii straturilor (icircn configuraţii amorfe policristaline
sau epitaxiale) Controlul computerizat al obturatoarelor celulelor de efuzie permite un
excelent control al grosimilor straturilor cristalizate fiind comună chiar afirmaţia că
aceste grosimi sunt fracţionar atomice (icircn sensul că se pot depune straturi ldquorarerdquo care
icircntr-o evaluare bazată pe volum a grosimii conduc la dimensiuni mult sub-atomice)
Controlabilitatea extremă a metodei a făcut posibilă obţinerea nanostructurilor de tipul
gropilor cuantice multiple firelor cuantice şi punctelor cuantice Asemenea structuri sunt
azi parte componentă a dispozitivelor semiconductoare moderne incluzacircnd diodele
luminiscente şi laserele cu semiconductori
Icircn sistemele icircn care substratul trebuie răcit vidul ultra-icircnalt este menţinut printr-un
sistem de criopompe utilizacircnd nitrogen lichid şi gazos la temperatura de fierbere sub
presiune normală (77K) Există şi situaţii care cer icircncălzirea substratului sau rotirea sa
pentru uniformitatea depunerii
Epitaxia cu fascicul molecular este de asemenea utilizată pentru depunerea anumitor
tipuri de semiconductori organici şi icircn variante care includ surse gazoase icircn locul ce lor
solide Acestea din urmă apropie metoda de cea descrisă anterior cu depunere chimică
din stare de vapori
Nanostructurile semiconductoare se clasifica după dimensionalitate
gropi cuantice ndash nanostructuri bidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber perpendicular pe direcţia de creştere
fire cuantice ndash nanostructri unidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber numai pe o direcţie
puncte cuantice ndash nanostructuri zero-dimensionale icircn care electronii sunt
localizaţi icircntr-o regiune de dimensiuni microscopice
Aceste heterostructuri apar icircn cazul icircn care un semiconductor cu bandă interzisă mică
este intercalat icircntr-o structură ldquosandwichrdquo sau este icircnconjurat de un material cu bandă
interzisă largă Figura ilustrează heterostructurile 2D ((a) - gropile cuantice) 1D ((b) -
firele cuantice) şi 0D ((c) - punctele cuantice)
Figura 16 Incinta de epitaxie prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
(dupa DV Morgan et K Board [3])
Instalaţie de epitaxie moleculară
I DOMENIU DE UTILIZARE Echipamentul este destinat depunerii in vid inaintat prin tehnica de epitaxie moleculara de straturi subtiri de diverse materiale cum ar fi metale semicoductori oxizi molecule organice
II CARACTERISTICI TEHNICE SI DE PERFORMANTA (a) Caracteristicile tehnice continute in prezentul Caiet de sarcini sunt minimale obligatorii si
eliminatorii Ofertele care nu indeplinesc aceste cerinte sunt declarate neconforme (Art 36(2)a din HG 9252006)
(b) Principalele module ale instalatiei de epitaxie moleculara sunt
(i) Camera de depunere
(ii) Camera de introducere a probei (Fast Entry Chamber) (iii) Manipulatorul pentru proba
(iv) Celulele de efuzie (v) Sistemul pentru monitorizarea procesului RHEED (Refraction High Energy
Electron Diffraction)
(vi) Sistemul de pompe pentru asigurarea vidului (vii) Sistemul de monitorizarea grosimii startului depus
(viii) Sistemul de incalzire pentru degazare (bakeout) (ix) Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo (c) Echipamentul trebuie sa asigure o uniformitate a stratului depus mai buna de 1 la o
suprafata de depunere de 10 mm x 10 mm
1 Camera de depunere 11 Cerinte constructive
- material otel inoxidabil nemagnetic - forma si dimensiuni
(i) forma cilindrica cu diametrul intern minim de 250 mm
(ii) prevazuta cu un port (flansa) pentru manipulatorul de probe vertical (iii) flansa superioara de 12rdquo
(iv) partea inferioara prevazuta cu 7 porturi (flanse) pentru instalarea simultana a 7 celule de efuzie
(v) porturi suplimentare - 1 port pentru analizorul de masa de tip quadrupol si un port pentru
monitorizare flux fascicol (BFM) - 1 port pentru microbalanta cu cuart (QMB- Quartz Micro-Balance)
- 2 porturi pentru elipsometrie in situ
- 2 porturi pentru sistemul RHEED - 2 porturi laterale pentru vizualizarea probei in timpul transferului
acesteia fiecare echipat cu oblon (ldquoshutterrdquo) - 1 port pentru masurarea presiunii
