O que é epitaxia?

A maioria dos engenheiros não está familiarizada comepitaxia, que desempenha um papel importante na fabricação de dispositivos semicondutores.Epitaxiapode ser usado em diferentes produtos de chip, e diferentes produtos têm diferentes tipos de epitaxia, incluindoSi epitaxia, Epitaxia de SiC, Epitaxia GaN, etc.

O que é epitaxia?
A epitaxia é frequentemente chamada de “epitaxia” em inglês. A palavra vem das palavras gregas “epi” (que significa “acima”) e “taxis” (que significa “arranjo”). Como o nome sugere, significa organizar ordenadamente em cima de um objeto. O processo de epitaxia consiste em depositar uma fina camada de cristal único em um substrato de cristal único. Esta camada de cristal único recém-depositada é chamada de camada epitaxial.

Existem dois tipos principais de epitaxia: homoepitaxial e heteroepitaxial. Homoepitaxial refere-se ao cultivo do mesmo material no mesmo tipo de substrato. A camada epitaxial e o substrato têm exatamente a mesma estrutura reticular. Heteroepitaxia é o crescimento de outro material sobre um substrato de um material. Neste caso, a estrutura de rede da camada cristalina cultivada epitaxialmente e do substrato podem ser diferentes. O que são monocristais e policristalinos?
Em semicondutores, ouvimos frequentemente os termos silício monocristalino e silício policristalino. Por que alguns silício são chamados de monocristais e alguns silício são chamados de policristalinos?

Cristal único: O arranjo da rede é contínuo e inalterado, sem limites de grão, ou seja, todo o cristal é composto por uma única rede com orientação cristalina consistente. Policristalino: O policristalino é composto por muitos grãos pequenos, cada um dos quais é um único cristal, e suas orientações são aleatórias entre si. Esses grãos são separados por limites de grãos. O custo de produção dos materiais policristalinos é inferior ao dos monocristais, por isso ainda são úteis em algumas aplicações. Onde o processo epitaxial estará envolvido?
Na fabricação de circuitos integrados à base de silício, o processo epitaxial é amplamente utilizado. Por exemplo, a epitaxia de silício é usada para desenvolver uma camada de silício pura e finamente controlada sobre um substrato de silício, o que é extremamente importante para a fabricação de circuitos integrados avançados. Além disso, em dispositivos de energia, SiC e GaN são dois materiais semicondutores de banda larga comumente usados, com excelentes capacidades de manuseio de energia. Esses materiais geralmente são cultivados em silício ou outros substratos por meio de epitaxia. Na comunicação quântica, os bits quânticos baseados em semicondutores geralmente usam estruturas epitaxiais de silício e germânio. Etc.

Métodos de crescimento epitaxial?

Três métodos de epitaxia semicondutor comumente usados:

Epitaxia por feixe molecular (MBE): Epitaxia por feixe molecular) é uma tecnologia de crescimento epitaxial semicondutor realizada sob condições de ultra-alto vácuo. Nesta tecnologia, o material de origem é evaporado na forma de átomos ou feixes moleculares e depois depositado num substrato cristalino. MBE é uma tecnologia de crescimento de filme fino semicondutor muito precisa e controlável que pode controlar com precisão a espessura do material depositado em nível atômico.

CVD metálico orgânico (MOCVD): No processo MOCVD, metais orgânicos e gases hidretos contendo os elementos necessários são fornecidos ao substrato a uma temperatura apropriada, e os materiais semicondutores necessários são gerados através de reações químicas e depositados no substrato, enquanto o restante compostos e produtos de reação são descarregados.

Epitaxia em Fase de Vapor (VPE): A Epitaxia em Fase de Vapor é uma tecnologia importante comumente usada na produção de dispositivos semicondutores. Seu princípio básico é transportar o vapor de uma única substância ou composto em um gás de arraste e depositar cristais em um substrato por meio de reações químicas.