Crecimiento Epitaxial De Los Semiconductores

Técnicas de Crecimiento Epitaxial en Semiconductores
La epitaxia o crecimiento epitaxial es uno de los procesos en la fabricación de circuitos integrados, consiste en el crecimiento ordenado de una capa monocristalina que mantiene una relación definida con respecto al substrato cristalino inferior. A partir de una cara de un cristal de material semiconductor, o sustrato, se hace crecer una capauniforme y de poco espesor con la misma estructura cristalina que este.

Utilidad del crecimiento epitaxial:
Permite la fabricación de capas semiconductoras de calidad. Para muchas aplicaciones la oblea es únicamente un soporte mecánico en la cual se crecen una o más capas de un material que preserva la estructura del monocristal y de conductividad apropiada (epitaxia).
La epitaxia es un modode controlar de manera precisa el perfil de dopaje o impurezas del material,  que son los que definen su carácter (N o P), para optimizar dispositivos y circuitos y el grosor de la capa epitaxial puede variar desde 0.1 μm hasta 100 μm según la aplicación.
* De menor espesor para aplicaciones de alta velocidad.
* De mayor espesor para aplicaciones de potencia.
Se caracteriza porrealizarse a temperatura inferior a la de fusión del material.
Ejemplo: crecimiento epitaxial: región p (base del transistor bipolar y región central del MOSFET).

El crecimiento epitaxial, puede dividirse en dos categorías muy amplias:
* Homoepitaxia: la capa que se crece es químicamente similar al substrato:

* Es la epitaxia más simple e involucra la extensión de la red del substrato en unared de material idéntico (autoepitaxia u homoepitaxia).
* Si sobre Si.
* GaAs sobre GaAs.
* AlGaAs sobre GaAs: hay una desadaptación de la constante de red del 0.13 % (homoepitaxia).

* Heteroepitaxia: la capa que se crece difiere en términos químicos, estructura cristalina, simetría o parámetros de red con respecto al substrato.

* Materiales III-V ternarios o cuaternariossobre GaAs (AlGaAs sobre GaAs, GaN sobre SiC).
* GaAs sobre Si: existe un 4.5 % de desadaptación en la constante de red.
La heteroepitaxia presenta algunos problemas:
* Generación de tensiones (entre las diferentes capa).
* Aparición de un espesor critico.
Estos problemas requieren un mayor control de las condiciones de crecimiento.
Interés de las técnicas epitaxiales:
Elcrecimiento epitaxial, es una tecnología estándar en la fabricación de dispositivos de Silicio. Permite la fabricación de dispositivos electrónicos y fotónicos extraordinariamente avanzados.
* Tecnología de crecimiento de heteroestructuras láser.
* Tecnologías de semiconductores para diseño de circuitos integrados.
* Crecimiento de dispositivos y estructuras semiconductoras.
*Fotodetectores.
* Fotodiodos.
* Transistores de alta frecuencia.
El control extremo del espesor en los métodos epitaxiales actuales permite el estudio de fenómenos químicos y físicos.
Clasificación de las técnicas de Crecimiento epitaxial
Dependiendo de la forma de transportar el material a crecer desde la fuente hasta el substrato (oblea calentada) existen tres técnicas fundamentales decrecimiento epitaxial:
* Crecimiento epitaxial en fase líquida (Liquid Phase Epitaxy, LPE).
* Crecimiento epitaxial en fase vapor (Vapour Phase Epitaxy, VPE).
* Crecimiento epitaxial por haces moleculares (Molecular Beam Epitaxy, MBE).

CRECIMIENTO EPITAXIAL EN FASE LIQUIDA (LPE)
Históricamente es la epitaxia más antigua y la más simple. Fue utilizada por primera vez por H. Nelson (1963)para el crecimiento de uniones p-n de GaAs.
Se utiliza principalmente para crecer materiales compuestos (ternarios y cuaternarios) muy uniformes, delgados y de elevada calidad. Involucra el crecimiento de capas epitaxiales sobre substratos cristalinos por precipitación directa desde la fase líquida, es decir, cristalización de las fases a partir de una solución.
Se basa en la solubilidad de un...