Cos'è la crescita epitassiale?

La crescita epitassiale è una tecnologia che fa crescere un singolo strato cristallino su un substrato monocristallino (substrato) con lo stesso orientamento cristallino del substrato, come se il cristallo originale si fosse esteso verso l'esterno.Questo strato monocristallino appena formato può essere diverso dal substrato in termini di tipo di conduttività, resistività, ecc. e può far crescere monocristalli multistrato con spessori diversi e requisiti diversi, migliorando così notevolmente la flessibilità della progettazione e delle prestazioni del dispositivo.Inoltre, il processo epitassiale è ampiamente utilizzato anche nella tecnologia di isolamento delle giunzioni PN nei circuiti integrati e nel miglioramento della qualità dei materiali nei circuiti integrati su larga scala.

La classificazione dell'epitassia si basa principalmente sulle diverse composizioni chimiche del substrato e dello strato epitassiale e sulle diverse modalità di crescita.
Secondo le diverse composizioni chimiche, la crescita epitassiale può essere divisa in due tipi:

1. Omoepitassiale: in questo caso lo strato epitassiale ha la stessa composizione chimica del substrato.Ad esempio, gli strati epitassiali di silicio vengono cresciuti direttamente su substrati di silicio.

2. Eteroepitassia: qui la composizione chimica dello strato epitassiale è diversa da quella del substrato.Ad esempio, uno strato epitassiale di nitruro di gallio viene coltivato su un substrato di zaffiro.

In base ai diversi metodi di crescita, la tecnologia di crescita epitassiale può anche essere suddivisa in vari tipi:

1. Epitassia a fascio molecolare (MBE): si tratta di una tecnologia per la crescita di film sottili a cristallo singolo su substrati a cristallo singolo, che si ottiene controllando con precisione la velocità di flusso del fascio molecolare e la densità del fascio in vuoto ultra spinto.

2. Deposizione chimica da fase vapore metallo-organica (MOCVD): questa tecnologia utilizza composti metallo-organici e reagenti in fase gassosa per eseguire reazioni chimiche ad alte temperature per generare i materiali a film sottile richiesti.Ha ampie applicazioni nella preparazione di materiali e dispositivi semiconduttori composti.

3. Epitassia in fase liquida (LPE): aggiungendo materiale liquido a un substrato monocristallino ed eseguendo un trattamento termico a una determinata temperatura, il materiale liquido cristallizza per formare una pellicola monocristallina.I film preparati con questa tecnologia sono adattati al substrato e vengono spesso utilizzati per preparare materiali e dispositivi semiconduttori compositi.

4. Epitassia in fase vapore (VPE): utilizza reagenti gassosi per eseguire reazioni chimiche ad alte temperature per generare i materiali a film sottile richiesti.Questa tecnologia è adatta per la preparazione di pellicole monocristalline di alta qualità e di ampia area ed è particolarmente eccezionale nella preparazione di materiali e dispositivi semiconduttori composti.

5. Epitassia del fascio chimico (CBE): questa tecnologia utilizza raggi chimici per far crescere pellicole monocristalline su substrati monocristallini, operazione ottenuta controllando con precisione la velocità del flusso del fascio chimico e la densità del fascio.Ha ampie applicazioni nella preparazione di film sottili monocristallini di alta qualità.

6. Epitassia dello strato atomico (ALE): utilizzando la tecnologia di deposizione dello strato atomico, i materiali a film sottile richiesti vengono depositati strato per strato su un substrato a cristallo singolo.Questa tecnologia può preparare pellicole monocristalline di ampia area e di alta qualità e viene spesso utilizzata per preparare materiali e dispositivi semiconduttori composti.

7. Epitassia a parete calda (HWE): attraverso il riscaldamento ad alta temperatura, i reagenti gassosi vengono depositati su un substrato monocristallino per formare una pellicola monocristallina.Questa tecnologia è adatta anche per la preparazione di pellicole monocristalline di grande area e di alta qualità e viene utilizzata soprattutto nella preparazione di materiali e dispositivi semiconduttori composti.