Što je epitaksijalni rast?

Epitaksijalni rast je tehnologija koja raste monokristalni sloj na monokristalnoj podlozi (supstratu) s istom kristalnom orijentacijom kao i supstrat, kao da se originalni kristal proširio prema van. Ovaj novonastali monokristalni sloj može se razlikovati od supstrata u smislu vrste vodljivosti, otpornosti itd., i može uzgajati višeslojne monokristale različitih debljina i različitih zahtjeva, čime se znatno poboljšava fleksibilnost dizajna uređaja i izvedba uređaja. Osim toga, epitaksijalni postupak također se široko koristi u tehnologiji izolacije PN spojeva u integriranim krugovima i u poboljšanju kvalitete materijala u velikim integriranim krugovima.

Klasifikacija epitaksije uglavnom se temelji na različitim kemijskim sastavima supstrata i epitaksijalnog sloja i različitim metodama rasta.

Prema različitim kemijskim sastavima, epitaksijalni rast može se podijeliti u dvije vrste:

1. Homeepitaksijalno:

U ovom slučaju epitaksijalni sloj ima isti kemijski sastav kao i supstrat. Na primjer, silicijski epitaksijalni slojevi se uzgajaju izravno na silicijskim supstratima.

2. Heteroepitaksija:

Ovdje se kemijski sastav epitaksijalnog sloja razlikuje od sastava supstrata. Na primjer, epitaksijalni sloj galijevog nitrida uzgaja se na safirnoj podlozi.

Prema različitim metodama rasta, tehnologija epitaksijalnog rasta također se može podijeliti na različite vrste:

1. Epitaksija molekularnim snopom (MBE):

Ovo je tehnologija za uzgoj monokristalnih tankih filmova na monokristalnim supstratima, koja se postiže preciznom kontrolom brzine protoka molekularne zrake i gustoće zrake u ultravisokom vakuumu.

2. Metalno-organsko kemijsko taloženje iz pare (MOCVD):

Ova tehnologija koristi metal-organske spojeve i reagense u plinovitoj fazi za izvođenje kemijskih reakcija na visokim temperaturama kako bi se proizveli potrebni materijali tankog filma. Ima široku primjenu u pripremi složenih poluvodičkih materijala i uređaja.

3. Epitaksija tekuće faze (LPE):

Dodavanjem tekućeg materijala na monokristalni supstrat i izvođenjem toplinske obrade na određenoj temperaturi, tekući materijal kristalizira i formira monokristalni film. Filmovi pripremljeni ovom tehnologijom su rešetkasto usklađeni sa supstratom i često se koriste za pripremu složenih poluvodičkih materijala i uređaja.

4. Parna faza epitaksije (VPE):

Koristi plinovite reaktante za izvođenje kemijskih reakcija na visokim temperaturama za stvaranje potrebnih tankoslojnih materijala. Ova tehnologija je prikladna za pripremu visokokvalitetnih monokristalnih filmova velike površine, a posebno je izvrsna u pripremi složenih poluvodičkih materijala i uređaja.

5. Epitaksija kemijskim snopom (CBE):

Ova tehnologija koristi kemijske zrake za uzgoj monokristalnih filmova na monokristalnim supstratima, što se postiže preciznom kontrolom brzine protoka kemijske zrake i gustoće zrake. Ima široku primjenu u pripremi visokokvalitetnih monokristalnih tankih filmova.

6. Atomska slojna epitaksija (ALE):

Koristeći tehnologiju taloženja atomskog sloja, potrebni tankoslojni materijali talože se sloj po sloj na podlogu od jednog kristala. Ova tehnologija može pripremiti monokristalne filmove velike površine visoke kvalitete i često se koristi za pripremu složenih poluvodičkih materijala i uređaja.

7. Hot wall epitaxy (HWE):

Zagrijavanjem na visokoj temperaturi, plinoviti reaktanti talože se na monokristalnu podlogu kako bi formirali monokristalni film. Ova tehnologija je također prikladna za pripremu visokokvalitetnih monokristalnih filmova velike površine, a posebno se koristi u pripremi složenih poluvodičkih materijala i uređaja.