日期：2025年01月23日 11:02 北京时间
定义
外延片是一种经过精细加工和严格处理的衬底上，运用特定的外延生长技术，精确生长出一层或多层具备特定物理、化学和电学性能的半导体薄膜。它是集成电路制造中的基础材料，为后续的半导体器件制造提供了关键的物理平台。
同质外延与异质外延
外延片中，同质外延指的是生长的外延层和衬底是同一种材料。而异质外延则更为复杂，它涉及外延生长的薄膜与衬底材料不同，或者生长出的化学组分、物理结构与衬底完全不同。例如，碳化硅的异质外延便是一个典型的例子。
结构与组成
衬底方面，常用的单晶硅衬底拥有出色的晶体完整性和电学性能，能够为外延层提供理想的晶格匹配和生长基础。碳化硅衬底和蓝宝石衬底也在特定应用中广泛运用。其中碳化硅衬底适用于高频、高压、高功率的集成电路应用，而蓝宝石衬底则在光电器件等领域有广泛应用。
外延层除了与衬底在材料和晶格匹配上有严格要求外，其杂质浓度也可通过精确的掺杂工艺进行调控。在制造高性能晶体管时，磷、砷等杂质原子的浓度控制是关键，这关乎电子迁移率和导电性的实现。外延层的晶体结构缺陷密度极低，确保了载流子在其中的高效传输。
制备方法
化学气相沉积（CVD）是常用的外延制备技术之一。以金属有机化学气相沉积（MOCVD）为例，生长氮化镓（GaN）外延层时，涉及的反应过程和参数控制十分关键。分子束外延（MBE）也是一种能够实现原子级别精确生长的技术，常用于制造量子阱、量子点等先进半导体器件。
在集成电路中的作用
外延技术在集成电路中扮演了至关重要的角色。通过采用应变工程技术，外延层能提高电子或空穴的迁移率，从而增强集成电路的性能。在系统级芯片（SoC）中，外延技术使得在同一外延片上集成多种不同功能的器件成为可能。在功率集成电路中，绝缘外延层发挥着电气隔离的重要作用，确保电路在高电压、大电流环境下的稳定运行。