- 1 port pentru ventilarea camerei echipat cu sistemul de valve - 1 port cu axa optica perpendiculara pe proba pentru masuratori
optice cu diametrul de cel putin 275rdquo 12 Dotata cu un sistem propriu ce permite racirea camerei cu azot lichid (contine traseele (ldquoshroudrdquo)
necesare pentru agentul de racire
13 Sa permita upgradarea sistemului cu (i) o camera de analiza (STM XPS) care se ataseaza direct la camera de depunere
(ii) un sistem de transfer direct al probei din camera de depunere in camera de analiza
2 Camera de introducere probe 21 Tip camera de introducere a probei de tip ldquoFast Entry Chamberrdquo (FEC) sau ldquoload lockrdquo astfel
incat sa nu fie necesara ventilarea camerei de depunere la introducerea probei 22 Echipata cu un transportor magnetic
23 Sa permita vidarea ei cu pompa turbomoleculara a sistemului de pompe (vi) 24 Dotata cu o valva de izolare fata de camera de depunere
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
minut) Cu cacirct viteza de creştere avută icircn vedere este mai mică cu atacirct vidul disponibil
trebuie să fie mai icircnaintat pentru a evita impurificarea cu elemente nedorite a
materialului depus
Icircn tehnicile MBE cu sursă solidă elemente (de exemplu galiu şi arseniu) icircn stare ultra-
pură sunt icircncălzite icircn celule de efuzie separate pacircnă la temperaturi de sublimare
Celulele de efuzie sunt confecţionate din materiale chimic inerte cu punct de topire
foarte ridicat Terminilogia utilizată icircn această tehnică (fascicul molecular) se explică
prin lipsa interacţiei icircntre atomii sau moleculele sublimate icircntre momentul vaporizării şi
momentul depunerii pe substratul-ţintă (drum liber mediu mai mare decacirct dimensiunile
caracteristicile ale incintei de proces) Compuşii se formează prin reacţie chimică icircn
momentul cristalizării (producacircnd de exemplu arseniura de galiu) Metoda a fost iniţial
icircnţeleasă ca un proces departe de echilibru caracterizabil doar prin studierea cineticii
reacţiilor specifice şi mai tacircrziu printr-un model termodinamic (bazat pe echilibru de
faze) ce a putut explica segregarea componentelor de bază şi impurităţilor
Prin reglajul celulelor de vaporizare se creează un jet de molecule icircn direcţia
substratului se pot realiza astfel strat cu strat structuri foarte complexe cum ar fi
super-reţele diode laser tranzistori HEMT Se obţine astfel o foarte mare precizie a
creşterii epitaxiale putacircndu-se realiza joncţiuni foarte abrupte dar procesul este foarte
lent şi nu poate fi aplicat decacirct unui singur substrat de fiecare dată Viteza de creştere
este de ordinul a 1 nmminut Tehnica aceasta este foarte costisitoare şi nu se aplică
decacirct pentru realizarea de dispozitive cu valoare adaugată mare
Acest sistem cu vid foarte avansat 10-10 Torr permite reglarea si masurarea
parametrilor in-situ (in timpul procesului) principalele metode de masurare necesitand
vid inaintat difractia de electroni spectroscopia Auger ESCA (XPS sau UPS) difractia
razelor X etc
Poate fi verificata astfel continuu calitatea retelei cristaline in formare in timpul cresterii
epitaxiale
Fig13 Schema instalaţiei de epitaxie cu fascicul molecular
Icircn timpul operării este utilizată tehnica RHEED (Reflection High Energy Electron
Diffraction) pentru monitorizarea creşterii straturilor (icircn configuraţii amorfe policristaline
sau epitaxiale) Controlul computerizat al obturatoarelor celulelor de efuzie permite un
excelent control al grosimilor straturilor cristalizate fiind comună chiar afirmaţia că
aceste grosimi sunt fracţionar atomice (icircn sensul că se pot depune straturi ldquorarerdquo care
icircntr-o evaluare bazată pe volum a grosimii conduc la dimensiuni mult sub-atomice)
Controlabilitatea extremă a metodei a făcut posibilă obţinerea nanostructurilor de tipul
gropilor cuantice multiple firelor cuantice şi punctelor cuantice Asemenea structuri sunt
azi parte componentă a dispozitivelor semiconductoare moderne incluzacircnd diodele
luminiscente şi laserele cu semiconductori
Icircn sistemele icircn care substratul trebuie răcit vidul ultra-icircnalt este menţinut printr-un
sistem de criopompe utilizacircnd nitrogen lichid şi gazos la temperatura de fierbere sub
