The requested equipment consists of a molecular beam

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Components for molecular beam epitaxy deposition
TECHNICAL DESCRIPTION
The requested equipment consists of a set of components for evaporation of Silicon,
Germanium and dopants of silicon to be integrated in a molecular beam epitaxy (MBE)
ultra-high –vacuum (UHV) chamber.
TECHNICAL DESCRIPTION
A.General
The requested equipment consists of:
- An UHV electron gun (e-gun) for silicon (Si) deposition, including power supplies
and cables, flux shutter
- A high capacity effusion cell for Germanium (Ge) deposition, including power
supplies and cables, flux shutter
- One high temperature effusion cell for Boron (B) doping of the silicon/germanium
layers, including power supplies, cables and flux shutter.
- A software/hardware set-up to control the operation of the MBE deposition
process
These components will be integrated in MBE chamber, which is capable of processing
single silicon wafers with diameter up to 8”. The substrate position during growth is
horizontal and facing-down.
The requested specifications of the various items are detailed in the following sections:
B1. One UHV electron gun for silicon deposition
The electron gun must be fully UHV compatible to operate down to the 10-11 torr range
and bake-able at 200°C. Construction materials, especially those at high temperature
should be of low vapour pressure and minimum outgassing rate, and adapted to
deposition of ultra pure silicon layers.
The electron-gun will be horizontally mounted on a DN200CF flange. The distance from
flange to center of the crucible is about 450 mm (exact value to be specified by the
customer if purchased) and the vertical distance between egun flange axis and substrate
growth position is about 500mm (exact value to be specified by the customer if
purchased).
The e-gun must be of robust and highly reliable construction and designed for easy
maintenance, in particular for filament exchange. A frame guide for easy
loading(unloading) into(from) the vacuum chamber of the e-gun must be also provided.
Electron emitter design must be of the hidden filament type (270° beam deflection) to
avoid electron bombardment effects on the substrate.
The e-gun must be of single hearth type, with water cooled hearth of capacity in the
range of 100cc. An ultra-high purity (wafer-grade) silicon charge fitting the hearth must
be provided. The e-gun should include permanent magnets and X-Y coil sweeps to insure
safe and accurate beam positioning.
The power supplies necessary to operate the e-gun must be supplied: High Voltage and
filament power supplies and sweep controller with the following specifications:
- High voltage power unit: solid state type, output power range from 0 to about 5kW;
output voltage 0-10kV continuously variable, voltage regulation<± 0.25%, ripple< 1%
rms; fast response time/arc recovery - Source filament power: emission regulation<±1%
- Programmable X-Y sweep controller, with selectable sweeping patterns. Full remote
control and monitoring capability and handheld remote control for the power and
sweeper controllers are requested
All necessary connecting cables must be provided (length ~8 meters)

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An electropneumatic linear shutter (to be mounted on a flange belonging to the host
chamber, the mounting flange is NW100CF) has to be provided for flux shuttering. For
this linear drive, a magnetically coupling fast action is requested, with a linear travel of
about 100 mm. The shutter blade has to be made of Tantalum
A corresponding shutter controller with computer remote control operation and
monitoring must be provided. Note that this shutter controller has to include several
other channels (at least 8) so that it can be used for control of the shutters of the cells
described below and of future components.
B2. One high capacity effusion germanium cell
The effusion cell for germanium evaporation (for layer growth applications) must be of
the single filament type provided with a 200 cc pyrolithic boron nitride (PBN) crucible.
Design and material construction of the cell must ensure high stabilitity, cleanliness and
reduced outgassing of the cell. Continuous operation at temperature up to 1400°C and
outgassing temperature up to 1600°C are requested. Temperature measurements will
have to be performed by a C-type thermocouple located at the crucible bottom.
The cell must include an integral water cooling shroud (seamless in vacuum)
Mounting flange will be of DN100CF type, the cell will be oriented at an angle about 45°
on the host chamber. The in vacuum length will be about 350 mm and top of the
crucible-substrate distance is about 350mm (exact dimensions to be specified by the
customer when ordering).
