晶體生長方法氣相法

• 生長的晶體純度高；
• 生長的晶體完整性好；
• 晶體生長速度慢；
• 有一系列難以控制的因素，如溫度梯度、過飽和比、攜帶氣體的流速等。     
  

      目前，氣相法主要用于晶須生長和外延薄膜的生長（同質(zhì)外延和異質(zhì)外延），而生長大尺寸的塊狀晶體有其不利之處。

氣相法主要可以分為兩種：

• 物理/氣相沉積（Physical Vapor Deposition, PVD）：用物理凝聚的方法將多晶原料經(jīng)過氣相轉(zhuǎn)化為單晶體，如升華-凝結(jié)法、分子束外延法 和陰極濺射法；
• 化學(xué)氣相沉積（Chemical Vapor Deposition,CVD）：通過化學(xué)過程將多晶原料經(jīng)過氣相轉(zhuǎn)化為單晶體，如化學(xué)傳輸法、氣體分解法、氣體合成法和MOCVD法等。
  

升華法

       所謂升華法，是在高溫區(qū)將材料升華，然后輸送到冷凝區(qū)使其成為飽和蒸氣，經(jīng)過冷凝成核而長成晶體。升華法生長速度慢，主要應(yīng)用于生長小塊晶體，薄膜和晶須，SiC晶體就是用這種方法生長的。此外，為了得到完整性好的晶體，需要控制擴(kuò)散速度和加惰性氣體保護(hù)，升華室一般都充有氮?dú)饣驓鍤狻?/span>

射頻濺射法

       所謂射頻濺射法晶體生長，是指采用射頻濺射的手段使組成晶體的組分原料氣化，然后再結(jié)晶的技術(shù)來生長晶體的方法。
射頻濺射是適用于各種金屬和非金屬材料的一種濺射沉積方法，其頻率區(qū)間為5~30MHz，國際上通常采用13.56MHz的頻率。主要用來進(jìn)行薄膜制備，也可以制備小尺寸的晶體。

分子束外延生長
      分子束外延（MBE）技術(shù)是指在超高真空條件下，一種或幾種組分的熱原子束或分子束噴射到加熱的襯底表面，與襯底表面反應(yīng)，沉積生成薄膜單晶的外延工藝。到達(dá)襯底表面的組分元素與襯底表面不但要發(fā)生物理變化(遷移、 吸附和脫附等)，還要發(fā)生化學(xué)變化(分解、化合等)，*后利用化學(xué)性能與襯底結(jié)合成為致 密的化合物。
      分子束外延的晶體生長速度慢（約1um/h)，生長溫度低，可隨意改變外延層的組分和進(jìn)行摻雜，可在原子尺度范圍內(nèi)**地控制外延層的厚度、異質(zhì)結(jié)界面的平整度和摻雜分布，目前已發(fā)展到能一個(gè)原子層接一個(gè)原子層**地控制生長的水平。

分子束外延是制備半導(dǎo)體多層單晶薄膜的外延技術(shù)，現(xiàn)在已擴(kuò)展到金屬、絕緣介質(zhì)等多種材料體系，成為現(xiàn)代外延生長技術(shù)的重要組成部分。分子束外延技術(shù)是目前生長半導(dǎo)體晶體、半導(dǎo)體超晶格的關(guān)鍵設(shè)備，所用的原料純度非常高。可以制備：III-V族化合物半導(dǎo)體GaAs/AlGaAs、IV族元素半導(dǎo)體Si，Ge、II-VI族化合物半導(dǎo)體ZnS, ZnSe等。

化學(xué)氣相沉積生長

       化學(xué)氣相沉積生長法晶體，是將金屬的氫化物、鹵化物或金屬有機(jī)物蒸發(fā)成氣相，或用適當(dāng)?shù)臍怏w做為載體，輸送至使其冷凝的較低溫度帶內(nèi)，通過化學(xué)反應(yīng)，在一定的襯底上沉積，形成所需要的固體薄膜材料。薄膜可以是單晶態(tài)，也可以是非晶。
化學(xué)氣相沉積法主要有以下幾種類型：
       熱分解反應(yīng)氣相沉積：利用化合物的熱分解，在襯底表面得到固態(tài)薄膜的方法稱為熱分解反應(yīng)氣相沉積。
       化學(xué)反應(yīng)氣相沉積：由兩種或兩種以上氣體物質(zhì)在加熱的襯底表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而沉積成為固態(tài)薄膜的方法稱為化學(xué)反應(yīng)氣相沉積。



文章來源：中國數(shù)字科技館