presiune normală (77K) Există şi situaţii care cer icircncălzirea substratului sau rotirea sa
pentru uniformitatea depunerii
Epitaxia cu fascicul molecular este de asemenea utilizată pentru depunerea anumitor
tipuri de semiconductori organici şi icircn variante care includ surse gazoase icircn locul ce lor
solide Acestea din urmă apropie metoda de cea descrisă anterior cu depunere chimică
din stare de vapori
Nanostructurile semiconductoare se clasifica după dimensionalitate
gropi cuantice ndash nanostructuri bidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber perpendicular pe direcţia de creştere
fire cuantice ndash nanostructri unidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber numai pe o direcţie
puncte cuantice ndash nanostructuri zero-dimensionale icircn care electronii sunt
localizaţi icircntr-o regiune de dimensiuni microscopice
Aceste heterostructuri apar icircn cazul icircn care un semiconductor cu bandă interzisă mică
este intercalat icircntr-o structură ldquosandwichrdquo sau este icircnconjurat de un material cu bandă
interzisă largă Figura ilustrează heterostructurile 2D ((a) - gropile cuantice) 1D ((b) -
firele cuantice) şi 0D ((c) - punctele cuantice)
Figura 16 Incinta de epitaxie prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
(dupa DV Morgan et K Board [3])
Instalaţie de epitaxie moleculară
I DOMENIU DE UTILIZARE Echipamentul este destinat depunerii in vid inaintat prin tehnica de epitaxie moleculara de straturi subtiri de diverse materiale cum ar fi metale semicoductori oxizi molecule organice
II CARACTERISTICI TEHNICE SI DE PERFORMANTA (a) Caracteristicile tehnice continute in prezentul Caiet de sarcini sunt minimale obligatorii si
eliminatorii Ofertele care nu indeplinesc aceste cerinte sunt declarate neconforme (Art 36(2)a din HG 9252006)
(b) Principalele module ale instalatiei de epitaxie moleculara sunt
(i) Camera de depunere
(ii) Camera de introducere a probei (Fast Entry Chamber) (iii) Manipulatorul pentru proba
(iv) Celulele de efuzie (v) Sistemul pentru monitorizarea procesului RHEED (Refraction High Energy
Electron Diffraction)
(vi) Sistemul de pompe pentru asigurarea vidului (vii) Sistemul de monitorizarea grosimii startului depus
(viii) Sistemul de incalzire pentru degazare (bakeout) (ix) Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo (c) Echipamentul trebuie sa asigure o uniformitate a stratului depus mai buna de 1 la o
suprafata de depunere de 10 mm x 10 mm
1 Camera de depunere 11 Cerinte constructive
- material otel inoxidabil nemagnetic - forma si dimensiuni
(i) forma cilindrica cu diametrul intern minim de 250 mm
(ii) prevazuta cu un port (flansa) pentru manipulatorul de probe vertical (iii) flansa superioara de 12rdquo
(iv) partea inferioara prevazuta cu 7 porturi (flanse) pentru instalarea simultana a 7 celule de efuzie
(v) porturi suplimentare - 1 port pentru analizorul de masa de tip quadrupol si un port pentru
monitorizare flux fascicol (BFM) - 1 port pentru microbalanta cu cuart (QMB- Quartz Micro-Balance)
- 2 porturi pentru elipsometrie in situ
- 2 porturi pentru sistemul RHEED - 2 porturi laterale pentru vizualizarea probei in timpul transferului
acesteia fiecare echipat cu oblon (ldquoshutterrdquo) - 1 port pentru masurarea presiunii
- 1 port pentru ventilarea camerei echipat cu sistemul de valve - 1 port cu axa optica perpendiculara pe proba pentru masuratori
optice cu diametrul de cel putin 275rdquo 12 Dotata cu un sistem propriu ce permite racirea camerei cu azot lichid (contine traseele (ldquoshroudrdquo)
necesare pentru agentul de racire
13 Sa permita upgradarea sistemului cu (i) o camera de analiza (STM XPS) care se ataseaza direct la camera de depunere
(ii) un sistem de transfer direct al probei din camera de depunere in camera de analiza
2 Camera de introducere probe 21 Tip camera de introducere a probei de tip ldquoFast Entry Chamberrdquo (FEC) sau ldquoload lockrdquo astfel
incat sa nu fie necesara ventilarea camerei de depunere la introducerea probei 22 Echipata cu un transportor magnetic
23 Sa permita vidarea ei cu pompa turbomoleculara a sistemului de pompe (vi) 24 Dotata cu o valva de izolare fata de camera de depunere
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