Resulting uniformity of the deposition on an 8” substrate must be within ≤± 1.5%,
excluding 5 mm from the wafer edges is acceptable as regards uniformity consideration.
DC power supply for operating the cell, including a PID temperature controller, and
corresponding bakeable cables (length ~8m) must be provided. Digital and remote
control capability is requested.
Operation temperature stability of the cell must be <±0.1°C, in the whole range of
temperature (200°-1400°).
An electropneumatic linear shutter (to be mounted on a flange belonging to the host
chamber, the mounting flange being NW100CF) has to be provided for flux shuttering.
For this linear drive, a magnetically coupling fast action is requested, with a linear travel
of about 100mm (exact dimensions to be given by the customer). The shutter blade has
to be made of Tantalum.
A corresponding shutter controller with computer remote control operation and
monitoring must be provided (see note at the end of section B1)
B3. One high temperature Boron dopant cell
The effusion cell for boron evaporation (for doping of silicon applications) must be of the
single filament type provided with a pyrolithic graphite (PG) crucible, with capacity
≥25cc. Design and material construction of the cell must ensure high stability,
cleanliness and reduced outgassing of the cell. Continuous operation at temperature up
at least to 1900°C and outgassing temperature up to at least 2000°C are requested.
Temperature measurements will have to be performed by a C-type thermocouple located
at the crucible bottom.
The cell must include an integral water cooling shroud (seamless in vacuum).
Mounting flange will be of DN100CF type, the cell will be oriented at an angle about 45°
on the host chamber. The in vacuum length will be about 230 mm and top of the
crucible-substrate distance about 350mm (exact dimensions to be specified by the
customer if purchased).
Resulting uniformity of the deposition on a 8” substrate must be within ± 1.5%,
excluding 5 mm from the wafer edges is acceptable as regards uniformity consideration.
DC power supply for operating the cell, including a PID temperature controller, and
corresponding bakeable cables (length ~8m) must be provided. Digital and remote
control capability is requested.
Operation temperature stability of the cell must be <±0.1°C, in the whole range of
temperature (200°-2000°).

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An electropneumatic linear shutter (to be mounted on a flange belonging to the host
chamber, the mounting flange being NW100CF) has to be provided for flux shuttering.
For this linear drive, a magnetically coupling fast action is requested, with a linear travel
of about 100mm (exact dimensions to be given by the customer). The shutter blade has
to be made of Tantalum.
A corresponding shutter controller with computer remote control operation and
monitoring must be provided (see note at the end of section B1).
B4. MBE Software/Hardware control
It is requested a software/hardware system allowing computer control and monitoring of
the equipment described above: cells, eguns and corresponding shutters and power
supplies. Also integrated signals from future cells or eguns or other typical MBE
components (substrate manipulator temperature and rotation, pressure gauges, quartz
monitor or other rate controllers or additional feedback signals…) must be easy to
implement in the control software.
The software (Windows® based) must be of Graphic User Interface type.
The user must have the capability to edit epitaxial process recipes for unlimited multiple
layers growth construction (setpoints, linear ramping and non linear grading function,
substrate rotation,…). Easy editing features are expected. For safe operation of the
system, alarm handling has to be included in the software; also different access levels
(e.g. supervisor/manager, operator, maintenance) should be available. Interactive action
by the user must be available to modify recipe parameters during a process.
The software must include data logging and export facilities.
The software must be provided with all necessary I/O analog, digital and serial cards;
corresponding computer with a flat panel display (19’’ or higher) including all the
necessary computer accessories has to be also provided.
Any software upgrades released free of charge at least during the warranty period.
Documentation:
Schematics and technical description and detailed user/maintenance manuals must be
provided for the whole system.
Spare parts list:
The company should provide a list of usual spare parts with estimated replacement
frequency, corresponding costs and lead times.
Transport:
The proposal shall include all insurance, shipping and delivery costs of the system.
