Kas yra epitaksinis augimas?

Epitaksinis augimas – tai technologija, kuri užaugina vieno kristalo sluoksnį ant vieno kristalo substrato (substrato), kurio kristalo orientacija yra tokia pati kaip substratas, tarsi pirminis kristalas būtų išsikišęs į išorę. Šis naujai išaugintas vienkristalinis sluoksnis gali skirtis nuo pagrindo laidumo tipu, savitumu ir kt., gali išauginti daugiasluoksnius pavienius kristalus su skirtingo storio ir skirtingų reikalavimų, taip gerokai pagerindamas įrenginio dizaino lankstumą ir įrenginio veikimą. Be to, epitaksinis procesas taip pat plačiai naudojamas PN jungties izoliavimo technologijoje integriniuose grandynuose ir medžiagų kokybei gerinti didelio masto integriniuose grandynuose.

Epitaksijos klasifikacija daugiausia grindžiama skirtinga substrato ir epitaksinio sluoksnio chemine sudėtimi bei skirtingais augimo metodais.

Pagal skirtingas chemines sudėtis epitaksinį augimą galima suskirstyti į du tipus:

1. Homoepitaksinis:

Šiuo atveju epitaksinio sluoksnio cheminė sudėtis yra tokia pati kaip substratas. Pavyzdžiui, silicio epitaksiniai sluoksniai auginami tiesiai ant silicio substratų.

2. Heteroepitaksija:

Čia epitaksinio sluoksnio cheminė sudėtis skiriasi nuo substrato. Pavyzdžiui, galio nitrido epitaksinis sluoksnis auginamas ant safyro substrato.

Pagal skirtingus augimo metodus epitaksinio augimo technologija taip pat gali būti suskirstyta į įvairius tipus:

1. Molekulinio pluošto epitaksija (MBE):

Tai vienakristalių plonų plėvelių auginimo ant vieno kristalo substratų technologija, kuri pasiekiama tiksliai kontroliuojant molekulinio pluošto srautą ir pluošto tankį itin dideliame vakuume.

2. Metalo-organinis cheminis nusodinimas garais (MOCVD):

Šioje technologijoje naudojami metalo-organiniai junginiai ir dujų fazės reagentai, kad būtų galima atlikti chemines reakcijas aukštoje temperatūroje, kad susidarytų reikiamos plonasluoksnės medžiagos. Jis plačiai naudojamas ruošiant sudėtines puslaidininkines medžiagas ir įrenginius.

3. Skystosios fazės epitaksija (LPE):

Pridedant skystos medžiagos į monokristalinį substratą ir termiškai apdorojant tam tikroje temperatūroje, skysta medžiaga kristalizuojasi, kad susidarytų monokristalinė plėvelė. Šia technologija paruoštos plėvelės yra tinklelio priderintos prie pagrindo ir dažnai naudojamos sudėtinėms puslaidininkinėms medžiagoms ir įtaisams ruošti.

4. Garų fazės epitaksija (VPE):

Naudoja dujinius reagentus, kad atliktų chemines reakcijas aukštoje temperatūroje, kad susidarytų reikiamos plonos plėvelės medžiagos. Ši technologija tinka ruošiant didelio ploto, aukštos kokybės monokristalų plėveles, o ypač išsiskirianti ruošiant sudėtines puslaidininkines medžiagas ir įrenginius.

5. Cheminė pluošto epitaksija (CBE):

Ši technologija naudoja cheminius pluoštus, kad išaugintų monokristalų plėveles ant vieno kristalo pagrindo, o tai pasiekiama tiksliai kontroliuojant cheminio pluošto srautą ir pluošto tankį. Jis plačiai naudojamas ruošiant aukštos kokybės monokristalų plonas plėveles.

6. Atominio sluoksnio epitaksija (ALE):

Naudojant atominio sluoksnio nusodinimo technologiją, reikalingos plonasluoksnės medžiagos sluoksnis po sluoksnio nusodinamos ant vieno kristalo pagrindo. Ši technologija gali paruošti didelio ploto aukštos kokybės monokristalų plėveles ir dažnai naudojama sudėtinėms puslaidininkinėms medžiagoms ir įrenginiams ruošti.

7. Karštos sienos epitaksija (HWE):

Kaitinant aukštoje temperatūroje, dujiniai reagentai nusėda ant vieno kristalo pagrindo, kad susidarytų vienakristalinė plėvelė. Ši technologija taip pat tinka ruošiant didelio ploto aukštos kokybės monokristalų plėveles, ypač naudojama ruošiant sudėtines puslaidininkines medžiagas ir įrenginius.