Fig13 Schema instalaţiei de epitaxie cu fascicul molecular
Icircn timpul operării este utilizată tehnica RHEED (Reflection High Energy Electron
Diffraction) pentru monitorizarea creşterii straturilor (icircn configuraţii amorfe policristaline
sau epitaxiale) Controlul computerizat al obturatoarelor celulelor de efuzie permite un
excelent control al grosimilor straturilor cristalizate fiind comună chiar afirmaţia că
aceste grosimi sunt fracţionar atomice (icircn sensul că se pot depune straturi ldquorarerdquo care
icircntr-o evaluare bazată pe volum a grosimii conduc la dimensiuni mult sub-atomice)
Controlabilitatea extremă a metodei a făcut posibilă obţinerea nanostructurilor de tipul
gropilor cuantice multiple firelor cuantice şi punctelor cuantice Asemenea structuri sunt
azi parte componentă a dispozitivelor semiconductoare moderne incluzacircnd diodele
luminiscente şi laserele cu semiconductori
Icircn sistemele icircn care substratul trebuie răcit vidul ultra-icircnalt este menţinut printr-un
sistem de criopompe utilizacircnd nitrogen lichid şi gazos la temperatura de fierbere sub
presiune normală (77K) Există şi situaţii care cer icircncălzirea substratului sau rotirea sa
pentru uniformitatea depunerii
Epitaxia cu fascicul molecular este de asemenea utilizată pentru depunerea anumitor
tipuri de semiconductori organici şi icircn variante care includ surse gazoase icircn locul ce lor
solide Acestea din urmă apropie metoda de cea descrisă anterior cu depunere chimică
din stare de vapori
Nanostructurile semiconductoare se clasifica după dimensionalitate
gropi cuantice ndash nanostructuri bidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber perpendicular pe direcţia de creştere
fire cuantice ndash nanostructri unidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber numai pe o direcţie
puncte cuantice ndash nanostructuri zero-dimensionale icircn care electronii sunt
localizaţi icircntr-o regiune de dimensiuni microscopice
Aceste heterostructuri apar icircn cazul icircn care un semiconductor cu bandă interzisă mică
este intercalat icircntr-o structură ldquosandwichrdquo sau este icircnconjurat de un material cu bandă
interzisă largă Figura ilustrează heterostructurile 2D ((a) - gropile cuantice) 1D ((b) -
firele cuantice) şi 0D ((c) - punctele cuantice)
Figura 16 Incinta de epitaxie prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
(dupa DV Morgan et K Board [3])
Instalaţie de epitaxie moleculară
I DOMENIU DE UTILIZARE Echipamentul este destinat depunerii in vid inaintat prin tehnica de epitaxie moleculara de straturi subtiri de diverse materiale cum ar fi metale semicoductori oxizi molecule organice
II CARACTERISTICI TEHNICE SI DE PERFORMANTA (a) Caracteristicile tehnice continute in prezentul Caiet de sarcini sunt minimale obligatorii si
eliminatorii Ofertele care nu indeplinesc aceste cerinte sunt declarate neconforme (Art 36(2)a din HG 9252006)
(b) Principalele module ale instalatiei de epitaxie moleculara sunt
(i) Camera de depunere
(ii) Camera de introducere a probei (Fast Entry Chamber) (iii) Manipulatorul pentru proba
(iv) Celulele de efuzie (v) Sistemul pentru monitorizarea procesului RHEED (Refraction High Energy
Electron Diffraction)
(vi) Sistemul de pompe pentru asigurarea vidului (vii) Sistemul de monitorizarea grosimii startului depus
(viii) Sistemul de incalzire pentru degazare (bakeout) (ix) Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo (c) Echipamentul trebuie sa asigure o uniformitate a stratului depus mai buna de 1 la o
suprafata de depunere de 10 mm x 10 mm
1 Camera de depunere 11 Cerinte constructive
- material otel inoxidabil nemagnetic - forma si dimensiuni
(i) forma cilindrica cu diametrul intern minim de 250 mm
(ii) prevazuta cu un port (flansa) pentru manipulatorul de probe vertical (iii) flansa superioara de 12rdquo
(iv) partea inferioara prevazuta cu 7 porturi (flanse) pentru instalarea simultana a 7 celule de efuzie
(v) porturi suplimentare - 1 port pentru analizorul de masa de tip quadrupol si un port pentru
monitorizare flux fascicol (BFM) - 1 port pentru microbalanta cu cuart (QMB- Quartz Micro-Balance)
- 2 porturi pentru elipsometrie in situ
- 2 porturi pentru sistemul RHEED - 2 porturi laterale pentru vizualizarea probei in timpul transferului
