epitaxy 에피택시 3 - 공정 방식 VPE, MBE, LPE

들어가는 글

앞선 포스팅에서 에피택시에 관한 기본적인 개념을 소개했다. 이번 포스팅에서는 에피택셜 박막을 형성하는 세 가지 방식인 VPE, MBE, LPE에 관해 알아보겠다. 그전에 epitaxy에 관해 작성한 시리즈 글들을 보고 오시길 추천한다.

epitaxy 에피택시 1 - 개념

epitaxial layer 에피택셜 박막 형성 방식

에피택셜 박막을 형성하는 방법에는 크게 LPE, MBE, VPE 3가지 방식이 있다. 각 방식에 관해 알아보도록 하겠다.

Liquid phase epitaxy (LPE)

에피택셜 박막을 형성하는 첫번째 방식으로는 LPE, Liquid phase epitaxy 방식이 있다. 말 그대로 유체 상태에서 에피택셜 박막을 형성하는 방식이다. 첫 번째 방식은 혼합물이 낮은 용융점 (=녹는점)을 가진다는 특징을 이용한다. 공정이 진행되는 방식은 wafer ingot을 만드는 초크랄스키 방법과 유사하다. seed crystal을 화합물 반도체 혼합 용액 속에 담근 후 서서히 위로 들어 올려 냉각하면서 성장시킨다.

Molecular beam epitaxy (MBE)

에피택셜 박막을 형성하는 두번째 방식으로는 MBE, Molecular beam epitaxy 방식이 있다. 말 그대로 분자를 beam으로 쏴서 에피택셜 박막을 형성하는 방식이다. 기판 표면에 beam을 쏴서 기판 위에 화학반응을 일으켜 원하는 물질로 구성된 에피택셜 박막을 형성한다. 장점으로는 기판을 저온상태에 두고 공정을 진행할 수 있다는 점과, 형성할 에피택셜 박막의 조성 및 성분비를 정밀하게 제어 가능하다는 점이 있다. 반면 단점으로는 장비가 고가라는 점이 있다.

Vapor phase epitaxy (VPE)

Vapor phase epitaxy 장비 모습

에피택셜 박막을 형성하는 세번째 방식으로는 VPE, Vapor phase epitaxy 방식이 있다. 이 방식이 가장 일반적이고 대표적인 방식이다. 이름을 보면 CVD와 PVD가 떠오를 것이다. 이 방식은 CVD 방식과 유사하다고 보면 된다. chamber 챔버에 기판을 넣고 챔버의 온도를 높여 gas의 화학반응을 통해 에피택셜 박막을 형성하는 방식이다. 챔버와 기판은 800~1100℃에 달하는 고온으로, 챔버의 외벽은 저온으로 진행된다.