אפיטקסיה מהפאזה הנוזלית
סוגי המערכות לגידול LPE

ללא קשר לפרופיל הטמפרטורה המיושם ב-LPE, קיימות בה מספר טכניקות של גידול:
איור 3: תיאור סכמטי של הרכיבים העיקריים במערכת הגידול, ושל שלבי הגידול ב-LPE בשיטת ההטיה (tipping, למעלה) ובשיטת ההטיה-הסיבובית (rotating-tipping, למטה). ריאקטור הקוורץ נמצא בתנור חימום שאינו מוראה באיור.שיטת ההטיה (tipping): לתוך סירה מחומר אינרטי (גרפיט, בדרך כלל) מכניסים בצד אחד את המצע ובצד השני את תמיסת הגידול. הסירה מוכנסת לריאקטור קוורץ צינורי, המצוי בתנור חימום. בתחילה התנור מוטה כך שצד התמיסה נמוך יותר ממצע הגידול. מחממים את התנור להתכת התמיסה, וממתינים להומוגינזציה שלה. בהתאם לפרופיל הגידול מקררים לקירור יתר, אם צריך. כשטמפרטורת התמיסה הגיעה לערך הרצוי, מטים את התנור סביב צירו האופקי הניצב לציר האורך של הסירה, ועל ידי כך "מזרימים" את התמיסה אל המצע, והגידול מתחיל. בסיום הגידול מטים את התנור למצבו ההתחלתי לצורך שפיית התמיסה מהמצע שעליו גדלה השכבה האפיטקסיאלית, ומקררים את התנור, לצורך הוצאת השכבה המגודלת. אחד החסרונות של השיטה הוא האפשרות לגדל רק על מצע אחד (או מספר קטן של מצעים קטנים). כדי להתגבר על חסרון זה פותחה נגזרת של השיטה שבה ההטיה היא סביב ציר המקביל לציר האורך של הריאקטור: שיטת ההטיה הסיבובית (rotating-tipping). בשיטה זו מטעינים לתוך הריאקטור הצינורי סירה היכולה להכיל מספר רב של מצעים ניצבים לציר האורך של הריאקטור. המחזיק מחובר לדופן הצינור, כך שבהתחלה המצעים נמצאים מעל לתמיסת הגידול. בשלב זה מחממים את התנור להתכה של תמיסת הגידול ולהומוגניזציה שלה, ומתחילים בקירור כנדרש. בשלב המתאים מסובבים את הצינור סביב ציר האורך שלו, כך שכל המצעים נטבלים בתמיסת הגידול, והגידול מתחיל. בסיום הזמן הדרוש מסובבים את הצינור בחזרה למצבו ההתחלתי, כך שהתמיסה מחליקה מפני השטח של השכבות המגודלות באמצעות כוח הכבידה, ומקררים את המערכת. לצורך הוצאת השכבות האפיטקסיאליות שגודלו. לשני הווריאנטים של שיטת ההטיה יש חסרונות בולטים: ניתן לגדל רק סוג אחד של שכבה על כל מצע, סילוק התמיסה מפני השטח האפיטקסיאליים אינו מושלם, כמות התמיסה מוגבלת, והיישום החוזר שלה מסובך. עם זאת, היכולת לגדל בפעם אחת על מספר רב של מצעים בשיטת ההטיה-הסיבובית היא יתרון תעשייתי משמעותי.