Warranty:
A minimum of one year warranty shall be provided. All costs necessary to repair the
system shall be at the only charge of the company.
Customer support:
The company has to provide information related to its customer support policy (including
process support if available), in particular in the case of customer system technical
problems (kind of support, delay in response or spare parts delivery …).
DELIVERY TIME:
The delivery time of the system must be done within 3 months after purchase order
receipt
REFERENCES:
The company has to give its references concerning similar systems installations. Feed-
back from proven and remarkable results on SiGe material MBE (e.g. SiGe material
specifications: thickness, composition and doping uniformity, contamination level,…)
originated from similar systems is particularly expected.

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Composants pour dépôts par épitaxie par jets moléculaires
DESCRIPTION TECHNIQUE
L’équipement demandé consiste en un ensemble de composants pour le dépôt de
Silicium, Germanium et dopants du Silicium devant être intégrés dans une enceinte ultra-
vide (UHV) d’ épitaxie par jets moléculaires (MBE).
DESCRIPTION TECHNIQUE
A.Généralités
L’équipement demandé consiste en :
- Un dispositif d’évaporation par canon à électrons (e-gun) pour le dépôt de silicium
(Si), incluant alimentations, câbles ainsi qu’un cache pour l’interruption de flux
- Une cellule d’effusion haute capacité pour le dépôt de germanium (Ge) incluant
alimentations, câbles ainsi qu’un cache pour l’interruption de flux
- Une cellule d’effusion haute température pour le dopage au Bore (B) des couches
de silicium/germanium, incluant alimentations, câbles ainsi qu’un cache pour
l’interruption de flux
- Un ensemble software/hardware pour le contrôle des procédés de dépôt MBE.
Ces composants sont destinés à être intégrés dans une enceinte MBE, capable de traiter
des plaquettes de silicium avec des diamètres jusqu’à 8’’ (système monoplaque). Durant
le dépôt, le substrat est horizontal, face active vers le bas.
Les spécifications requises des différents items sont détaillées dans les paragraphes
suivants.
B1. Un canon à électrons pour l’évaporation de silicium
Le canon à électrons doit être totalement compatible UHV pour travailler dans des
gammes de pression de 10-11 torr, et doit être étuvable à 200°C. Les matériaux de
construction, en particulier ceux soumis à des hautes températures, doivent avoir des
pressions de vapeur basses, des taux de dégazage minimum et doivent être adaptés aux
dépôts de couches ultra-pures de silicium.
Le canon à électrons doit être monté horizontalement sur une bride DN200CF. La
distance bride-centre du creuset sera autour de 450mm (la valeur exacte sera précisée
par le client à la commande) et la distance verticale et la position horizontale du substrat
en cours de dépôt est d’environ 500mm (la valeur exacte sera précisée par le client à la
commande). Le canon devra être de construction robuste et de haute fiabilité et conçu
pour une maintenance aisée, en particulier pour l’échange de filament. Un système de
guidage pour un chargement (déchargement) aisé du système dans la l’enceinte doit être
également fourni.
Le bloc émetteur d’électrons doit être du type filament caché (déflection à 270° du
faisceau) pour éviter les effets de bombardements électroniques du substrat.
Le canon sera du type mono-creuset avec un creuset refroidi par eau de capacité voisine
de 100cc. Une charge de silicium ultra pure (« wafer grade ») adaptée au creuset devra
être fournie. Le canon disposera d’aimants permanents et de bobines de balayage X-Y
pour assurer un positionnement du faisceau précis et en toute sécurité.
Les alimentations électroniques nécessaires au contrôle du canon devront être fournies :
haute tension, source du filament et alimentation du balayage avec les spécifications
suivantes :
-unité de puissance haute tension, à semi-conducteur, puissance de sortie de 0 à environ
5kW ; tension de sortie variable continument de 0-10kV, régulation ≤±0.25%,
ondulation < 1%rms ; temps de réponse rapide lors des arcs – Source du filament avec
régulation du courant d’émission<1% - alimentation de balayage programmable, avec

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motifs de balayage sélectionnables. Toutes les alimentations doivent être pilotables et
une télécommande manuelle pour le pilotage à distance des alimentations de la source et
du balayage devra également être fournie.
