为了向同学们介绍外延生长技术的发展，了解外延生长的起源、工艺原理、主要分类、显著优势、应用领域和最新的发展动态，3月19日晚，微电子学院举办了“芯”系未来系列活动（第三十八期）—— 外延生长与半导体器件制备。本次活动由山东大学副研究员、硕士生导师郭启凯主讲，由微电子学院党委副书记崔剑主持。

首先，郭启凯按照半导体制造的步骤顺序，向同学们简单介绍了晶圆加工、氧化、光刻、刻蚀这四大步骤的工艺与加工流程。其中晶圆加工就是由二氧化硅或石英砂制备到硅晶圆的过程，是芯片制备的第一步。而氧化则是对硅晶圆进行氧化，形成氧化膜来保护硅晶圆同时保证芯片的可靠性。而后经过光刻和刻蚀来让硅晶圆具备芯片的雏形。其中光刻决定了芯片工艺所能达到的最小尺寸，而同时由于我国光刻机依赖进口，这一步骤也是我国芯片行业发展受限最严重的步骤。

然后，郭启凯重点对半导体制造的第五步骤——外延薄膜沉积进行了讲解。他先通过积木的比喻，向同学们直观地解释了外延生长是在单晶衬底上生长出一层新单晶的过程。接着对外延生长的起源进行了追溯，强调其产生的缘由是在50年代末60年代初制造高频大功率器件的需要。随后，他又介绍了外延生长的两大分类——同质外延生长与异质外延生长进行了区分，并举例了其在生产中的应用。

接着，郭启凯列举了现在常见的五种外延生长技术，并深入剖析了各种技术的原理，并将较为相似的化学气相沉积和原子层沉积进行了简单的对比，指出原子层沉积（ALD）反应前驱体是交替沉积，新一层原子膜的化学反应是直接与之前一层相关联的，每次反应只沉积一层原子，从而使沉积厚度便于控制，这也是其相较于化学气相沉积的优势所在。

最后，郭启凯指出如今在许多领域，如在制备氮化镓方面，外延生长技术具有明显优势；同时在先进的CMOS集成电路工艺中，可以利用外延生长在硅表面生长一层锗，从而来增大器件的工作饱和电流以及响应速度；或是在常温常压下制备出铁电相的氧化铪。这表明外延生长技术具有很广泛的应用，具有极大的优势与广阔的发展前景。

本次活动是芯系未来系列——“芯科研”第十三场活动，通过此次活动，同学们对外延生长技术有了更加深入的了解，对其起源、原理、发展动态有了更加清晰的认知，拓宽了科研视野，丰富了专业知识。

图文：李岳辞