Epitaxia de haz molecular

Crecimiento epitaxial
El crecimiento epitaxial o epitaxia es uno de los procesos en la fabricación de circuitos integrados.
A partir de una cara de un cristal de material semiconductor se hace crecer un substrato con la misma estructura cristalina; el sustrato debe poseer dos condiciones esenciales. La primera es que debe tener sitio de nucleación donde los átomos a depositar pierdan su energíay lleguen a formar parte de la estructura cristalina del sólido. La segunda es que el sustrato debe poseer una temperatura tal que, una vez alcanzada la superficie por los átomos que contribuirán al crecimiento, estos puedan moverse fácilmente hasta situarse en un lugar de la red cristalina .
Mediante esta técnica se puede controlar de forma muy precisa el nivel de impurezas en el semiconductor,que son los que definen su carácter (N o P). Para hacer esto se calienta el semiconductor hasta casi su punto de fusión y se pone en contacto con el material de base para que, al enfriarse, recristalice con la estructura adecuada. La capa crecida se extiende sobre toda la superficie del sustrato no de forma localizada como en la difusión.

Epitaxia de haz molecular:
La Epitaxia de HacesMoleculares es una tecnologia crítica e imprescindible porque es el primer paso esencial que permite la fabricación de diversos dispositivos electrónicos y optoelectrónicos basados en semiconductores compuestos. Los materiales crecidos por MBE se utilizan en la investigación de semiconductores compuestos tales como el arseniuro de galio, fosfuro de indio, nitruros, aleaciones de silicio (SiGe, SiC),diamante, y otros materiales avanzados (óxidos, metales, ferroeléctricos, superconductores, etc), mientras que las obleas crecidas epitaxialmente por MBE se utilizan en la fabricación masiva de dispositivos micro- y optoelectrónicos comerciales, tales como circuitos integrados IC para microondas (MESFETs , PHEMTs and HBTs), o laseres bombeados y dispositivos VCSEL utilizados en las redes de fibraóptica.
Los dispositivos basados en semiconductores compuestos disponen de algunas prestaciones clave, incluyendo su capacidad de funcionar a altas frecuencias con muy bajo consumo de potencia, al mismo tiempo que generan menos ruido electrónico y menos distorsión que los productos basados en silicio. La tecnologia MBE es la preferida para muchos semiconductores compuestos utilizados en unacreciente variedad de aplicaciones de alta tecnologia para comunicaciones inalámbricas y via satélite, redes de fibra óptica de gran velocidad, computadores, sistemas de defensa, y electrónica de consumo tales como adaptadores para servicios Internet y para reproductores de disco óptico (DVD, Blue Ray).
El termino Molecular Beam Epitaxy ( MBE ), describe el crecimiento epitaxial de laminas delgadas desemiconductores compuestos mediante la reacción de haces moleculares térmicos de los elementos constituyentes con la superficie de un sustrato cristalino, mantenido a temperatura adecuada y en condiciones de ultravacío.
Consiste en la evaporación de fuentes sólidas de manera que se producen haces moleculares y se dirigen sobre un sustrato caliente sobre el cual se deposita el material.
Es unatécnica habitual en el crecimiento de heteroestructuras de semiconductores por la gran perfección cristalina que alcanza. Los haces moleculares inciden sobre un sustrato y diversas reacciones químicas ocasionan la deposición de monocapas sucesivas. Mediante el adecuado control de las especies químicas de los haces se puede variar la composición de las capas epitaxiales.
Esta técnica, se ha de realizaren condiciones de ultravacío, ya que cualquier impureza dañaría nuestra capa. Además, los materiales a epitaxial han de ser de gran pureza. Dentro de las ventajas de este método se encuentran las siguientes:
Control de espesores con muy alta precisión
Baja temperatura de crecimiento
Posibilidad de fabricar estructuras complicadas
Inconvenientes:
Se ha de realizar en cámaras de vacío...