分子束外延（MBE）设备原理

知识星球（星球名：芯片制造与封测社区）里的学员问：分子束外延（MBE）设备复杂吗，有什么特点？为什么叫分子束呢？

 什么是外延？外延就是在单晶衬底上再生长出一层单晶膜层。

  外延的种类有哪些？VPE,LPE,SPE,MoCVD，分子束外延(MBE)

 MBE设备原理？

如上图，是一个典型的分子束外延设备图，

1. To buffer chamber

是一个在生长室（growth chamber）与外部环境之间起到过渡作用的腔室，进行样品的预热，转移等

2. Ionization gauge

电离规，用于测量生长室内的真空度。它通过电离室内的少量气体分子来测定真空度。

3. RHEED screen/RHEED gun

反射高能电子衍射，一个是发射枪，一个是显示屏幕。显示屏幕用来显示电子衍射图样的。通过图样可以得到生长中的晶体薄膜的表面结构信息，实时监控薄膜生长质量和结构。

4. Mass spectrometer

质谱仪，用来分析和监测生长过程中的分子束组成。它可以精确地测定不同分子束的质量，从而控制生长过程中的材料组成。5，Heating Coils加热线圈，用于加热源材料
6，Beam Flux Monitor
束流监控器，监控分子束流的强度。

7. Effusion cell

源池，用来加热固体源材料，形成分子束。在装载过程中，通过缓冲室（buffer chamber）转移晶圆，以防止真空室内的真空被破坏。不同的固体源材料放置在分子束源池中，加热至蒸发状态形成分子束。分子束在超高真空中打到加热的基底上，分子（原子）在基底表面吸附、迁移、成核和生长。生长过程中用RHEED，Beam Flux Monitor，Ionization gauge等监控膜层，环境信息，以形成高质量的薄膜。

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