Qu’est-ce que l’épitaxie ?

La plupart des ingénieurs ne connaissent pasépitaxie, qui joue un rôle important dans la fabrication de dispositifs semi-conducteurs.Épitaxiepeut être utilisé dans différents produits à puce, et différents produits ont différents types d'épitaxie, y comprisSi épitaxie, Epitaxie SiC, Épitaxie GaN, etc.

Qu’est-ce que l’épitaxie ?
L'épitaxie est souvent appelée « Epitaxy » en anglais. Le mot vient des mots grecs « epi » (qui signifie « au-dessus ») et « taxis » (qui signifie « arrangement »). Comme son nom l’indique, cela signifie disposer soigneusement sur un objet. Le procédé d'épitaxie consiste à déposer une fine couche monocristalline sur un substrat monocristallin. Cette couche monocristalline nouvellement déposée est appelée couche épitaxiale.

Il existe deux principaux types d'épitaxie : homoépitaxiale et hétéroépitaxiale. L'homoépitaxie fait référence à la culture du même matériau sur le même type de substrat. La couche épitaxiale et le substrat ont exactement la même structure de réseau. L'hétéroépitaxie est la croissance d'un autre matériau sur un substrat d'un matériau. Dans ce cas, la structure de réseau de la couche cristalline cultivée par épitaxie et du substrat peut être différente. Que sont les monocristaux et les polycristallins ?
Dans les semi-conducteurs, on entend souvent les termes silicium monocristallin et silicium polycristallin. Pourquoi certains siliciums sont-ils appelés monocristaux et certains siliciums appelés polycristallins ?

Monocristal : La disposition du réseau est continue et inchangée, sans limites de grains, c'est-à-dire que le cristal entier est composé d'un seul réseau avec une orientation cristalline constante. Polycristallin : Le polycristallin est composé de nombreux petits grains, chacun étant un monocristal, et leurs orientations sont aléatoires les unes par rapport aux autres. Ces grains sont séparés par des joints de grains. Le coût de production des matériaux polycristallins est inférieur à celui des monocristaux, ils restent donc utiles dans certaines applications. Où le processus d’épitaxie sera-t-il impliqué ?
Dans la fabrication de circuits intégrés à base de silicium, le procédé épitaxial est largement utilisé. Par exemple, l’épitaxie du silicium est utilisée pour faire croître une couche de silicium pure et finement contrôlée sur un substrat de silicium, ce qui est extrêmement important pour la fabrication de circuits intégrés avancés. De plus, dans les dispositifs de puissance, le SiC et le GaN sont deux matériaux semi-conducteurs à large bande interdite couramment utilisés, dotés d'excellentes capacités de gestion de la puissance. Ces matériaux sont généralement cultivés sur du silicium ou d'autres substrats par épitaxie. Dans la communication quantique, les bits quantiques à base de semi-conducteurs utilisent généralement des structures épitaxiales en silicium-germanium. Etc.

Méthodes de croissance épitaxiale ?

Trois méthodes d'épitaxie de semi-conducteurs couramment utilisées :

Épitaxie par faisceau moléculaire (MBE) : épitaxie par faisceau moléculaire) est une technologie de croissance épitaxiale de semi-conducteurs réalisée dans des conditions d'ultra-vide. Dans cette technologie, le matériau source est évaporé sous forme d’atomes ou de faisceaux moléculaires puis déposé sur un substrat cristallin. MBE est une technologie de croissance de couches minces de semi-conducteurs très précise et contrôlable qui permet de contrôler avec précision l’épaisseur du matériau déposé au niveau atomique.

CVD métallo-organique (MOCVD) : dans le processus MOCVD, les métaux organiques et les gaz hydrures contenant les éléments requis sont fournis au substrat à une température appropriée, et les matériaux semi-conducteurs requis sont générés par des réactions chimiques et déposés sur le substrat, tandis que le reste les composés et les produits de réaction sont évacués.

Épitaxie en phase vapeur (VPE) : L'épitaxie en phase vapeur est une technologie importante couramment utilisée dans la production de dispositifs semi-conducteurs. Son principe de base est de transporter la vapeur d'une substance ou d'un composé unique dans un gaz porteur et de déposer des cristaux sur un substrat par le biais de réactions chimiques.