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硅外延片质量控制与检验方法研究摘要本文主要简述在硅外延片生产过程中对于硅外延片的参数和性能的主要的质量控制方法、检验方法的研究，并对主要测量设备的功能进行介绍。
关键词硅外延片；质量控制；检验方法引言21世纪随着国内电子信息产业的飞速发展，信息技术广泛的服务于整个国民经济的各个领域，俨然已成为了国民经济的核心技术。
微电子工业已成为国民经济的支柱产业，广泛地应用在我国的国防、科技现代化和经济方面。
半导体硅材料作为生产集成电路的最重要的基础功能材料，近年来以单晶硅为代表的半导体材料的发展，成为当代技术的支柱。
硅外延是一种性能优良的半导体材料，在IGBT、大功率器件等领域中有着广泛的应用。
本文则主要介绍在硅外延片成批量生产时，怎样判别产品的质量合格，如何检验外延片的质量。
1 产品参数及测试方法鉴定硅外延片产品的合格要求有两个方面：表面合格和参数合格。
表面合格即要求所生产的硅外延片上的各项缺陷符合客户厂家对于产品的要求量。
参数合格则分为厚度，电阻率和均匀性。
厚度和电阻率作为外延片的最基本参数，也是客户厂家下单时的要求参数范围。
而均匀性则表现了硅外延产品的单片质量和硅外延炉的稳定性。
因此在日常生产中必做日常监测的几个参数有厚度（thickness），电阻率（resistivity ），均匀性（uniformity），表面缺陷（particle）。
1.1 厚度测试在最初的外延片生产探索阶段，曾采用过磨角法、称量法、红外线反射法等方法对外延片进行厚度测试，这些方法各有其优点，但在测量1微米以下的薄层时，都不能得到良好的精度。
在硅的外延层和扩散层厚度的测量方面，还有一种球形滚槽测量法。
这种方法很简便，而且在测量几千埃的薄层时精度很高。
另外，除了外延层，还能直接测量各种绝缘膜、金属膜以及由这些膜的厚度，但是在实际批量生产操作中，红外测量以其操作简单，无损测量的优势被广泛应用。
本司即利用Nicolet6700红外测试仪，采用五点测试、九点测试等测试模式对成品外延进行厚度监测[1]。
快速恢复外延二极管用硅外延片的工艺研究王文林;李扬;陈涛;李明达【摘要】利用化学气相沉积方法制备所需硅外延层，通过FTIR（傅里叶变换红外线光谱分析）、C-V（电容-电压测试）、SRP（扩展电阻技术）等多种测试方法获取外延层的几何参数、电学参数以及过渡区形貌。
详细研究了本征层生长工艺与外延层厚度分布、电阻率分布以及过渡区形貌之间的对应关系。
采用该优化设计的硅外延材料，成功提高了FRED器件的性能与成品率。
%Using the method of chemical vapor deposition(CVD), the required silicon epitaxial layer was prepared, and the geometry parameter, the electricity parameter as well as the transition region morphology was analyzed by using some testing methods such as FTIR(Fourier-Transform Infrared Spectrophotometry),C-V, SRP(spreading resistance profile)and so on. The relationship between the intrinsic layer growth process and the thickness distribution, resistivity distribution as well as transition topography of epitaxial layer was studied in detail. With the optimized design of silicon epitaxial material in the paper, the performance and yield of FRED were successfully improved.【期刊名称】《电子与封装》【年(卷),期】2014(000)011【总页数】4页(P37-40)【关键词】快恢复二极管;硅外延片;本征层生长;过渡区【作者】王文林;李扬;陈涛;李明达【作者单位】中国电子科技集团公司第46研究所，天津 300220;中国电子科技集团公司第46研究所，天津 300220;中国电子科技集团公司第46研究所，天津300220;中国电子科技集团公司第46研究所，天津 300220【正文语种】中文【中图分类】TN304随着高频大功率半导体器件研发和制造技术的快速发展，其在电子电路中的应用越来越多样化，尤以IGBT（绝缘栅双极型晶体管）、VDMOS（垂直双扩散金属-氧化物半导体场效应晶体管）为代表的功率开关器件在生活中的应用愈加广泛和深入，其需求量十分巨大[1~2]。