acesteia fiecare echipat cu oblon (ldquoshutterrdquo) - 1 port pentru masurarea presiunii
- 1 port pentru ventilarea camerei echipat cu sistemul de valve - 1 port cu axa optica perpendiculara pe proba pentru masuratori
optice cu diametrul de cel putin 275rdquo 12 Dotata cu un sistem propriu ce permite racirea camerei cu azot lichid (contine traseele (ldquoshroudrdquo)
necesare pentru agentul de racire
13 Sa permita upgradarea sistemului cu (i) o camera de analiza (STM XPS) care se ataseaza direct la camera de depunere
(ii) un sistem de transfer direct al probei din camera de depunere in camera de analiza
2 Camera de introducere probe 21 Tip camera de introducere a probei de tip ldquoFast Entry Chamberrdquo (FEC) sau ldquoload lockrdquo astfel
incat sa nu fie necesara ventilarea camerei de depunere la introducerea probei 22 Echipata cu un transportor magnetic
23 Sa permita vidarea ei cu pompa turbomoleculara a sistemului de pompe (vi) 24 Dotata cu o valva de izolare fata de camera de depunere
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
Nanostructurile semiconductoare se clasifica după dimensionalitate
gropi cuantice ndash nanostructuri bidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber perpendicular pe direcţia de creştere
fire cuantice ndash nanostructri unidimensionale icircn care electronii se deplasează
liber numai pe o direcţie
puncte cuantice ndash nanostructuri zero-dimensionale icircn care electronii sunt
localizaţi icircntr-o regiune de dimensiuni microscopice
Aceste heterostructuri apar icircn cazul icircn care un semiconductor cu bandă interzisă mică
este intercalat icircntr-o structură ldquosandwichrdquo sau este icircnconjurat de un material cu bandă
interzisă largă Figura ilustrează heterostructurile 2D ((a) - gropile cuantice) 1D ((b) -
firele cuantice) şi 0D ((c) - punctele cuantice)
Figura 16 Incinta de epitaxie prin jet molecular - MBE (Molecular Beam Epitaxy)
(dupa DV Morgan et K Board [3])
Instalaţie de epitaxie moleculară
I DOMENIU DE UTILIZARE Echipamentul este destinat depunerii in vid inaintat prin tehnica de epitaxie moleculara de straturi subtiri de diverse materiale cum ar fi metale semicoductori oxizi molecule organice
II CARACTERISTICI TEHNICE SI DE PERFORMANTA (a) Caracteristicile tehnice continute in prezentul Caiet de sarcini sunt minimale obligatorii si
eliminatorii Ofertele care nu indeplinesc aceste cerinte sunt declarate neconforme (Art 36(2)a din HG 9252006)
(b) Principalele module ale instalatiei de epitaxie moleculara sunt
(i) Camera de depunere
(ii) Camera de introducere a probei (Fast Entry Chamber) (iii) Manipulatorul pentru proba
(iv) Celulele de efuzie (v) Sistemul pentru monitorizarea procesului RHEED (Refraction High Energy
Electron Diffraction)
(vi) Sistemul de pompe pentru asigurarea vidului (vii) Sistemul de monitorizarea grosimii startului depus
(viii) Sistemul de incalzire pentru degazare (bakeout) (ix) Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo (c) Echipamentul trebuie sa asigure o uniformitate a stratului depus mai buna de 1 la o
suprafata de depunere de 10 mm x 10 mm
1 Camera de depunere 11 Cerinte constructive
- material otel inoxidabil nemagnetic - forma si dimensiuni
(i) forma cilindrica cu diametrul intern minim de 250 mm
(ii) prevazuta cu un port (flansa) pentru manipulatorul de probe vertical (iii) flansa superioara de 12rdquo
(iv) partea inferioara prevazuta cu 7 porturi (flanse) pentru instalarea simultana a 7 celule de efuzie
(v) porturi suplimentare - 1 port pentru analizorul de masa de tip quadrupol si un port pentru
monitorizare flux fascicol (BFM) - 1 port pentru microbalanta cu cuart (QMB- Quartz Micro-Balance)
- 2 porturi pentru elipsometrie in situ
- 2 porturi pentru sistemul RHEED - 2 porturi laterale pentru vizualizarea probei in timpul transferului
acesteia fiecare echipat cu oblon (ldquoshutterrdquo) - 1 port pentru masurarea presiunii
- 1 port pentru ventilarea camerei echipat cu sistemul de valve - 1 port cu axa optica perpendiculara pe proba pentru masuratori
optice cu diametrul de cel putin 275rdquo 12 Dotata cu un sistem propriu ce permite racirea camerei cu azot lichid (contine traseele (ldquoshroudrdquo)
