エピタキシャルトランジスタとは何ですか？

エピタキシャルトランジスタは、多くの最新の半導体デバイスの先駆者です。標準のトランジスタは、直接融合した3つの半導体材料を使用します。エピタキシャルトランジスタは、トランジスタセクションの間に堆積して互いに隔離するために純粋で無充電の半導体材料の非常に薄いフィルム層を持っていることを除いて、標準のトランジスタによく似ています。これにより、デバイスの速度と性能が大幅に向上します。

標準トランジスタは、シリコンなどの半導体材料の3つのピースで構成されています。これらのピースのシリコンは、電荷を与える添加剤とブレンドされています。業界標準であるNPNタイプのトランジスタの場合、2つのピースは負に充電され、3つ目は積極的に充電されます。

トランジスタを構築するために、3つのシリコンが融合し、2つの否定的な帯電したピースの間に挟まれた積極的に充電されたピースが融合します。これらのピースが融合したら、Eの交換レクトロンは、ジャンクションと呼ばれるピースが出会う2つの場所で発生します。電子交換は、陰性電荷と正電荷のバランスが満たされるまで、接合部で続きます。電荷のバランスをとったこれらの2つの領域はまったく充電されなくなり、枯渇領域と呼ばれます。

トランジスタ内の枯渇領域は、デバイスがスイッチングと呼ばれる状態を変更する速度や、デバイスがどのように動作または故障するかなど、デバイスがどの程度速度を変更できるかなど、デバイスの動作特性の多くを決定します。標準トランジスタに枯渇領域を作成する方法は自然に発生するため、それらは最適に正確ではなく、シリコンに追加された電荷の強度を変えることを超えて、物理的構造を改善または変更するために制御することはできません。 何年もの間、ゲルマニウムトランジスタは優れたスイッチング速度を持っていましたnゲルマニウム半導体が自然に枯渇領域を自然に形成する傾向があるという理由だけで、シリコントランジスタと比較してください。

1951年、ベルラボのハワード・クリステンセンとゴードン・ティールは、現在エピタキシャル堆積と呼ばれる技術を作成しました。この技術は、名前が示すように、同一の材料の基質に材料の非常に薄い膜または層を堆積することができます。 1960年、ヘンリー・テラーは、シリコン半導体のエピタキシャル堆積の使用を完成させるベルチームを率いました。

トランジスタ構造に対するこの新しいアプローチは、半導体デバイスを永久に変えました。シリコンの自然な傾向に依存してトランジスタの枯渇領域を形成する代わりに、この技術は、枯渇領域として機能する純粋で充電されていないシリコンの非常に薄い層を追加する可能性があります。このプロセスにより、設計者はシリコントランジスタの運用特性を正確に制御することができ、初めて、費用対効果の高いシリコントランジスタがそれらのことに関して優れていましたゲルマニウムカウンターパート。

エピタキシャル堆積プロセスが完成したため、ベルチームは最初のエピタキシャルトランジスタを作成しました。同社は電話スイッチング装置で即時のサービスに押し込み、システムの速度と信頼性の両方を改善しました。エピタキシャルトランジスタの性能に感銘を受けたフェアチャイルド半導体は、独自のエピタキシャルトランジスタである伝説の2N914で作業を開始しました。 1961年に市場でデバイスをリリースし、広く使用されていました。

フェアチャイルドのリリースに続いて、シルバニア、モトローラ、テキサスインスツルメンツなどの他の企業は、独自のエピタキシャルトランジスタの作業を開始し、エレクトロニクスのシリコン時代が生まれました。トランジスタとシリコンデバイスの作成におけるエピタキシャル堆積の成功により、エンジニアはこの技術の他の用途を探し出し、すぐに金属酸化物などの他の材料と連携しました。エピタキシャルトランジスタの直接の子孫はほぼに存在します想像できるすべての高度な電子デバイス：フラットスクリーン、デジタルカメラCCD、携帯電話、統合サーキット、コンピュータープロセッサ、メモリチップ、太陽電池、およびすべての最新の技術システムの基礎を形成する無数のデバイス。