一文搞懂＂衬底＂“外延”的区别和联系
在半导体产业链中，特别是第三代半导体（宽禁带半导体）产业链中，会有衬底及外延层之分，那外延层的存在有何意义？和衬底的区别是什么呢？
首先，先普及一个小概念：晶圆制备包括衬底制备和外延工艺两大环节。衬底（substrate）是由半导体单晶材料制造而成的晶圆片，衬底可以直接进入晶圆制造环节生产半导体器件，也可以进行外延工艺加工生产外延片。外延（epitaxy）是指在经过切、磨、抛等仔细加工的单晶衬底上生长一层新单晶的过程，新单晶可以与衬底为同一材料，也可以是不同材料（同质外延或者是异质外延）。由于新生单晶层按衬底晶相延伸生长，从而被称之为外延层（厚度通常为几微米，以硅为例：硅外延生长其意义是在具有一定晶向的硅单晶衬底上生长一层具有和衬底相同晶向的电阻率与厚度不同的晶格结构完整性好的晶体），而长了外延层的衬底称为外延片（外延片=外延层+衬底）。器件制作在外延层上展开。
对于传统的硅半导体产业链而言，在硅片上制作器件（特别是高频大功率）无法实现集电区高击穿电压，小串联电阻，小饱和压降要小的要求。而外延技术的发展则成功地解决了这一困难。解决方案：在电阻极低的硅衬底上生长一层高电阻率外延层，器件制作在外延层上，这样高电阻率的外延层保证了管子有高的击穿电压，而低电阻的衬底又降低了基片的电阻，从而降低了饱和压降，从而解决了二者的矛盾。此外，GaAs等Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族以及其他分子化合物半导体材料的气相外延、液相外延等外延技术也都得到很大的发展，已成为绝大多数微波器件、光电器件、功率器件等制作不可缺少的工艺技术，特别是分子束、金属有机气相外延技术在薄层、超晶格、量子阱、应变超晶格、原子级薄层外延方面的成功应用，为半导体研究的新领域“能带工程”的开拓打下了夯实的基础。
就第三代半导体器件而言，这类半导体器件几乎都做在外延层上，碳化硅晶片本身只作为衬底。SiC外延材料的厚度、背景载流子浓度等参数直接决定着SiC器件的各项电学性能。高电压应用的碳化硅器件对于外延材料的厚度、背景载流子浓度等参数提出新的要求。因此，碳化硅外延技术对于碳化硅器件性能的充分发挥具有决定性的作用，几乎所有SiC功率器件的制备均是基于高质量SiC外延片，外延层的制作是宽禁带半导体产业重要的一环。
【更新1】“同质外延的意义是什么？”
有粉丝问到，外延分为同质外延和异质外延，其中同质外延是在衬底上生长与衬底相同材料的外延层，同质外延的意义在哪儿？比如SiC衬底，外延SiC，这个跟直接在SiC晶圆上制作有什么区别吗？
这里统一回答下——提高产品稳定性和可靠性。虽然同质外延是生长与衬底相同材料的外延层，虽然材料相同，但可以提升晶圆表面的材料纯度和均匀度，通过外延处理的衬底，相比于机械抛光的抛光片，其表面平整度高、洁净度高、微缺陷少、表面杂质少，因此电阻率更加均匀，对于表面颗粒、层错、位错等缺陷也更容易控制。外延不仅仅提高了产品的性能，也能保证产品的稳定性和可靠性。
引用 https://zhuanlan.zhihu.com/p/349080786
含义与涵义的区别
含义与涵义是一对同音异形词，汉语拼音均读作“hányì”。在近几十年的文献中，不论是文学著作，还是科技论文，抑或是语文课本，含义与涵义均有着广泛的使用。如：老舍《四世同堂》二七：“今天，看见钱少奶奶，他又想起来那句话，而且完全明白了其中的含义。”魏巍《东方》第三部第十二章：“她开始搜索他们认识以来记忆中的每一件事情，从新的角度上来思索它的含义。”鲁迅《华盖集•咬文嚼字二》：“字面虽然改了，涵义还依旧。”茅盾《幻灭》五：“他反复推敲李克那几句极简单的话里的涵义。”
这就很容易使读者产生这样的疑问：“这两个词的意思有什么不同呢?”尤其是两词同时出现在同一段文字中，就更让人难以理解。例如：今天，对建筑物的称呼，有的还保留着传统的涵义，有的随着时代的变迁，含义已经发生了变化。(转引自《语文学习》1997年第4期第16页)而在《新华字典》《现代汉语词典》等工具书中，也多是两词并收。那么，含义与涵义这两个词究竟有何异同，又该如何使用呢?