necesare pentru agentul de racire
13 Sa permita upgradarea sistemului cu (i) o camera de analiza (STM XPS) care se ataseaza direct la camera de depunere
(ii) un sistem de transfer direct al probei din camera de depunere in camera de analiza
2 Camera de introducere probe 21 Tip camera de introducere a probei de tip ldquoFast Entry Chamberrdquo (FEC) sau ldquoload lockrdquo astfel
incat sa nu fie necesara ventilarea camerei de depunere la introducerea probei 22 Echipata cu un transportor magnetic
23 Sa permita vidarea ei cu pompa turbomoleculara a sistemului de pompe (vi) 24 Dotata cu o valva de izolare fata de camera de depunere
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
Instalaţie de epitaxie moleculară
I DOMENIU DE UTILIZARE Echipamentul este destinat depunerii in vid inaintat prin tehnica de epitaxie moleculara de straturi subtiri de diverse materiale cum ar fi metale semicoductori oxizi molecule organice
II CARACTERISTICI TEHNICE SI DE PERFORMANTA (a) Caracteristicile tehnice continute in prezentul Caiet de sarcini sunt minimale obligatorii si
eliminatorii Ofertele care nu indeplinesc aceste cerinte sunt declarate neconforme (Art 36(2)a din HG 9252006)
(b) Principalele module ale instalatiei de epitaxie moleculara sunt
(i) Camera de depunere
(ii) Camera de introducere a probei (Fast Entry Chamber) (iii) Manipulatorul pentru proba
(iv) Celulele de efuzie (v) Sistemul pentru monitorizarea procesului RHEED (Refraction High Energy
Electron Diffraction)
(vi) Sistemul de pompe pentru asigurarea vidului (vii) Sistemul de monitorizarea grosimii startului depus
(viii) Sistemul de incalzire pentru degazare (bakeout) (ix) Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo (c) Echipamentul trebuie sa asigure o uniformitate a stratului depus mai buna de 1 la o
suprafata de depunere de 10 mm x 10 mm
1 Camera de depunere 11 Cerinte constructive
- material otel inoxidabil nemagnetic - forma si dimensiuni
(i) forma cilindrica cu diametrul intern minim de 250 mm
(ii) prevazuta cu un port (flansa) pentru manipulatorul de probe vertical (iii) flansa superioara de 12rdquo
(iv) partea inferioara prevazuta cu 7 porturi (flanse) pentru instalarea simultana a 7 celule de efuzie
(v) porturi suplimentare - 1 port pentru analizorul de masa de tip quadrupol si un port pentru
monitorizare flux fascicol (BFM) - 1 port pentru microbalanta cu cuart (QMB- Quartz Micro-Balance)
- 2 porturi pentru elipsometrie in situ
- 2 porturi pentru sistemul RHEED - 2 porturi laterale pentru vizualizarea probei in timpul transferului
acesteia fiecare echipat cu oblon (ldquoshutterrdquo) - 1 port pentru masurarea presiunii
- 1 port pentru ventilarea camerei echipat cu sistemul de valve - 1 port cu axa optica perpendiculara pe proba pentru masuratori
optice cu diametrul de cel putin 275rdquo 12 Dotata cu un sistem propriu ce permite racirea camerei cu azot lichid (contine traseele (ldquoshroudrdquo)
necesare pentru agentul de racire
13 Sa permita upgradarea sistemului cu (i) o camera de analiza (STM XPS) care se ataseaza direct la camera de depunere
(ii) un sistem de transfer direct al probei din camera de depunere in camera de analiza
2 Camera de introducere probe 21 Tip camera de introducere a probei de tip ldquoFast Entry Chamberrdquo (FEC) sau ldquoload lockrdquo astfel
incat sa nu fie necesara ventilarea camerei de depunere la introducerea probei 22 Echipata cu un transportor magnetic
23 Sa permita vidarea ei cu pompa turbomoleculara a sistemului de pompe (vi) 24 Dotata cu o valva de izolare fata de camera de depunere
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
(i) forma cilindrica cu diametrul intern minim de 250 mm
(ii) prevazuta cu un port (flansa) pentru manipulatorul de probe vertical (iii) flansa superioara de 12rdquo
(iv) partea inferioara prevazuta cu 7 porturi (flanse) pentru instalarea simultana a 7 celule de efuzie
(v) porturi suplimentare - 1 port pentru analizorul de masa de tip quadrupol si un port pentru
monitorizare flux fascicol (BFM) - 1 port pentru microbalanta cu cuart (QMB- Quartz Micro-Balance)
- 2 porturi pentru elipsometrie in situ
- 2 porturi pentru sistemul RHEED - 2 porturi laterale pentru vizualizarea probei in timpul transferului
