رشد اپیتاکسیال چیست؟

رشد همپایه یک فناوری است که یک لایه تک کریستالی را روی یک بستر تک کریستالی (زیر لایه) با جهت کریستالی یکسانی به زیرلایه رشد می دهد، گویی کریستال اصلی به سمت بیرون کشیده شده است. این لایه تک کریستالی تازه رشد کرده می تواند از نظر نوع هدایت، مقاومت و غیره با بستر متفاوت باشد و می تواند تک کریستال های چند لایه با ضخامت های مختلف و نیازمندی های مختلف را رشد دهد، بنابراین انعطاف پذیری طراحی دستگاه و عملکرد دستگاه را تا حد زیادی بهبود می بخشد. علاوه بر این، فرآیند اپیتاکسیال نیز به طور گسترده در فناوری جداسازی اتصال PN در مدارهای مجتمع و در بهبود کیفیت مواد در مدارهای مجتمع در مقیاس بزرگ استفاده می شود.

طبقه بندی اپیتاکسی عمدتاً بر اساس ترکیبات شیمیایی مختلف بستر و لایه اپیتاکسی و روش های مختلف رشد است.
با توجه به ترکیبات شیمیایی مختلف، رشد اپیتاکسیال را می توان به دو نوع تقسیم کرد:

1. همواپیتاکسیال: در این حالت لایه اپیتاکسیال دارای ترکیب شیمیایی مشابه زیرلایه است. به عنوان مثال، لایه های اپیتاکسیال سیلیکونی مستقیماً روی بسترهای سیلیکونی رشد می کنند.

2. هترواپیتاکسی: در اینجا، ترکیب شیمیایی لایه اپیتاکسیال با زیرلایه متفاوت است. به عنوان مثال، یک لایه اپیتاکسیال نیترید گالیوم بر روی یک بستر یاقوت کبود رشد می کند.

با توجه به روش های مختلف رشد، فناوری رشد همپایه را می توان به انواع مختلفی تقسیم کرد:

1. اپیتاکسی پرتو مولکولی (MBE): این یک فناوری برای رشد لایه های نازک تک کریستالی بر روی بسترهای تک کریستالی است که با کنترل دقیق سرعت جریان پرتو مولکولی و چگالی پرتو در خلاء فوق العاده بالا به دست می آید.

2. رسوب بخار شیمیایی فلز-آلی (MOCVD): این فناوری از ترکیبات فلزی-آلی و معرف های فاز گاز برای انجام واکنش های شیمیایی در دماهای بالا برای تولید مواد لایه نازک مورد نیاز استفاده می کند. کاربردهای گسترده ای در تهیه مواد و دستگاه های نیمه هادی مرکب دارد.

3. اپیتاکسی فاز مایع (LPE): با افزودن ماده مایع به یک بستر تک کریستالی و انجام عملیات حرارتی در دمای معین، ماده مایع متبلور می شود و یک فیلم تک کریستالی را تشکیل می دهد. فیلم های تهیه شده توسط این فناوری به صورت شبکه ای با بستر منطبق هستند و اغلب برای تهیه مواد و دستگاه های نیمه هادی مرکب استفاده می شوند.

4. اپیتاکسی فاز بخار (VPE): از واکنش دهنده های گازی برای انجام واکنش های شیمیایی در دماهای بالا برای تولید مواد لایه نازک مورد نیاز استفاده می کند. این فناوری برای تهیه فیلم های تک کریستالی با مساحت بزرگ و با کیفیت بالا مناسب است و به ویژه در تهیه مواد و دستگاه های نیمه هادی مرکب برجسته است.

5. اپیتاکسی پرتو شیمیایی (CBE): این فناوری از پرتوهای شیمیایی برای رشد فیلم های تک کریستالی بر روی بسترهای تک کریستالی استفاده می کند که با کنترل دقیق سرعت جریان پرتوهای شیمیایی و چگالی پرتو به دست می آید. کاربردهای گسترده ای در تهیه لایه های نازک تک کریستالی با کیفیت بالا دارد.

6. اپیتاکسی لایه اتمی (ALE): با استفاده از فناوری رسوب لایه اتمی، مواد لایه نازک مورد نیاز لایه به لایه بر روی یک بستر تک کریستالی قرار می گیرند. این فناوری می‌تواند فیلم‌های تک کریستالی با مساحت بزرگ و با کیفیت بالا را تهیه کند و اغلب برای تهیه مواد و دستگاه‌های نیمه‌رسانا مرکب استفاده می‌شود.

7. اپیتاکسی دیوار داغ (HWE): از طریق گرمایش در دمای بالا، واکنش‌دهنده‌های گازی روی یک بستر تک کریستالی قرار می‌گیرند تا یک فیلم تک کریستالی را تشکیل دهند. این فناوری همچنین برای تهیه فیلم های تک کریستالی با مساحت بزرگ و با کیفیت بالا مناسب است و به ویژه در تهیه مواد و دستگاه های نیمه هادی مرکب استفاده می شود.