首先，我们从文字的层面来解释，在《新华多功能字典》(商务印书馆，2005年第1版)中，“含”字共有四个解释，其中与含义一词有关的解释为“存或藏在里面；包括在内”；而“涵”字共有两个解释，与“涵义”有关的一项释为“包容；包含”。可见，含与涵均有包括、包含的意思，但“涵”比“含”字多了“包容”的解释。
再从词语的解释进行辨析。在《现代汉语词典》(商务印书馆，2012年第6版)中，“含义”释为：(词句等)所包含的意义，例如，这个词用在不同场合有不同的含义，这句话的含义很深刻；也作涵义。而“涵义”一词的解释则为：同“含义”。由此可见，含义与涵义不仅是一对同音异形词，还是一对同义词。
也有人从逻辑学的角度阐述了二者的区别：含义与涵义意思几乎一样，是同义词，均指事物包含的意义，但含义偏客观内在和实在，而涵义更强调逻辑外延。如果您还不能区分含义和涵义的区别的话，请体会一下“内含”和“内涵”的区别。近年来，我们经常说高等教育内涵式发展，您不可以用高等教育“内含”式发展。
如果您熟知心理学，应该清楚“知觉”和“联觉”对应概念的区别，我们把“内含”比作“知觉”，则“内涵”不仅包括“知觉”还包括“联觉”。
近年来，为体现科学技术的科学性和缜密性，国家大力推进科技名词规范化，提倡使用规范的汉字和科技名词，并提出“一词一义”“一义一词”的基本原则。而由《现代汉语词典》对两词的解释也可以看出，规范的词形应为“含义”，而对于“涵义”则倾向不用。综上所述，对于“含义”“涵义”这样的异形词，应正确理解和辨析，在使用时，尤其是在科技论文写作和编辑出版工作中，应尽量使用其规范词形。而如上文举例中那样在同一段文字中出现两种不同写法的情况，更是应当避免。(李志民，责任编辑刘楠)
半导体衬底和外延有什么区别？
来源：雪球App，作者： 国软检测赵工芯，（https://xueqiu.com/8421399706/292521644）
在半导体产业链中，特别是第三代半导体（宽禁带半导体）产业链中，会有衬底及外延层之分，那外延层的存在有何意义？和衬底的区别是什么呢？
在晶圆制备过程中，存在两个核心环节： 一是衬底的制备，二是外延工艺的实施 ，这块由半导体单晶材料精心打造的晶圆片，可以作为基础直接投入晶圆制造的流程来生产半导体器件，或者进一步通过外延工艺来增强性能。
那么，什么是外延呢？简而言之， 外延就是在经过精细处理（切割、磨削、抛光等）的单晶衬底之上，再生长一层新的单晶 。这层新单晶与衬底可以是同种材料，也可以是不同材料，这样可以根据需要来实现同质或异质外延。因为新生长的单晶层会按照衬底的晶相进行扩展，所以被称为外延层。它的厚度一般只有几微米，以硅为例，硅外延生长就是在具有特定晶向的硅单晶衬底上，再生长一层与衬底晶向相同、电阻率和厚度可控的、晶格结构完美的硅单晶层。当外延层生长在衬底上后，整体就称为外延片。
对于传统的硅半导体产业来说，直接在硅片上制作高频大功率器件会遇到一些技术难题，如集电区的高击穿电压、小串联电阻和小饱和压降的要求难以实现。而外延技术的引入巧妙地解决了这些问题。解决的方法是：在低电阻率的硅衬底上生长一层高电阻率的外延层，然后在高电阻率的外延层上制作器件。这样，高电阻率的外延层为器件提供了高的击穿电压，而低电阻率的衬底则减小了基片的电阻，进而降低了饱和压降，从而实现了高击穿电压与小电阻、小压降之间的平衡。
此外，GaAs等Ⅲ-Ⅴ族、Ⅱ-Ⅵ族以及其他分子化合物半导体材料的气相外延、液相外延等外延技术也都得到很大的发展，已成为绝大多数微波器件、光电器件、功率器件等制作不可缺少的工艺技术，特别是分子束、金属有机气相外延技术在薄层、超晶格、量子阱、应变超晶格、原子级薄层外延方面的成功应用，为半导体研究的新领域“能带工程”的开拓打下了夯实的基础。
就第三代半导体器件而言，这类半导体器件几乎都做在外延层上，碳化硅晶片本身只作为衬底。SiC外延材料的厚度、背景载流子浓度等参数直接决定着SiC器件的各项电学性能。高电压应用的碳化硅器件对于外延材料的厚度、背景载流子浓度等参数提出新的要求。因此，碳化硅外延技术对于碳化硅器件性能的充分发挥具有决定性的作用，几乎所有SiC功率器件的制备均是基于高质量SiC外延片，外延层的制作是宽禁带半导体产业重要的一环。
我们通常所说的第一、二、三、四代半导体，就是根据衬底或外延的材质来划分的。就是说， 只要你用到了新一代的材料，不管是衬底还是外延，就都可以自称是新一代的半导体 。比如说，你用单晶硅做衬底，然后在上面生长GaN外延，因为用到的材料里有GaN，所以硅基GaN也算是第三代半导体。
芯片是如何分类的，以及与一代、二代、三代、四代的对应关系？
代表材料：硅（Si）、锗（Ge）。
锗晶体管在1948年的出现，从1950年至1970年代初，锗晶体管发展迅速，此后从发达国家开始逐渐淘汰，到1980年，随着高纯硅的制作工艺逐渐成熟，几乎在全世界范围完全被硅晶体管所取代。
代表材料：砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）。
2，直接带隙，在光电子应用中非常高效，因为电子可以直接跃迁，同时释放光子，比如LED，激光器中。
代表材料：碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN），硒化锌（ZnSe）。
优点：具有宽禁带宽度，高击穿电压和高热导率。适用于高温、高功率和高频应用。
氧化镓（Ga2O3）、金刚石（C）、氮化铝（AlN）和氮化硼（BN）等
优点：超宽禁带宽度；高击穿电压；高载流子迁移率等
缺点：材料生长和制备困难；制造工艺不成熟，许多关键技术尚未完全突破。
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