acesteia fiecare echipat cu oblon (ldquoshutterrdquo) - 1 port pentru masurarea presiunii
- 1 port pentru ventilarea camerei echipat cu sistemul de valve - 1 port cu axa optica perpendiculara pe proba pentru masuratori
optice cu diametrul de cel putin 275rdquo 12 Dotata cu un sistem propriu ce permite racirea camerei cu azot lichid (contine traseele (ldquoshroudrdquo)
necesare pentru agentul de racire
13 Sa permita upgradarea sistemului cu (i) o camera de analiza (STM XPS) care se ataseaza direct la camera de depunere
(ii) un sistem de transfer direct al probei din camera de depunere in camera de analiza
2 Camera de introducere probe 21 Tip camera de introducere a probei de tip ldquoFast Entry Chamberrdquo (FEC) sau ldquoload lockrdquo astfel
incat sa nu fie necesara ventilarea camerei de depunere la introducerea probei 22 Echipata cu un transportor magnetic
23 Sa permita vidarea ei cu pompa turbomoleculara a sistemului de pompe (vi) 24 Dotata cu o valva de izolare fata de camera de depunere
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
3 Manipulator pentru proba 31 Destinat manipularii probelor cu dimensiunea maxima de 10x10 mm
32 Asigura deplasarea probei pe x si y cu minim plusmn 8 mm si pe Z cu minim 100 mm 33 Asigura rotatia probei cu 360o
34 Echipat cu sistem de incalzire radiativa a probei de tip PBN (Pyrolytic Boron Nitride) cu sonda de temperatura care asigura incalzirea probei pana la temperatura de minim 900oC
35 Sa permita upgradarea pentru (i) racire cu azot lichid (ii) incalzire pana la temperaturi de minim 1400oC
36 Sa fie echipat cu un ldquoshutterrdquo
4 Celule de efuzie (evaporatoare) 41 Echipamentul trebuie sa fie echipat cu 3 celule de efuzie una pentru Ga una pentru Au si una
pentru materiale organice
42 Racirea celulelor de efuzie sa fie asigurata de o unitate de racire cu apa in circuit inchis 43 Cablurile de alimentare si masurare a temperaturii celulelor sa suporte procesul de ldquobakeoutrdquo
44 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba un filament de incalzire din Ta si un creuzet din PBN (ldquoPyrolitic Boron Nitriderdquo) cu volumul de minim 10 cm3
45 Fiecare celula de efuzie trebuie sa aiba propiul dispozitiv integrat ce permite racirea cu apa manta canale de curgere si ldquoshutterrdquo
46 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Ga - este de tip Knudsen
- echipata cu filament dublu cu 2 controlere de temperatura PID 2 surse de tensiune si un
termocuplu - temperatura maxima de operare ge 14000 C 47 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru Au
- echipata cu propriul controler de temperatura PI propria sursa de tensiune si un termocuplu
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
- temperatura maxima de operare ge 14000 C 48 Caracteristici specifice pentru celula de efuzie pentru materiale organice
- echipat cu propriul controler de temperatura PID propria sursa de tensiune si termocuplu - domeniu de temperatura (15 ndash 350)o C
- asigura un control imbunatatit al temperaturii chiar si la temperaturi sub 1500 C prin tehnologia de bdquothermal conduction coolingrdquo ce foloseste metal lichid
5 Sistemul RHEED pentru operare in sitursquorsquo 51 Trebuie sa fie compus din
(i) sursa de electroni cu bdquobeam blankingrdquo (ii) ecran cu port de vizualizare
(iii) bdquoshutterrdquo pentru portul de vizualizare (iv) camera CCD
(v) computer dedicat (vi) software dedicat
52 Caracteristici sursa de electroni - domeniul de tensiuni de accelerare (500eV - 30keV)
- curentul de fascicol minim 100 μA
- dimensiunea fascicolului le 50 μm - distanta de lucru in domeniul (50 ndash 750) mm
- intervalul de deflexie (-15 - + 15)o - temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
53 Caracteristici computer - procesor Intelreg Coretrade i3-2120 (330 GHz cache de 3 MB
- memorie RAM 2 GB DDR3 1333 MHz - unitate disc interna SATA 2 GB DDR3 1333 MHz - grafica AMD Radeon HD 6450 (512 MB)
- interfata retea Ethernet Intel 82579LM Gigabit ndash sau echivalent
- sistem de operare instalat Windowsreg 7 Professional32 biti
- DVD writer mouse si tastatura wireless - monitor LCD cu ecran de 22rsquorsquo
54 Caracteristici software
- afiseaza imaginile in timp real - asigura atat captura uni-cadrursquorsquo cat si captura multi-cadrursquorsquo
