Loading presentation...

Present Remotely

Send the link below via email or IM

Copy

Present to your audience

Start remote presentation

  • Invited audience members will follow you as you navigate and present
  • People invited to a presentation do not need a Prezi account
  • This link expires 10 minutes after you close the presentation
  • A maximum of 30 users can follow your presentation
  • Learn more about this feature in our knowledge base article

Do you really want to delete this prezi?

Neither you, nor the coeditors you shared it with will be able to recover it again.

DeleteCancel

Make your likes visible on Facebook?

Connect your Facebook account to Prezi and let your likes appear on your timeline.
You can change this under Settings & Account at any time.

No, thanks

Crecimiento Epitaxial

El crecimiento epitaxial o epitaxia es uno de los procesos en la fabricación de circuitos integrados.
by

MAURICIO TORRES MADRID

on 13 November 2012

Comments (0)

Please log in to add your comment.

Report abuse

Transcript of Crecimiento Epitaxial

• HETEROEPITAXIA
Aquí la deposición de un material se hace sobre otro material La heteroepitaxia presenta algunos problemas:

Generación de tensiones (entre las diferentes capas)
Aparición de un espesor critico

Estos problemas requieren un mayor control de las condiciones de crecimiento Ventajas Desventajas 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. El termino Molecular Beam Epitaxy ( MBE ), describe el crecimiento epitaxial de laminas delgadas de semiconductores compuestos mediante la reacción de haces moleculares térmicos de los elementos en la superficie de un sustrato cristalino, mantenido a temperatura adecuada y en condiciones de ultravacío. Crecimiento epitaxial por haces moleculares (MBE). Tipos
de Epitaxia Control de espesores con muy alta precisión
Baja temperatura de crecimiento
Posibilidad de fabricar estructuras complicadas Se ha de realizar en cámaras de vacío
Complejidad de instalación y uso
Alto costo El crecimiento epitaxial, puede dividirse en dos categorías muy amplias según sea el material que vamos a crecer sobre el sustrato División de Ingeniería Eléctrica

Física de Semiconductores
Grupo: 03 El fabuloso equipo B
presenta:

Crecimiento epitaxial o Epitaxia 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 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 . Universidad Nacional
Autónoma de México

Facultad de Ingeniería 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). EPITAXIA:
es el crecimiento ordenado de una capa monocristalina que mantiene una relación definida con respecto al substrato cristalino inferior. EPI: sobre
TAXIS: ordenación Substrato de partida Substrato más capa epitaxial La capa crecida se extiende sobre toda la superficie del sustrato.
[ no de forma localizada como en la difusión] Se calienta el semiconductor hasta casi su punto de fusión 1º se pone en contacto con el material de base para que, al enfriarse, recristalice con la estructura adecuada. 2º 3º •HOMOEPITAXIA
Consiste en la deposición de un material sobre el mismo material

Si sobre Si Se obtiene mayor control del dopado y mejor calidad de la red cristalina comienzo de un cambio de estado en una región pequeña pero estable. donde los átomos a depositar pierdan su energía y lleguen a formar parte de la estructura cristalina del sólido. Un semiconductor creado por epitaxis Dependiendo de la forma de transportar el material a crecer desde la fuente hasta el substrato existen tres técnicas fundamentales de crecimiento epitaxial. Ventajas LPE Desventajas
Las capas crecidas mediante este método se caracterizan por tener un tiempo de vida media de minoritarios elevados (pocas impurezas profundas): se utiliza mucho en la realización de dispositivos optoelectrónicos: láseres de heteroestructuras de capas múltiples de GaAs y AlGaAs

El control del crecimiento de la capa desde la fase líquida puede realizar mediante un enfriamiento controlado de la disolución o mezcla Las velocidades de crecimiento LPE son extremadamente bajas

La introducción de impurezas se reduce fuertemente.

Se puede realizar un dopaje mediante un añadido de impurezas a la disolución.

Es un método utilizado principalmente para el crecimiento de materiales SC compuestos III-V en los cuáles el Ga o In son el elemento tipo III, dado que estos metales forman soluciones a temperaturas bajas. Caracteristicas de las capas crecidas Las velocidades de crecimiento típicas son de 0.1- 1 m/minuto.
El crecimiento se controla mediante un enfriamiento de la mezcla.
Puede producirse un dopaje mediante la adición de dopantes Se basa en la SOLUBILIDAD de un soluto en un disolvente a una temperatura dada. Crecimiento epitaxial
en fase líquida (LPE). Es un proceso simple que requiere un equipo modesto
Se puede realizar en condiciones normales de laboratorio
Menos costosa y mayor velocidad de crecimiento que la MBE
Baja concentración de defectos
Excelente control de la estequiometria Las condiciones de solubilidad restringen en gran manera al número de materiales a los cuales es aplicable esta técnica.

El control de la morfología (orientación cristalina) es muy difícil

La calidad superficial es pobre IF YOU WANT TO SEE AN EXAMPLE ON HOW TO USE THIS TEMPLATE, PLEASE CHECK: https://prezi.com/n-8ibkiw881r/number-systems/ El crecimiento epitaxial por haces moleculares se produce en alto vacío o en ultra alto vacío(10-8 Pa).