Tous les câbles électriques nécessaires devront être fournis (en longueur autour de 8m).
Un cache mobile à traversée linéaire à commande électropneumatique, (qui sera monté
sur une bride, DN100CF, de l’enceinte d’accueil) pour permettre les interruptions de flux
d’évaporation vers le substrat devra être fourni. Cette traversée linéaire devra être du
type à couplage magnétique à action rapide, la course linéaire sera d’environ 100mm. La
plaque obturante du cache devra être faite en tantale.
Un contrôleur de cache correspondant, avec possibilité de pilotage par PC devra être
fourni. A noter que ce contrôleur de cache devra être équipé de plusieurs voies (au moins
8) de façon à pouvoir être utilisé simultanément pour le contrôle des caches des cellules
décrites plus bas et d’autres futurs composants.
B2. Une cellule d’effusion haute capacité pour évaporation de Germanium
La cellule d’effusion pour l’évaporation de germanium (pour des applications de
croissance de couches à base de Germanium) sera du type mono- filament et fournie
avec un creuset en nitrure de bore pyrolithique (PBN) de capacité 200cc. La conception
de la cellule et les matériaux de construction doivent assurer une haute stabilité, haute
pureté et un dégazage réduit de la cellule. Une utilisation en continu de la cellule à des
températures jusqu’à 1400°C et une température de dégazage jusqu’à 1600°C sont
requises. La mesure de température de la cellule sera effectuée à l’aide d’un
thermocouple type C, localisée dans la partie basse du creuset.
La cellule devra avoir un refroidissement par eau intégré (sans soudure dans la partie
sous vide).
La bride de montage de la cellule sera du type DN100CF, la cellule sera orientée à ~45°
sur la chambre de connexion. La longueur sous vide de la cellule sera voisine de 350mm
et la distance substrat-sommet du creuset autour de 350mm (dimensions exactes à
spécifier par le client à la commande). L’uniformité résultante du dépôt devra être ≤±
1.5%, l’exclusion d’environ 5mm du bord des substrats est acceptable pour ce qui
concerne la zone considérée pour l’uniformité.
Une alimentation à courant continu pour l’utilisation de la cellule, incluant un contrôleur
de température PID et les câbles nécessaires (longueur ~ 8m). La possibilité de contrôle
et pilotage par PC des alimentations est demandée.
La stabilité en température de la cellule doit être <±0.1°C, dans tout le domaine
d’utilisation (200°-1400°).
Un cache mobile à traversée linéaire à commande électropneumatique, (qui sera monté
sur une bride, DN100CF, de l’enceinte d’accueil) pour permettre les interruptions de flux
d’évaporation vers le substrat devra être fourni. Cette traversée linéaire devra être du
type à couplage magnétique à action rapide, la course linéaire sera d’environ 100mm. La
plaque obturante du cache devra être faite en tantale.
Un contrôleur de cache correspondant, avec possibilité de pilotage par PC devra être
fourni (voir note fin du §B1).
B3. Une cellule haute température pour le dopage au Bore
La cellule d’effusion pour l’évaporation de Bore (pour des applications de dopage de
couches de silicium) sera du type mono-filament et fournie avec un creuset en graphite
pyrolytique (PG) de capacité ≥25cc. La conception de la cellule et les matériaux de
construction doivent assurer une haute stabilité, haute pureté et un dégazage réduit de
la cellule. Une utilisation en continu de la cellule à des températures jusqu’à 1900°C et
une température de dégazage jusqu’à 2000°C sont requises. La mesure de température
de la cellule sera effectuée à l’aide d’un thermocouple type C, localisée dans la partie
basse du creuset.
La cellule devra avoir un refroidissement par eau intégré (sans soudure dans la partie
sous vide).