「き」から始まる半導体用語

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寄生容量[Parasitic Capacitance]
気相エピタキシャル成長[Vapor Phase Epitaxial Growth]

寄生容量[Parasitic Capacitance]

寄生容量とは、半導体デバイスや電子回路において意図しない形で生じる容量のことを指す。

これは、デバイスの構造上、隣接する導体部分間に微小な電気的結合が生じることによって発生する。

寄生容量は、信号の伝達速度や周波数特性に影響を与えるため、高速・高周波の電子回路設計において特に重要な問題となる。

寄生容量の主な種類

ジャンクション容量: PN接合やダイオードなどの半導体デバイス内部に存在する寄生容量だ。接合部の両側に形成される空乏層の厚みと面積に依存し、逆バイアス電圧が増加すると容量が減少する。
配線容量: 配線間や配線と基板間に生じる寄生容量で、信号の伝達遅延やクロストークの原因となる。
ゲート容量: FET（Field-Effect Transistor）のゲートとチャネル間に存在する寄生容量で、トランジスタのスイッチング速度に影響を与える。

寄生容量の影響

信号の遅延: 寄生容量は、電子回路内での信号伝達速度を低下させることがある。特に高速デジタル回路や高周波アナログ回路では、この遅延が性能に大きな影響を与える可能性がある。
周波数特性の変化: 寄生容量は、フィルターやオシレーターなどの周波数依存性を持つ回路の特性を変化させることがある。これにより、設計した通りの性能が得られなくなることがある。
電力消費の増加: 寄生容量は、トランジスタのスイッチング時に追加の電力を消費する。これは、特にバッテリー駆動の携帯電子機器において重要な問題だ。

対策

設計の最適化: 寄生容量の影響を最小限に抑えるためには、回路設計の初期段階から寄生容量を考慮に入れる必要がある。例えば、配線の長さや幅を調整することで配線容量を減少させることができる。
技術の選択: 低寄生容量を実現するために、SOI（Silicon On Insulator）技術やGaAs（ガリウム砒素）などの材料を使用する選択肢がある。
シールドの利用: 電磁干渉（EMI）を防ぐために、シールドを使用して寄生容量の影響を減少させることができる。

寄生容量は、半導体デバイスや電子回路の性能に大きな影響を及ぼすため、設計段階から慎重に管理する必要がある。

気相エピタキシャル成長[Vapor Phase Epitaxial Growth]

気相エピタキシャル成長は、半導体製造において重要な役割を果たす技術の一つで、高品質な半導体薄膜を基板上に形成するために用いられる。

この方法は、気相からの原子や分子が基板上に堆積し、元の基板と同じ結晶構造を持つ薄膜を形成することを特徴としている。

エピタキシャル成長には、気相エピタキシャル成長（VPE: Vapor Phase Epitaxy）や金属有機気相成長（MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition）、分子線エピタキシー（MBE: Molecular Beam Epitaxy）など、様々な技術がある。

ここでは、気相エピタキシャル成長に焦点を当てる。

気相エピタキシャル成長の基本原理

気相エピタキシャル成長では、ガス状の前駆体が基板表面に供給される。

この前駆体は基板表面で化学反応を起こし、所望の半導体材料を形成する。

このプロセスは、特定の温度、圧力、ガス流速の下で制御され、均一かつ高品質なエピタキシャル膜の成長を実現する。

気相エピタキシャル成長の技術

VPE（Vapor Phase Epitaxy）: 伝統的な気相エピタキシャル成長技術で、半導体の蒸気を基板上に堆積させる方法だ。
MOCVD（Metal Organic Chemical Vapor Deposition）: 金属有機化合物をガス源として使用し、化学反応を通じてエピタキシャル層を成長させる技術。LEDやレーザーダイオードなどの製造に広く用いられている。
MBE（Molecular Beam Epitaxy）: 高真空下で原子や分子のビームを基板に照射し、エピタキシャル層を成長させる技術。非常に高い制御性と純度の高い膜が得られる。