Šta je epitaksijalni rast?

Epitaksijalni rast je tehnologija koja uzgaja jedan kristalni sloj na monokristalnoj podlozi (supstratu) sa istom orijentacijom kristala kao i supstrat, kao da se originalni kristal proširio prema van. Ovaj novonastali monokristalni sloj može se razlikovati od supstrata u pogledu tipa provodljivosti, otpornosti itd., i može uzgajati višeslojne monokristale različitih debljina i različitih zahtjeva, čime se uvelike poboljšava fleksibilnost dizajna uređaja i performansi uređaja. Pored toga, epitaksijalni proces se takođe široko koristi u tehnologiji izolacije PN spoja u integrisanim kolima i u poboljšanju kvaliteta materijala u velikim integrisanim kolima.

Klasifikacija epitaksije se uglavnom zasniva na različitim hemijskim sastavima supstrata i epitaksijalnog sloja i različitim metodama rasta.
Prema različitim hemijskim sastavima, epitaksijalni rast se može podeliti na dva tipa:

1. Homoepitaksijalni: U ovom slučaju, epitaksijalni sloj ima isti hemijski sastav kao i supstrat. Na primjer, epitaksijalni slojevi silicijuma uzgajaju se direktno na silicijumskim podlogama.

2. Heteroepitaksija: Ovde se hemijski sastav epitaksijalnog sloja razlikuje od sastava supstrata. Na primjer, epitaksijalni sloj galij nitrida uzgaja se na safirnoj podlozi.

Prema različitim metodama rasta, epitaksijalna tehnologija rasta se također može podijeliti na različite tipove:

1. Epitaksija molekularnog snopa (MBE): Ovo je tehnologija za uzgoj tankih filmova od jednog kristala na monokristalnim supstratima, koja se postiže preciznom kontrolom brzine protoka molekulskog snopa i gustine snopa u ultra visokom vakuumu.

2. Metalno-organsko hemijsko taloženje pare (MOCVD): Ova tehnologija koristi metalno-organska jedinjenja i reagense u gasnoj fazi za izvođenje hemijskih reakcija na visokim temperaturama za stvaranje potrebnih materijala tankog filma. Ima široku primjenu u pripremi složenih poluvodičkih materijala i uređaja.

3. Epitaksija u tečnoj fazi (LPE): Dodavanjem tečnog materijala na supstrat od jednog kristala i izvođenjem toplotnog tretmana na određenoj temperaturi, tečni materijal kristališe da bi se formirao monokristalni film. Filmovi pripremljeni ovom tehnologijom su usklađeni sa podlogom i često se koriste za pripremu složenih poluvodičkih materijala i uređaja.

4. Epitaksija parne faze (VPE): Koristi gasovite reaktante za izvođenje hemijskih reakcija na visokim temperaturama za stvaranje potrebnih materijala tankog filma. Ova tehnologija je pogodna za pripremu visokokvalitetnih monokristalnih filmova velike površine, a posebno se ističe u pripremi složenih poluvodičkih materijala i uređaja.

5. Epitaksija hemijskim snopom (CBE): Ova tehnologija koristi hemijske zrake za uzgoj monokristalnih filmova na monokristalnim podlogama, što se postiže preciznom kontrolom brzine protoka hemijskog snopa i gustine snopa. Ima široku primjenu u pripremi visokokvalitetnih monokristalnih tankih filmova.

6. Atomska slojna epitaksija (ALE): Koristeći tehnologiju taloženja atomskog sloja, potrebni materijali tankog filma se nanose sloj po sloj na jednokristalnu podlogu. Ova tehnologija može pripremiti visokokvalitetne monokristalne filmove velike površine i često se koristi za pripremu složenih poluvodičkih materijala i uređaja.

7. Epitaksija vrućeg zida (HWE): Zagrevanjem na visokoj temperaturi, gasoviti reaktanti se talože na podlogu od jednog kristala i formiraju jednokristalni film. Ova tehnologija je također pogodna za pripremu visokokvalitetnih monokristalnih filmova velikih površina, a posebno se koristi u pripremi složenih poluvodičkih materijala i uređaja.