O que é crescimento epitaxial?

O crescimento epitaxial é uma tecnologia que faz crescer uma única camada de cristal em um único substrato de cristal (substrato) com a mesma orientação do cristal do substrato, como se o cristal original tivesse se estendido para fora.Esta camada de cristal único recém-crescida pode ser diferente do substrato em termos de tipo de condutividade, resistividade, etc., e pode desenvolver cristais únicos multicamadas com diferentes espessuras e diferentes requisitos, melhorando significativamente a flexibilidade do design e do desempenho do dispositivo.Além disso, o processo epitaxial também é amplamente utilizado na tecnologia de isolamento de junção PN em circuitos integrados e na melhoria da qualidade do material em circuitos integrados de grande escala.

A classificação da epitaxia baseia-se principalmente nas diferentes composições químicas do substrato e da camada epitaxial e nos diferentes métodos de crescimento.
De acordo com as diferentes composições químicas, o crescimento epitaxial pode ser dividido em dois tipos:

1. Homoepitaxial: Neste caso, a camada epitaxial possui a mesma composição química do substrato.Por exemplo, as camadas epitaxiais de silício crescem diretamente em substratos de silício.

2. Heteroepitaxia: Aqui, a composição química da camada epitaxial é diferente daquela do substrato.Por exemplo, uma camada epitaxial de nitreto de gálio é cultivada em um substrato de safira.

De acordo com diferentes métodos de crescimento, a tecnologia de crescimento epitaxial também pode ser dividida em vários tipos:

1. Epitaxia por feixe molecular (MBE): Esta é uma tecnologia para o cultivo de filmes finos de cristal único em substratos de cristal único, que é obtida controlando com precisão a taxa de fluxo do feixe molecular e a densidade do feixe em vácuo ultra-alto.

2. Deposição química de vapor metal-orgânico (MOCVD): Esta tecnologia utiliza compostos metal-orgânicos e reagentes em fase gasosa para realizar reações químicas em altas temperaturas para gerar os materiais de película fina necessários.Possui amplas aplicações na preparação de materiais e dispositivos semicondutores compostos.

3. Epitaxia de fase líquida (LPE): Ao adicionar material líquido a um substrato de cristal único e realizar tratamento térmico a uma determinada temperatura, o material líquido cristaliza para formar um filme de cristal único.Os filmes preparados por esta tecnologia são adaptados à estrutura do substrato e são frequentemente usados ​​para preparar materiais e dispositivos semicondutores compostos.

4. Epitaxia em fase de vapor (VPE): Utiliza reagentes gasosos para realizar reações químicas em altas temperaturas para gerar os materiais de película fina necessários.Esta tecnologia é adequada para a preparação de filmes de cristal único de alta qualidade e grandes áreas e é especialmente notável na preparação de materiais e dispositivos semicondutores compostos.

5. Epitaxia de feixe químico (CBE): Esta tecnologia utiliza feixes químicos para cultivar filmes monocristalinos em substratos monocristalinos, o que é conseguido controlando com precisão a taxa de fluxo do feixe químico e a densidade do feixe.Possui amplas aplicações na preparação de filmes finos de monocristalino de alta qualidade.

6. Epitaxia de camada atômica (ALE): Usando a tecnologia de deposição de camada atômica, os materiais de filme fino necessários são depositados camada por camada em um único substrato de cristal.Essa tecnologia pode preparar filmes de cristal único de alta qualidade e grandes áreas e é frequentemente usada para preparar materiais e dispositivos semicondutores compostos.

7. Epitaxia de parede quente (HWE): Através do aquecimento em alta temperatura, os reagentes gasosos são depositados em um substrato de cristal único para formar um filme de cristal único.Essa tecnologia também é adequada para a preparação de filmes de cristal único de alta qualidade e grandes áreas e é especialmente usada na preparação de materiais e dispositivos semicondutores compostos.