- asigura medierea si integrarea cadrelor inregistrate - asigura ajustarea dinamica a luminozitatii si contrastului imaginilor inregistrate
- asigura efectuareaa substractiei fondului de imagine (backgroundrdquo) - asigura exportul imaginilor atat ca fisiere BMP scat si ca fisiere JPEG
- calculeaza si afiseaza profile dinamice in orice directie - calculeaza si afiseaza oscilatia intensiatii spotului luminos in cel putin 6 pozitii in timp
real
6 Sistem de asigurare a vidului 61 Trebuie sa asigure un vacuum de cel putin 110-10 mbar fara utilizarea racirii cu azot lichid 62 Trebuie sa contina
- o pompa fara ulei cu diafragma cu un debit de cel putin 4m3 h - o pompa turbomoleculara cu un debit de cel putin 265 ls
- o pompa ionica (ldquoion getter pumprdquo) cu un debit de cel putin 230 ls - o pompa cu sublimare cu titan cu un debit de cel putin 1000 ls
63 Pompa fara ulei si pompa turbomoleculara trebuie sa fie izolate de camera de depunere printr-o valva de izolare cu control pneumatic
64 Sistemul trebuie sa fie echipat cu o sonda ionica de masurare a vidului in camera de depunere
65 Intreg sistemul de asigurare a vidului sa fie instalat pe un suport (cadru) dedicat
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
7 Sistemul de monitorizare a grosimii straturilor depuse 71 Deplasare pe axa Z minim 50mm 72 Sa fie echipat cu o unitate de racire cu apa
73 Sa fie echipat cu un controler a vitezei de depunere cu urmatoarele caracteristici - domeniu de masura minim (0 ndash 500) kA0 echivalent aluminiu
- realizeaza minim 4 masuratorisecunda - asigura o rezolutie a grosimii de cel putin 1 A0
- asigura o rezolutie temporala de cel putin 01 A0secunda
- asigura o acuratete la nivelul de +- 05 din grosime - permite memorarea parametrilor de calibrare pentru cel putin 9 materiale
- minim 4 intrari si 4 relee de iesire
8 Sistem de incalzire pentru degazare (bakeoutrdquo) 81 Trebuie sa contina
(i) sistem acoperire (ii) sistem de incalzire cu ventilatoare
(iii) controler programabil pentru procesul de incalzire (iv) controler vacuum
82 Temperatura de ldquobakeoutrdquo minim 250oC
9 Elipsometrul spectroscopic pentru masuratori in siturdquo 91 Elipsometru de tip spectroscopic echipat cu un sistem de vizualizare ce ofera in timp real imagini ale probei si ale locului exact al masuratorii
92 Destinat aplicatiilor pe filme subtiri trebuie sa fie capabil sa efectueaze urmatoarele tipuri de masuratori
- grosimi a filmelor depuse - constantele optice (n k)
- gradientul
- anizotropia - depolarizarea
- optical band gaprdquo 93 Trebuie sa fie echipat cu un sistem motorizat de dimensionare a spotului luminos ce pune la
dispozitie cel putin 7 valori diferite ale acestuia 94 Trebuie sa fie echipat cu un sistem de detectie rapid cu camera CCD ce colecteaza informatia
spectroscopica pe intregul spectru in mai putin de 2 secunde 95 Domeniu spectral (450 ndash 1000) nm
96 Rezolutie spectrala mai buna de 3nm 97 Timp de masura reglabil in intervalul (1 ndash 10) s pentru achizitii in timp real si achizitii
cumulative
98 Trebuie sa permita instalerea pe flansele special prevazute pe camera de depunere 99 Se livreaza impreuna cu proba de referinta SiSiO2 si proba de calibrare din Al depus pe substrat
de siliciu 910 Trebuie sa fie echipat cu un stand pentru masuratori ex-situ
911 Se livreaza cu un computer si monitor de min 22rsquorsquo 912 Se livreaza cu minim 2 licente software dedicat pentru
- achizitii date - modelari elispometrice
- calibrare automata
- autodiagnostic
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
De ce anume FeSI
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
Concluzie
Icircn aceasta lucrare de laborator am facut cunoştinţă cu o metodă de producerii a
elementelor active pe baza semiconductorilor metodă care se numeşte Epitaxia
moleculară Este o metodă de creştere epitaxială implicacircnd interacţia chimică a unuia
sau mai multor fascicule atomice sau moleculare cu suprafaţa unui substrat
monocristalin icircncălzit
Epitaxia cu fascicul molecular se produce icircn vid icircnalt sau icircn ultra-icircnalt (10-8Pa) Cea mai
importantă caracteristică a tehnicii este rata foarte mică de creştere (icircntre 1 şi 300nm pe
minut)
