エピタキシャル成長 [半導体プロセス]
フランス語で「麦の穂」という意味がある、棒状の生地の両側に切れ込みを入れて焼いた、フランスのパンを何という?【エピ】
— 語壷bot (@qPod_gogogo) 2016年2月21日
主に電子デバイスの製造において、単結晶基板上に、基板と同種の、または異種で結晶の形状及び格子定数の近い材料の単結晶薄膜を成膜する技術の略語は何という?【エピ】
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年2月21日
単結晶基板の上に単結晶の膜を成長させる技術です。この方法での結晶成長をエピタキシャル成長と言います。略してエピ。エピタキシャル成長で成膜することをエピ積み、出来た膜をエピ膜とか言います
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年2月21日
基板と同種の材料を成長させる場合をホモエピタキシャル成長、異種の材料を成長させる場合をヘテロエピタキシャル成長と言います。
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年2月21日
ホモエピタキシャル成長は成長と同時に不純物を均一に添加させたり、より高品質な表面を得たい場合に用います。結晶は一般に成長速度が遅いほうが緻密で高品質になりやすいため、バルク結晶(基板)よりもホモエピタキシャル膜のほうが欠陥が少ない結晶になります。
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年2月21日
ヘテロエピタキシャル成長は、LEDやレーザダイオード等で組成を変えた膜を積んで量子井戸を形成する場合や、バルクの結晶が存在しない場合等に用いられます。窒化ガリウム(GaN)のLEDも発明当時はGaNの基板がなかったためサファイア基板にヘテロエピタキシャル成長して作られました。
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年2月21日
ヘテロエピタキシャル成長では、基板と膜との材料結晶の格子定数に差があると結晶の歪みができて、界面にミスフィット転位という欠陥ができやすくなります。そのためできるだけ格子定数の近いもの同士が好ましいのですが、差が大きい場合でも整数比になる場合は良好に成長する場合があります。
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年2月21日
格子定数ミスマッチ(基板と膜の結晶の格子定数の比)が大きいヘテロエピタキシャル成長を行う場合は、目的の膜を成膜する前にバッファー層を積んで歪みを緩和するということが行われます。バッファー層にはアモルファスや超格子が用いられます。
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年2月21日
GaNとサファイアは格子ミスマッチが16%と大きく、そのままヘテロエピタキシャル成長すると多数の欠陥が入り、電気特性が悪化します。そこでサファイア基板の上に薄いAlN膜をアモルファス状に堆積させ、その上にGaNを成長させると歪みが緩和されて欠陥が減少します。
— ヒサン@電子材料勉強中 (@Hisan_twi) 2016年2月21日
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