איור 4: תיאור סכמטי של הרכיבים העיקריים במערכת הגידול, ושל שלבי גידול LPE בשיטת הטבילה (dipping). ריאקטור הקוורץ נמצא בתנור חימום שאינו מוראה באיור.שיטת הטבילה (dipping): תמיסת הגידול נמצאת בתוך כורית (אנ') המצויה בריאקטור שבתוך תנור. בדרך כלל מוזרם דרך הריאקטור מימן או גז אינרטי כדי למנוע תגובה של התמיסה והמצעים עם אווירת החדר. המצע או המצעים מורכבים באמצעות מחזיקים על מוט הסעה וסיבוב, אותו מורידים אנכית לתוך "אמבט" התמיסה להתחלת הגידול, כשטמפרטורת האמבט הגיע לערך הרצוי (עם או בלי קירור יתר). בזכות הגאומטריה הזו מכונה השיטה גם LPE אנכי (VLPE). במקרים בהם צפיפות התמיסה גבוהה יותר מאשר הצפיפות המשוקללת של המצע ומחזיקו, צפים האחרונים על גבי פני הנוזל, בזכות הציר המחבר את המחזיק או המחזיקים אל המוט. במהלך הגידול מישמים, לעיתים, סיבוב של מוט המצעים, על מנת להשיג אחידות של הריכוז בתמיסה על ידי פיצוי הבדלי החימום באזורים שונים של הכורית, והבדלי ריכוז בגלל קונבקציות בנוזל. בתום הזמן הנדרש להשגת העובי הרצוי של השכבה, מעלים את המוט להוצאת המצעים מן התמיסה. בזכות הציר המחבר את מחזיקי המצעים למוט, הם חוזרים למצב ניצב לקרקע, ושאריות התמיסה ניגרות מפני השטח של המצעים באמצעות כוח הכבידה. אם צפיפות הנוזל נמוכה, מרכיבים מראש את המחזיקים על המוט כך שפני המצעים מקבילים לפני השטח של הנוזל. בהוצאת המצעים בתום הגידול קשה, במקרה זה, לסלק את כל שאריות התמיסה, ולכן מיישמים לעיתים סיבוב מהיר של מוט ההסעה והסיבוב על מנת לסלקן באפקט הצנטריפוגה. שיטת הטבילה שימושית בעיקר בגידול שכבות עבות, שכן בגלל הנפח הגדול של התמיסה, ריכוזה כמעט שאינו משתנה בגלל הפרשת מומסים לגידול האפיטקסיאלי. יתרה מכך, אותה תמיסה יכולה לשמש למספר ריצות גידול עוקבות, כך שחוסכים בזמן הנדרש לפריקה, הטענה וחימום של החומר שבכורית. התמיסה נשארת בדרך כלל חמה, כשכל מספר גידולים מוסיפים לה כמויות קטנות של המומסים, על מנת לשמור על ריכוז התמיסה בערך הרצוי. יתרונות נוספים של השיטה הם: האפשרות לגדל על מספר מצעים בו זמנית (אם כי לא גדול כמו בשיטת ההטיה הסיבובית), והאפשרות לשמור את המצעים בטמפרטורה נמוכה יחסית עד להתחלת הגידול עצמו. זה משמעותי בעיקר לחומרים שנוטים להתפרק בחום גבוה כמו תחמוצות. החסרון העיקרי של השיטה נעוץ בכך שאפשר לגדל רק שכבה אחת בהרכב קבוע על כל מצע.