- 22 -高 新 技 术随着近几年我国集成电路产业的飞速发展，8英寸电子计算机技术发展速度也在不断加快，在一定程度上促进了我国电子信息技术的发展。
我国对8英寸集成电路的市场需求非常大，导致现在我国生产的8英寸硅外延材料经常会出现无法满足国际市场需求的情况，严重阻碍了我国电子信息市场的发展。
近几年抛光片经常会出现厚度和电阻率无法控制的情况，对我国集成电路的发展造成非常大的影响。
１ 工艺实验１．１ 外延设备采用ASM 公司的E2000型单片外延炉进行工艺实验。
石英腔体水平放置，内置可旋转的石墨基座，基座中心和4个边缘分别有热偶进行温度探测和控制。
每次生长1片，工艺气体由腔体前法兰进入，后法兰流出。
１．２ 实验过程原材料使用8英寸掺磷（P）杂质衬底作为实验用衬底，电阻率为0.00135 Ω·cm ~0.0015 Ω·cm ，生长用硅源为三氯氢硅（SiHCl 3，简称TCS）。
外延层厚度w =4.0μm，电阻率ρ=0.2Ω·cm 。
２ 结果与分析２．１ 外延层厚度的均匀性控制在进行8英寸薄层外延片制备的过程中，其外延片的厚度经常会受到制作过程中生产温度和气流分布的影响。
相关人员将在其制备的过程中，主要研究生长温度和气流变化对外延片本身厚度造成的影响。
在进行8英寸薄层外延片制备的时候，相关人员要对不同温度和气流变化下的8英寸薄层外延片的质量进行研究，在进行实验的过程中，相关人员设定的温度一般为1 160 ℃、1 140 ℃、1 120 ℃、1 110 ℃，在进行实验的过程中，相关人员要对外延片的厚度进行严格的测试，并且在进行测试的过程中，相关人员还要设置中心点，在对其的厚度进行测量的时候，围绕着中心点对21个测量点进行测量。
相关人员在对观测点进行测量的时候，要保证器件加工的水平能够达到相关规定的标准。
在对其进行测量的过程中，可以发现越靠近外延片边缘其厚度越高，这种情况导致外延片的外形呈现出“碗状”的状态，越靠近其边缘的位置温度越高并且其薄厚不均匀的程度也在不断提升，相关人员在进行器件加工时，要充分考虑温度设定的问题，在对其进行观察之后，可以发现其制备的最佳温度是1 130℃，在这个温度状态下外延厚度的分布是最均匀的。
半导体材料（复习资料）半导体材料复习资料0:绪论1.半导体的主要特征：（1）电阻率在10-3 ~ 109 ??cm 范围（2）电阻率的温度系数是负的（3）通常具有很高的热电势（4）具有整流效应（5）对光具有敏感性，能产生光伏效应或光电导效应2.半导体的历史：第一代：20世纪初元素半导体如硅（Si）锗（Ge）；第二代：20世纪50年代化合物半导体如砷化镓（GaAs）铟磷（InP）；第三代：20世纪90年代宽禁带化合物半导体氮化镓（GaN）碳化硅（SiC）氧化锌（ZnO）。
第一章：硅和锗的化学制备第一节：硅和锗的物理化学性质１.硅和锗的物理化学性质１）物理性质硅和锗分别具有银白色和灰色金属光泽，其晶体硬而脆。
二者熔体密度比固体密度大，故熔化后会发生体积收缩（锗收缩5.5%，而硅收缩大约为10%）。
硅的禁带宽度比锗大，电阻率也比锗大4个数量级，并且工作温度也比锗高，因此它可以制作高压器件。
但锗的迁移率比硅大，它可做低压大电流和高频器件。
2）化学性质（1）硅和锗在室温下可以与卤素、卤化氢作用生成相应的卤化物。
这些卤化物具有强烈的水解性，在空气中吸水而冒烟，并随着分子中Si(Ge)?H键的增多其稳定性减弱。
（2）高温下，化学活性大，与氧，水，卤族(第七族)，卤化氢，碳等很多物质起反应，生成相应的化合物。
注：与酸的反应（对多数酸来说硅比锗更稳定）；与碱的反应（硅比锗更容易与碱起反应）。
2.二氧化硅（SiO2）的物理化学性质物理性质：坚硬、脆性、难熔的无色固体，1600℃以上熔化为黏稠液体，冷却后呈玻璃态存在形式：晶体(石英、水晶)、无定形(硅石、石英砂) 。
化学性质：常温下，十分稳定，只与HF、强碱反应3.二氧化锗（GeO2）的物理化学性质物理性质：不溶于水的白色粉末，是以酸性为主的两性氧化物。
两种晶型：正方晶系金红石型，熔点1086℃；六方晶系石英型，熔点为1116℃化学性质：不跟水反应，可溶于浓盐酸生成四氯化锗，也可溶于强碱溶液，生成锗酸盐。
