エピタキシーとは何ですか?

ほとんどのエンジニアはよく知りませんエピタキシー、半導体デバイスの製造において重要な役割を果たします。エピタキシーさまざまなチップ製品で使用でき、さまざまな製品にはさまざまな種類のエピタキシーが含まれています。Siエピタキシー, SiCエピタキシー, GaNエピタキシー、など。

エピタキシーとは何ですか?
エピタキシーは英語で「Epitaxy」と呼ばれることが多いです。この言葉は、ギリシャ語の「エピ」（「上」を意味する）と「タクシー」（「手配」を意味する）から来ています。その名の通り、物の上にきれいに並べることを指します。エピタキシープロセスは、単結晶基板上に薄い単結晶層を堆積することです。この新たに堆積した単結晶層をエピタキシャル層と呼びます。

エピタキシャルには、ホモエピタキシャルとヘテロエピタキシャルの 2 つの主なタイプがあります。ホモエピタキシャルとは、同じ種類の基板上に同じ材料を成長させることを指します。エピタキシャル層と基板は全く同じ格子構造を有している。ヘテロエピタキシーは、ある材料の基板上に別の材料を成長させることです。この場合、エピタキシャル成長結晶層と基板の格子構造が異なっていてもよい。単結晶と多結晶とは何ですか?
半導体では単結晶シリコンや多結晶シリコンという言葉をよく聞きます。一部のシリコンは単結晶と呼ばれ、一部のシリコンは多結晶と呼ばれるのはなぜですか?

単結晶：格子配列が粒界がなく連続的で変化しない、つまり結晶全体が結晶方位の揃った単一の格子で構成されています。多結晶質: 多結晶質は、それぞれが単結晶である多数の小さな粒子で構成されており、それらの方向は相互にランダムです。これらの粒子は粒界によって分離されています。多結晶材料の製造コストは単結晶の製造コストよりも低いため、一部の用途では依然として有用です。エピタキシャルプロセスはどこに関係するのでしょうか?
シリコンベースの集積回路の製造では、エピタキシャルプロセスが広く使用されています。たとえば、シリコン エピタキシーは、シリコン基板上に純粋で微細に制御されたシリコン層を成長させるために使用されます。これは高度な集積回路の製造にとって非常に重要です。さらに、パワーデバイスでは、SiC と GaN は優れた電力処理能力を備えた 2 つのワイドバンドギャップ半導体材料として一般的に使用されています。これらの材料は通常、エピタキシーによってシリコンまたはその他の基板上に成長します。量子通信では、半導体ベースの量子ビットは通常、シリコンゲルマニウムエピタキシャル構造を使用します。等。

エピタキシャル成長の方法は？

一般的に使用される 3 つの半導体エピタキシー方法:

分子線エピタキシー (MBE): 分子線エピタキシー) は、超高真空条件下で実行される半導体エピタキシャル成長技術です。この技術では、原料は原子または分子線の形で蒸発し、結晶基板上に堆積されます。 MBE は、堆積される材料の厚さを原子レベルで正確に制御できる、非常に正確で制御可能な半導体薄膜成長技術です。

有機金属 CVD (MOCVD): MOCVD プロセスでは、必要な元素を含む有機金属と水素化物ガスが適切な温度で基板に供給され、必要な半導体材料が化学反応によって生成されて基板上に堆積されます。化合物や反応生成物が排出されます。

気相エピタキシー (VPE): 気相エピタキシーは、半導体デバイスの製造で一般的に使用される重要な技術です。その基本原理は、単一の物質または化合物の蒸気をキャリアガス中で輸送し、化学反応を通じて基板上に結晶を堆積させることです。