エピタキシャルプロセスとは何ですか？

エピタキシャルプロセスの概要

「エピタキシー」という用語は、ギリシャ語の単語「エピ」に由来し、「上」と「タクシー」を意味し、「秩序化」を意味し、結晶成長の順序付けられた性質を示しています。エピタキシーは、結晶基質上の薄い結晶層の成長を指す半導体製造における重要なプロセスです。半導体製造におけるエピタキシー（EPI）プロセスは、単結晶基板上に、通常0.5〜20ミクロン前後の単結晶の細かい層を堆積することを目的としています。 EPIプロセスは、特にでの半導体デバイスの製造における重要なステップですシリコンウェーハ製造。

エピタキシーは、高度に秩序化され、特定の電子特性に合わせて調整できる薄膜の堆積を可能にします。このプロセスは、ダイオード、トランジスタ、統合回路などの高品質の半導体デバイスを作成するために不可欠です。

エピタキシーの種類

エピタキシープロセスでは、成長の方向は基礎となる塩基結晶によって決定されます。  堆積の繰り返しに応じて、1つまたは多くのエピタキシー層があります。エピタキシープロセスを使用して、化学組成と構造の観点から基礎となる基質と同じか異なる可能性のある材料の薄い層を形成できます。エピタキシーは、基質とエピタキシャル層の関係に基づいて、2つの主要なカテゴリに分類できます。ホモエピタキシーそしてヘテロエピタキシー.

次に、4つの次元からのホモエピタキシーとヘテロエピタキシーの違いを分析します：成長層、結晶構造、格子、例、およびアプリケーション：

●ホモエピタキシー： これは、エピタキシャル層が基質と同じ材料で作られているときに発生します。

✔成長層：エピタクシルに成長した層は、基質層と同じ材料です。

✔結晶構造と格子：基質とエピタキシャル層の結晶構造と格子定数は同じです。

✔例：基質シリコン上の非常に純粋なシリコンのエピタキシャル成長。

✔アプリケーション：異なるドーピングレベルの層が必要な半導体デバイス構造または純粋でない基板上の純粋なフィルム。

●ヘテロエピタキシー： これには、アルセニドガリウム（GAAS）上のアルミニウムガリウム（アルガス）の成長など、層と基質に使用されるさまざまな材料が含まれます。ヘテロエピタキシーの成功には、欠陥を最小限に抑えるために、2つの材料間の同様の結晶構造が必要です。

✔成長層：エピタキシルに成長した層は、基質層とは異なる材料です。

✔結晶構造と格子：基質とエピタキシャル層の結晶構造と格子定数は異なります。

✔例：シリコン基板上のエピタキシルに成長しているアルセニドガリウム。

✔アプリケーション：異なる材料の層が必要な半導体デバイス構造、または単結晶として利用できない材料の結晶膜を構築するために構築します。

半導体製造におけるEPIプロセスに影響を与える要因：

✔ 温度：エピタキシー速度とエピタキシャル層密度に影響します。エピタキシープロセスに必要な温度は室温よりも高く、値はエピタキシーのタイプに依存します。

✔ プレッシャー：エピタキシー速度とエピタキシャル層密度に影響します。

✔ 欠陥：エピタキシーの欠陥は、ウェーハの欠陥につながります。 EPIプロセスに必要な物理的条件は、非欠損エピタキシャル層の成長に維持する必要があります。

✔ 望ましい位置：エピタキシャルの成長は、結晶の正しい位置にある必要があります。エピタキシャルプロセスから除外されるべき領域は、成長を防ぐために適切に撮影する必要があります。

✔ オートドーピング：エピタキシープロセスは高温で行われるため、ドーパント原子は材料にバリエーションをもたらすことができるかもしれません。

エピタキシャル成長技術

エピタキシープロセスを実行する方法はいくつかあります：液相エピタキシー、ハイブリッド蒸気位相エピタキシー、固相エピタキシー、原子層堆積、化学蒸気堆積、分子ビームエピタキシーなど。 2つのエピタキシープロセスを比較しましょう：CVDとMBE。

エピタキシャル成長モード

エピタキシー成長モード： エピタキシャルの成長は、さまざまなモードを介して発生する可能性があり、層がどのように形成されるかに影響します。

✔（a） Volmer-Weber（VW）：連続膜形成の前に核形成が起こる3次元の島の成長を特徴とする。

✔（b）フランクヴァンデルメルウェ（FM）：層ごとの成長を伴い、均一な厚さを促進します。

✔（c） サイドクラスタン（SK）：VWとFMの組み合わせ。臨界厚さに達した後に島の形成に移行する層の成長から始まります。

半導体製造におけるエピタキシー成長の重要性

エピタキシーは、半導体ウェーハの電気特性を強化するために不可欠です。ドーピングプロファイルを制御し、特定の材料特性を達成する能力により、現代の電子機器ではエピタキシーが不可欠になります。

さらに、エピタキシャルプロセスは、半導体技術の継続的な進歩を反映して、高性能センサーとパワーエレクトロニクスの開発においてますます重要になっています。次のようなパラメーターの制御に必要な精度温度、圧力、ガス流量エピタキシャルの成長は、最小限の欠陥で高品質の結晶層を達成するために重要です。