液相外延是在固體襯底表面從過(guò)冷飽和溶液中析出囤相物質(zhì)生長(zhǎng)半導(dǎo)體單晶薄膜的方法。H9TP32A8JDBCPR-KGM最早由Nclson在1963年發(fā)明并用于GaAs單晶薄膜的外延生長(zhǎng)。液相外延生長(zhǎng)的基礎(chǔ) 溶質(zhì)在液態(tài)溶劑中的溶解度隨著溫度的降低而減少,那么飽和溶液在冷卻時(shí)溶質(zhì)會(huì)析出。當(dāng)襯底與飽和溶液接觸時(shí),溶質(zhì)可在襯底上沉積生長(zhǎng),外延層的組分(包括摻雜)由相圖來(lái)決定。整個(gè)外延薄膜的結(jié)晶生長(zhǎng)過(guò)程是一個(gè)非平衡的熱力學(xué)過(guò)程,溶液中溶質(zhì)的過(guò)飽和度是溶質(zhì)成核、生長(zhǎng)的驅(qū)動(dòng)力。液相外延技術(shù)已廣泛用于生長(zhǎng)G泱s、GaAlAs、G護(hù)、InP和GaInAsP等半導(dǎo)體材料,制作發(fā)光二極管、激光工極管和太陽(yáng)能電池等。按照冷卻方式的不同,液相外延生長(zhǎng)分為穩(wěn)態(tài)生長(zhǎng)和瞬態(tài)生長(zhǎng)。

   穩(wěn)態(tài)外延生長(zhǎng)液成為溫度梯度外延生長(zhǎng),由高溫的源晶片和較低溫度的襯底分別處于液態(tài)飽和溶液的兩端,兩者之間形成溫度梯度差,如圖5-13所示。由于溶解度隨著溫度的下降而減少,溶質(zhì)As在襯底表面逐漸沉積生長(zhǎng),而在溶液中則從源晶片端到襯底端形成濃度梯度。源晶片的溶解和襯底上外延薄膜的生長(zhǎng)速率相同,溶液內(nèi)溶質(zhì)的濃度梯度則是溶質(zhì)從源晶片到襯底表面的驅(qū)動(dòng)力。溶液中的對(duì)流容易引起溶質(zhì)濃度梯度的變化,導(dǎo)致外延層厚度不均勻,這是穩(wěn)態(tài)液相外延生長(zhǎng)技術(shù)最大的不足之處。瞬態(tài)液相外延生長(zhǎng)用于制備0.1um到幾微米的薄外延層,厚度比穩(wěn)態(tài)法均勻。溶液冷卻的方式包括:平衡冷卻、分步冷卻、過(guò)冷法和兩相溶液冷卻法。瞬態(tài)生長(zhǎng)過(guò)程在外延薄膜生長(zhǎng)前襯底與飽和溶液不進(jìn)行接觸,將系統(tǒng)加熱到高于與溶液初始組成對(duì)應(yīng)的液相線溫度rl,然后襯底與飽和溶液接觸并開(kāi)始冷卻。