이빔으로 보론을 증착하는 경우 적합한 라이너는?

이빔으로 보론을 증착하는 경우 증착은 꽤 잘 되는 물질로 알려져 있습니다.

가장 무난하게 사용 가능한 도가니의 재질은 카본으로 알려져 있으며,
메이저 제조사의 가이드를 보면 그라파이트 라이너를 사용하면 된다고 되어 있습니다.


컨테미네이션 되면서 카바이드가 생성되는 문제가 있습니다.

소스의 양을 65%~70%정도로 유지해주면서, 스윕을 적절하게 해주어야 문제가 발생하지 않습니다.

증착을 하면서 소스를 파고드는 특성이 있기 때문에, 넓은 부분을 고르게 스윕해주어야 합니다.

BN 써멀 보트로 알루미늄 증착을 하는 경우

 써멀 시스템으로 알루미늄을 증착 하면서 가장 문제가 되고, 문의 하는 것이 적절한 써멀 보트가 어떤것인가 입니다.

 보통 사용되는 텅스텐 보트는 1번 이상 사용하기 어렵습니다. 알루미늄이 반응성이 좋아서 텅스텐 보트와 합금이 되어 버리기 때문입니다.
 그래서, 끊어져 버리면서 재사용이 어렵고, 끊어지지 않은 상태에서 여러번 사용하려고 하면, 재현성 문제와, 박막의 특성 문제가 발생하게 됩니다. 심지어, 박막이 검은색으로 증착 되는 경우도 있습니다.

 그래서 알루미늄을 증착 할 때는 BN 보트를 사용하는 것이 좋습니다.

 BN 보트의 경우에는 합금으로 발생하는 문제가 없고, 금속 박막 증착에서 중요한 빠른 속도의 안정적인 알루미늄 증착이 가능합니다.
 보통 금속 박막은 빠른 증착 속도로 증착을 해야 공정이 진행되면서 발생하는 써멀스트레스의 문제가 없어질 가능성이 높아집니다. 특히 알루미늄의 경우에는 챔버의 온도가 올라가면서 아웃개싱이 발생하게 되고, 그로인해 알루미늄과 산소의 반응이 발생하는 문제가 있을 수 있습니다.

 이러한 문제는 원하는 박막의 특성을 얻을 수 없게 합니다.
 문제의 발생을 가장 쉽게 확인 할 수 있는 것이 알루미늄 박막의 색입니다. 보통 검은색의 박막이 증착 되거나, 일정 증착 두께가 넘어가면서 뿌연 알루미늄이 증착되는 현상이 발생하게 됩니다.

 BN 보트는 합금으로 발생하는 문제가 없기 때문에, 자동으로 알루미늄 증착을 하는 시스템은 될 수 있으면, BN 보트를 사용해 주는 것이 좋습니다. 소스의 양도 합금으로 버리는 것이 없기 때문에 일정하게 제어가 가능하고, 증착 속도 역시 조절이 용이합니다.

 BN써멀 보트를 선택하면서 주의 할 것이 있습니다. 써멀용 BN 보트는 순수한 BN이 아니라는 것입니다. 일반적으로 BN에, TiB2, AlN을 혼합하여 고온 고압(2000도 이상, 300bar)에서 핫프레스 소결시켜 만들게 됩니다.

 BN보트 가열에 필요한 파워는 보통 텅스텐 보트와 크게 차이는 없습니다. 10V, 300~350A 정도면 충분히 가열하고, 증착 할 수 있는 파워입니다. 물론 제조사마다 혼합비가 달라서 그런지 파워를 특정지을 수는 없습니다.
 그리고, 2성분 보트와 3성분 보트의 특성이 다르기 때문에 적절한 보트를 선택하는 것이 필요합니다.

 BN 보트로 증착을 하기전에 충분한 예열을 해주는 것이 좋습니다. 충분히 예열을 해주면서 아웃개싱을 해주어야 증착 하면서 발생하는 변색 문제를 해결 할 수 있습니다.

 알루미늄이 없는 상태로 가열을 해주고, 이때의 진공도를 확인해 줍니다.
 보통 정상적인 상태의 증착 속도 1A/sec 정도면 E-6 Torr 정도의 진공도이하에서 증착을 해주어야 질 좋은 박막을 얻을 수 있습니다.

Evaporation과 Sputtering 박막의 일반적인 차이점

Evaporation

1) 낮은 에너지(0.1 eV 이하)
2) High Vacuum 공정에 따른 방향성이 좋다
3) Lift-Off 에 적합하다.
4) 박막의 순도가 좋다.
5) 균일도 확보가 비교적 어렵다.
6) 증착속도의 조절이 비교적 어렵다.
-------------------------------------------
Sputtering

1) 높은에너지(1~10eV)
2) 박막이 치밀하다.
3) Grain Size가 작다.
4) Adhesion이 좋다.
5) Low Vacuum 공정에 따른 방향성이 나쁘다.
6) Step-coverage가 좋다.
7) 박막에 이온 충격으로 인한 스트레스가 발생한다.
8) 균일도 확보가 비교적 쉽다.
9) 증착 속도 조절이 비교적 쉽다.
-------------------------------------------