Epitaxie
kristalgroei-proces vanaf een substraat / Uit Wikipedia, de vrije encyclopedia
Epitaxie is een methode om een dunne monokristallijne laag (thin film) aan te brengen op een monokristallijn substraat (onderlaag). De aangebrachte laag wordt een epitaxiale laag genoemd. De term epitaxie komt van de Griekse woorden epi („boven” of „op”) en taxis („geordend”).
Epitaxiale lagen kunnen worden gekweekt[1] uit de gasvormige of vloeibare fase. Daar het substraat als een entkristal werkt, krijgt de epitaxiale laag dezelfde kristalstructuur als het substraat. Dit in tegenstelling tot methodes waarbij thin films worden opgedampt, waarbij zelfs op eenkristallijne substraten polykristallijne of amorfe lagen worden gevormd. Wordt een laag aangebracht op een substraat van dezelfde samenstelling, dan spreekt men van homo-epitaxie, en in het andere geval van hetero-epitaxie.
Homo-epitaxie is een vorm van epitaxie waarbij slechts één materiaal wordt gebruikt. Daarbij wordt een kristallaag gekweekt op een substraat of een thin film van hetzelfde materiaal. Deze technologie wordt gebruikt om een thin film te kweken die nog zuiverder is dan het substraat, en om lagen te maken met verschillende doteringen.
Hetero-epitaxie is een vorm van epitaxie met twee verschillende materialen. Daarbij wordt een kristallijne laag gekweekt op een kristallijn substraat of film van een ander materiaal. Deze technologie wordt veel gebruikt voor materialen waarvan men op andere wijze geen eenkristallen kan vervaardigen, en om geïntegreerde kristallagen van verschillende materialen te maken. Voorbeelden zijn galliumnitride (GaN) op saffier, aluminiumgalliumindiumfosfide (AlGaInP) op galliumarsenide (GaAs), en andere.
Heterotopo-epitaxie is een proces dat vergelijkbaar is met hetero-epitaxie, maar waarbij het kweken van de thin film niet tot twee dimensies is beperkt. Het substraat gelijkt hier alleen qua structuur op de materiaal van de thin film.
Epitaxie wordt gebruikt voor de productie van bipolaire transistoren en moderne CMOS-schakelingen op basis van silicium, maar het is vooral van belang voor samengestelde halfgeleiders zoals galliumarsenide. Van belang bij de productie zijn het beheersen van de hoeveelheden en de uniformiteit van de soortelijke weerstand en de dikte van de thin film, de zuiverheid het materiaal en het oppervlak, de condities in de opdampkamer, het voorkomen diffusie van doteringen uit het gewoonlijk veel minder zuivere substraatmateriaal naar de opgebrachte laag, onvolkomenheden in het kweekproces en het beschermen van het oppervlak tijdens de productie en de verdere behandeling.