El aspecto más importante del crecimiento epitaxial por haces moleculares es la baja tasa de sedimentación (normalmente inferior a 1000 nm por hora).

Las bajas tasas de sedimentación requieren proporcionalmente mejor vacío para alcanzar los mismos niveles de impureza que otras técnicas de sedimentación. Crecimiento Epitexial
por haces moleculares (MBE) La epitaxia en fase liquida es el crecimiento de capas epitaxiales sobre sustratos cristalinos por precipitación de un solido directamente desde una fase liquida. Es un proceso muy utilizado en compuestos III-V y II-VI, pudiendo realizarse estructuras multicapa con composiciones y dopajes homogéneos y bien controlados. Todas ellas basadas en el transporte físico del material semiconductor hacia la oblea calentada (en fase líquida, en fase de vapor, etc.) 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. Montaje Experimental Un contenedor de gráfico dentro de un tubo de cuarzo
que se introduce en un horno. El horno permite calentar la solución hasta la
temperatura deseada: To. 1 2 4 3 Se hace circular H2 (hidrógeno purificado) para
eliminar las películas de óxido del material solvente
(óxido de Galio) en dos regiones para depositar el substrato y la mezcla Al alcanzar To
el horno se inclina y la fase líquida
cubre al substrato Después se reduce la Tª y como consecuencia, crece la capa epitaxial sobre la superficie del substrato. El proceso termina cuando el horno regresa a la posición inicial, y la fase líquida se retira de la superficie del
substrato Es una técnica 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 realizar en condiciones de ultravacío, ya que cualquier impureza dañaría nuestra capa. Además, los materiales a epitaxiar han de ser de gran pureza. El equipo empleado, es un tubo rodeado de unas bobinas de inducción. La VPE es un proceso en el que el material es trasportado al sustrato en forma de vapor, generalmente formado por compuestos. Estos, una vez alcanzado el sustrato se descomponen, y se incorporan a su superficie. Epitaxia en fase de vapor
(VPE) Es hoy en dia el proceso mas ampliamente utilizado. Los sustratos de silicio están colocados sobre una cesta de grafito la cual es calentada por las bobinas de inducción hasta una temperatura próxima a los 1200 ºC. Al calentarse a esta temperatura, un flujo de gases atraviesa el tubo en el que queda encerrado todo el conjunto siendo la composición de estos gases muy controlada mediante válvulas. Fue creado por J. R. Arthur y Alfred Cho a finales de los 60 en los laboratorios Bell. En estado sólido, algunos elementos ultrapuros como el galio o el arsénico se calientan diferentes células de efusión de Knudsen hasta que comienzan a sublimarse. A continuación, los elementos se condensan en un oblea, en la que puede que se produzca una reacción. En el caso del galio y del arsénico, se forma un monocristal de arseniuro de galio. El término «haz» indica que los átomos que se han evaporado, no interactúan entre ellos o no expulsan gases hasta que conforman la oblea, debido al camino libre medio de los átomos. Durante esta operación, se observa el crecimiento de las películas cristalinas mediante la técnica denominada difracción de electrones de alta energía por reflexión (RHEED), esta técnica, a diferencia de la difracción de rayos X empleada en la cristalografía, sólo analiza la superficie de la muestra. Mediante computadora, se coloca un obturador en frente de cada horno, lo que permite controlar de forma más precisa el grosor de cada capa, incluso de una única capa de átomos.
Las capas de estructuras complejas de diferentes materiales se fabrican de este modo. Este control ha permitido el desarrollo de estructuras en las que los electrones pueden confinar en un espacio, en pozos cuánticos o incluso en puntos cuánticos. En la actualidad, estas capas son una parte importante de los dispositivos semiconductores, entre los que se incluyen los diodos láser y los diodos emisores de luz.
En aquellos sistemas en los que es necesario enfriar el sustrato, el ambiente de ultra alto vacío dentro de la cámara de crecimiento se mantiene gracias a un sistema de cryopump y criopaneles, que se enfría mediante nitrógeno líquido o nitrógeno frío en estado gaseoso en una temperatura de aproxidamente 77 kelvin (-196 °C).
Las temperaturas de criogenización actúan como un filtro para las impurezas del vacío, por lo que los niveles de vacío han de ser de varios órdenes de magnitudes para una mejor deposición de las películas de acuerdo con estas condiciones Otras variaciones incluyen el MBE en estado gaseoso, parecida a la deposición química de vapor. El crecimiento epitaxial por haces moleculares también se emplea para la deposición de algunos tipos de polímeros semiconductores. En este caso, las moléculas, en lugar de los átomos, se evaporan y se depositan sobre la oblea. ¡¡El Fabuloso equipo B!! Investigación
Galeana T. Juan Carlos
Contreras C. Miguel Angel Revision Técnica
Correa T. Roberto
Solís S. Rosalba Corrección de Estilo
y Diseño
El FABULOSO equipo B En esta ocasión nadie comió en la realización del trabajo Cibergrafìa
http://www.iqfr.csic.es/Termoquimica/knudsen.htm

http://material.fis.ucm.es/paloma/congreso10/ficheros/posterepitaxia%20[Modo%20de%20compatibilidad].pdf

Bibliografía
Streetman and Banerjee, Solid State Electronic Devices, Prentice Hall, Fifth Edition, 2000.


F I N
Full transcript