エピタキシャル成長

エピタキシャル成長の定義、ホモ/ヘテロエピタキシー、格子不整合、MOCVD・MBEなどを3択問題で確認できます。

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エピタキシャル成長の要点

エピタキシャル成長は、単結晶基板の上に、基板の結晶方位をそろえて単結晶の薄膜を成長させる技術です。不純物濃度を精密に制御した層をつくれるため、パワーデバイスやバイポーラ素子、化合物半導体デバイスなどで使われます。

基板と同じ材料を成長させるホモエピタキシーと、異なる材料を成長させるヘテロエピタキシーがあり、後者では格子定数の違い(格子不整合)による欠陥に注意が必要です。

エピタキシャル成長の問題一覧(50問)

  1. エピタキシャル成長の説明として正しいものはどれか。
  2. ヘテロエピタキシャル成長の例として正しいものはどれか。
  3. MOCVD(有機金属気相成長法)が主に使われる用途はどれか。
  4. 基板と成長膜の格子定数の差(格子不整合)が大きいときに起こりやすい問題はどれか。
  5. MBE(分子線エピタキシー)の特徴として正しいものはどれか。
  6. シリコンのエピタキシャル成長で原料として使われるガスはどれか。
  7. 選択エピタキシャル成長の説明として正しいものはどれか。
  8. エピタキシャル成長中に、基板などの不純物が気相を通じて成長層に取り込まれてしまう現象を何と呼ぶか。
  9. p+基板の上に低濃度のp型エピタキシャル層を成長させたウエハ(p/p+エピウエハ)の利点として正しいものはどれか。
  10. ヘテロエピタキシャル成長における臨界膜厚の説明として正しいものはどれか。
  11. シリコンのエピタキシャル成長の直前に、高温の水素雰囲気でウエハを加熱する主な目的はどれか。
  12. SiCパワーデバイスの製造でエピタキシャル層が重要な理由として正しいものはどれか。
  13. CVDによるエピタキシャル成長で、比較的低い温度の領域では成長速度が温度に強く依存する。その理由として正しいものはどれか。
  14. エピタキシャル層に生じる代表的な結晶欠陥の一つで、原子面の積み重なりの順序が乱れたものはどれか。
  15. GaNなどで、マスクの開口部から結晶を成長させ、マスクの上を横方向に成長させることで転位を減らす技術を何と呼ぶか。
  16. 溶かした金属の溶液などから、基板の上に結晶を析出させて成長させる方法はどれか。
  17. トリクロロシランを使ったシリコンのエピタキシャル成長の一般的な成長温度に最も近いものはどれか。
  18. 格子定数の大きい緩和したSiGe層の上に、薄いシリコン層をエピタキシャル成長させたとき、シリコン層に生じるひずみはどれか。
  19. エピタキシャルウエハの品質として管理される主な項目はどれか。
  20. SiCのエピタキシャル成長で、結晶軸から数度傾けた(オフ角をつけた)基板を使う主な理由はどれか。
  21. シリコンのエピタキシャル成長を減圧で行う利点の一つとして正しいものはどれか。
  22. 高濃度基板の上の低濃度エピ層の厚さを、赤外光の干渉を利用して測る方法はどれか。
  23. Si基板の上にGaNを成長させるときの主な課題はどれか。
  24. エピタキシャル成長中にドーピングガスを流し、成長と同時に不純物を添加することを何と呼ぶか。
  25. 異なる材料の層を交互に積み重ね、各層を数nm程度に薄くした周期的な構造を何と呼ぶか。
  26. SiGe HBTのベース層を形成するのに使われる技術として正しいものはどれか。
  27. エピタキシャル成長中に不純物を添加する方法が、熱拡散と比べて有利な点として正しいものはどれか。
  28. 先端CMOSの工程で、シリコンやSiGeのエピタキシャル成長の温度を下げることが求められる理由として正しいものはどれか。
  29. SiCパワーデバイスに主に使われている結晶多形(ポリタイプ)はどれか。
  30. MBEで、成長中の表面に電子線を浅い角度で当て、その回折像から成長の様子をその場で観察する手法はどれか。
  31. 「エピタキシー(epitaxy)」という言葉の由来として正しいものはどれか。
  32. LSIやパワーデバイス用のシリコンエピウエハで、エピタキシャル層の厚さとして一般的な範囲はどれか。
  33. シリコンのエピタキシャル成長で、原料ガスと一緒に大量に流される水素(H2)の主な役割はどれか。
  34. GaNの自立基板をつくるために、厚いGaN層を高速に成長させる方法として使われるものはどれか。
  35. サファイア基板上に成長させたGaNに含まれる、膜の表面まで突き抜ける貫通転位の密度の目安として最も近いものはどれか。
  36. バイポーラトランジスタなどで、エピタキシャル層の下に高濃度の層(埋め込み層)を設ける主な目的はどれか。
  37. SiCのエピタキシャル成長(CVD)の一般的な成長温度に最も近いものはどれか。
  38. 300 mmウエハのシリコンエピタキシャル成長で主流となっている反応炉の形式はどれか。
  39. 格子定数の大きく異なる材料をヘテロエピタキシャル成長させるとき、組成を少しずつ変えた層を間に挟む「グレーデッドバッファ層」の目的はどれか。
  40. エピタキシャル層の結晶の品質を評価するX線回折のロッキングカーブで、ピークの半値幅が狭いことは何を意味するか。
  41. MOCVDによるGaNの成長で、条件として管理される「V/III比」の意味はどれか。
  42. 高濃度の基板の上に低濃度のエピ層を高温で成長させるとき、固体の中の拡散によって基板の不純物がエピ層側にしみ出し、界面の濃度変化がなだらかになる現象を何と呼ぶか。
  43. サファイア基板の上に高品質なGaNを成長させるために、赤﨑勇・天野浩らが開発した、まず低温で薄い層を堆積してから高温でGaNを成長させる技術はどれか。
  44. 格子不整合のある系で、最初の数原子層は層状に成長し、ひずみがたまると島状に成長に変わる成長様式はどれか。量子ドットの作製にも利用される。
  45. 埋め込み層などのパターンがある基板の上にシリコンをエピタキシャル成長させたとき、表面に現れる段差の位置が下のパターンからずれたり、形がゆがんだりする現象を何と呼ぶか。
  46. nMOSのソース・ドレインに、シリコンに少量の炭素を加えたSi:Cをエピタキシャル成長させて埋め込む主な目的はどれか。
  47. グラフェンなどの2次元材料で覆った基板の上に結晶を成長させ、成長した膜を基板からはがして再利用できるようにする研究段階の技術はどれか。
  48. GaN HEMT用のエピ構造で、チャネルの下のGaNバッファ層に炭素や鉄を添加する主な目的はどれか。
  49. GaAsのような極性をもつ化合物半導体を、無極性のシリコン基板の上に成長させるときに生じやすい、結晶の中でGaとAsの並びが反転した領域の境界を何と呼ぶか。
  50. SiCのエピタキシャル成長で、表面の原子ステップがいくつも集まって大きな段差になり、表面が荒れる現象を何と呼ぶか。

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