איור 5: תיאור סכמטי של סירת הגידול, ושל השלבים בגידול LPE של מבנה דו-שכבתי על שני מצעים נפרדים בשיטת הסרגל (slider method). התנור הנע שבמרכזו עובר ריאקטור קוורץ צינורי ושבו מצויה הסירה אינם מוראים באיור. שיטת הסרגל (slider): המצע (או המצעים) והתמיסה (או התמיסות) מוצבים בשקעים (או חורים) שבתוך חלקים זחיחים - ה"סרגלים". במהלך הגידול הסרגלים מוזזים אופקית האחד ביחס לשני, כדי להביא את התמיסה במגע עם המצע בזמן הנכון לפי פרופיל הטמפרטורה, וכדי לסלקה ממנו בתום הגידול. לגידול מבנה דו-שכבתי על שני מצעים נפרדים, כמו בדוגמה שבאיור 5, מניחים בשקעים שבסרגל המצעים שני מצעי גידול זהים, ומניחים אותו על בסיס הסירה. על סרגל המצעים מניחים את סרגל הבארות כך שהאזורים האטומים שבו מכסים את המצעים, והבארות עצמן נמצאות משמאל לכל מצע. מכניסים לארבע הבארות את הרכיבים בכמויות המתאימות ליצירת תמיסות גידול בריכוזים המתאימים על פי דיאגרמת הפאזות (או את תמיסות הגידול המוצקות שהוכנו מראש). לבארות הקרובות למצעים מכניסים את התמיסות בהרכב המתאים לגידול השכבה הראשונה במבנה, ואילו לאחרות את התמיסות בהרכב המתאים לגידול השכבה השנייה במבנה. מכסים את הבארות במכסים למניעת התנדפות רכיבי התמיסה במהלך החימום. אחר כך מכניסים את הסירה, על כל רכיביה, לריאקטור הקוורץ הצינורי, סוגרים אותו, ומזרימים דרכו מימן או גז אינרטי. מסיעים את תנור החימום לאורך צינור הקוורץ, כך שמרכזו יחפוף את הסירה, ומתחילים בחימומו. לאחר הזמן הדרוש להתכה של תמיסות הגידול, ולהומוגוניזציה שלהם, מקררים את התמיסה בהתאם לפרופיל הטמפרטורה הרצוי. כשטמפרטורת התמיסה הגיעה לערך שנקבע מראש, מושכים את מוט המשיכה של סרגל הבארות ימינה עד שהבאר הראשונה מתייצבת מעל המצעים. מחכים את הזמן הדרוש להשגת העובי הרצוי של השכבה האפיטקסיאלית הראשונה, ומושכים שוב את סרגל הבארות עד שהאזורים האטומים שבין שני הבארות מכסים את המצעים. באמצעות משיכה זו "נוגבה" תמיסת הגידול מהמצעים. כעת מייצבים את התנור על הטמפרטורה המתאימה לתמיסת הגידול השנייה על פי דיאגרמת הפזות, וממתינים להומוגניזציה. בהתאם לפרופיל הטמפרטורה הנבחר מורידים שוב את הטמפרטורה לערך המתאים, ומשזה הושג מושכים את סרגל הבארות שוב ימינה, עד שהבארות של תמיסת הגידול השנייה ניצבות מעל המצעים. בתום הזמן הדרוש, מושכים את סרגל הבארות ימינה, לניגוב התמיסה עד שהמצעים יעמדו מתחת לאזורים האטומים שבין הבארות (אפשר, לחלופין, לדחוף את סרגל הבארות חזרה לעמדה זו, או למשוך אותו כך שהאזורים האטומים שמשמאל לבארות של תמיסת הגידול השנייה יהיו מעל למצעים). כעת מקררים את התנור בקצב שנבחר. בסיום, לצורך קירור מהיר יותר, החשוב בעיקר במקרים של שכבות שרכיביהן נדיפים בטמפרטורות גבוהות, מסיעים את התנור לאורך הריאקטור הצינורי, כך שלא יקיף יותר את סירת הגידול. היתרון הגדול ביותר של שיטת הסרגל על פני שיטות ההטיה והטבילה הוא האפשרות לגדל מבנים המכילים מספר שכבות אפיטקסיאליות זו על גבי זו. לשם כך מכינים בארות ותמיסות כמספר השכבות הרצויות. יתרה מכך, הנעת הסרגלים אחד ביחס לשני בסיום הגידול של כל שכבה, גורם ל"חיתוך" ול"ניגוב" יזום של תמיסת הגידול מהשכבה. יתרון נוסף הוא האפשרות לגדל על יותר ממצע אחד, אך מאחר שהמערכת ליניארית והמצעים אופקיים, מספרם קטן בהרבה מהאפשרי בשיטת ההטיה הסיבובית. החסרון של השיטה הוא הנפח הקטן יחסית של תמיסת הגידול. זה לא מאפשר גידול של שכבות עבות מאוד, כי הרכב התמיסה עלול להשתנות יותר מדי במהלך הגידול, ואיתו ישתנה גם הרכב השכבה. זה מצריך גם החלפת התמיסות עבור כל ריצת גידול.