半導(dǎo)體外延工藝

外延片是半導(dǎo)體材料的一種，是在村底上做好外延層的硅片。外延生長(zhǎng)（通常亦簡(jiǎn)稱外延） 是半導(dǎo)體材料和器件制造的重要工藝之一。外延片決定器件約70%的性能，是半導(dǎo)體芯片的重要原材料。

外延生長(zhǎng)就是在一定條件下，在經(jīng)過(guò)仔細(xì)制備的單品襯底上，沿著原來(lái)的結(jié)晶方向生長(zhǎng)出一層導(dǎo)電類型電阻率、 厚度和晶格結(jié)構(gòu)、完整性等都符合要求的新單晶層的工藝過(guò)程，所生長(zhǎng)的單晶層稱為外延層。目前市場(chǎng)保有量較大的外延片為GaAs、GaN和SiC外延片。

半導(dǎo)體外延工藝的質(zhì)量缺陷

半導(dǎo)體發(fā)光二極管有外延片、芯片、器件及應(yīng)用產(chǎn)品，從產(chǎn)業(yè)鏈角度看有襯底制作、外延、芯片、器件封裝、應(yīng)用產(chǎn)品制作，襯底是基底，在襯底生長(zhǎng)制作外延片，由外延片經(jīng)芯片制作工藝產(chǎn)生芯片，再由芯片封裝制作成器件，在由器件封裝成應(yīng)用產(chǎn)品

半導(dǎo)體外延工藝設(shè)備

外延片作為半導(dǎo)體原材料，位于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)鏈上游，是半導(dǎo)體制造產(chǎn)業(yè)的支撐性行業(yè)。外延片制造商在襯底材料上通過(guò)CVD（Chemical Vapor Deposition，化學(xué)氣相沉積）設(shè)備、MBE（Molecular Beam Epitaxy，分子束外延）設(shè)備等進(jìn)行晶體外延生長(zhǎng)、制成外延片。

外延片再通過(guò)光刻、薄膜沉積、刻蝕等制造環(huán)節(jié)制成晶圓。

晶圓再被進(jìn)一步切割成為裸芯片，裸芯片經(jīng)過(guò)于基板固定、加裝保護(hù)外殼、導(dǎo)線連接芯片電路管腳與外部基板等封裝環(huán)節(jié)，以及電路測(cè)試、性能測(cè)試等測(cè)試環(huán)節(jié)最終制成芯片，用于人工智能、醫(yī)療裝備、電腦裝備等等。

半導(dǎo)體外延工藝包括哪些

半導(dǎo)體材料是介于導(dǎo)體和絕緣體之間的一大類無(wú)機(jī)（半導(dǎo)體）材料。具有半導(dǎo)體性能（導(dǎo)電能力介于導(dǎo)體與絕緣體之間，電阻率約在1mΩ·cm～1GΩ·cm范圍內(nèi)）、可用來(lái)制作半導(dǎo)體器件和集成電路的電子材料。

其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，擁有卓越的電學(xué)特性，而且成本低廉，可被用于制造現(xiàn)代電子設(shè)備中廣泛使用的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

制備不同的半導(dǎo)體器件對(duì)半導(dǎo)體材料有不同的形態(tài)要求，包括單晶的切片、磨片、拋光片、薄膜等。半導(dǎo)體材料的不同形態(tài)要求對(duì)應(yīng)不同的加工工藝。常用的半導(dǎo)體材料制備工藝有提純、單晶的制備和薄膜外延生長(zhǎng)。

半導(dǎo)體外延工藝流程

1。外延生長(zhǎng)的單晶硅質(zhì)量比bulksilicon高，生產(chǎn)出來(lái)的transistor質(zhì)量高，2。發(fā)射的是硼離子,摻雜完硅片接地電子就補(bǔ)充進(jìn)來(lái)了，這樣就電中性了。

半導(dǎo)體外延工藝工程師

si是硅，si半導(dǎo)體就是硅基半導(dǎo)體。屬于我們常見(jiàn)的第一代半導(dǎo)體。

第一代半導(dǎo)體材料概述

　　第一代半導(dǎo)體材料主要是指硅（Si）、鍺元素（Ge）半導(dǎo)體材料。作為第一代半導(dǎo)體材料的鍺和硅，在國(guó)際信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)中的各類分立器件和應(yīng)用極為普遍的集成電路、電子信息網(wǎng)絡(luò)工程、電腦、手機(jī)、電視、航空航天、各類軍事工程和迅速發(fā)展的新能源、硅光伏產(chǎn)業(yè)中都得到了極為廣泛的應(yīng)用，硅芯片在人類社會(huì)的每一個(gè)角落無(wú)不閃爍著它的光輝。

　　第二代半導(dǎo)體材料概述

　　第二代半導(dǎo)體材料主要是指化合物半導(dǎo)體材料，如砷化鎵（GaAs）、銻化銦（InSb）；三元化合物半導(dǎo)體，如GaAsAl、GaAsP；還有一些固溶體半導(dǎo)體，如Ge-Si、GaAs-GaP；玻璃半導(dǎo)體（又稱非晶態(tài)半導(dǎo)體），如非晶硅、玻璃態(tài)氧化物半導(dǎo)體；有機(jī)半導(dǎo)體，如酞菁、酞菁銅、聚丙烯腈等。

　　第二代半導(dǎo)體材料主要用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料。因信息高速公路和互聯(lián)網(wǎng)的興起，還被廣泛應(yīng)用于衛(wèi)星通訊、移動(dòng)通訊、光通信和GPS導(dǎo)航等領(lǐng)域。

　　第三代半導(dǎo)體材料概述

　　第三代半導(dǎo)體材料主要以碳化硅（SiC）、氮化鎵（GaN）、氧化鋅（ZnO）、金剛石、氮化鋁（AlN）為代表的寬禁帶（Eg》2.3eV）半導(dǎo)體材料。在應(yīng)用方面，根據(jù)第三代半導(dǎo)體的發(fā)展情況，其主要應(yīng)用為半導(dǎo)體照明、電力電子器件、激光器和探測(cè)器、以及其他4個(gè)領(lǐng)域，每個(gè)領(lǐng)域產(chǎn)業(yè)成熟度各不相同。在前沿研究領(lǐng)域，寬禁帶半導(dǎo)體還處于實(shí)驗(yàn)室研發(fā)階段。

　　和第一代、第二代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體材料具有寬的禁帶寬度，高的擊穿電場(chǎng)、高的熱導(dǎo)率、高的電子飽和速率及更高的抗輻射能力，因而更適合于制作高溫、高頻、抗輻射及大功率器件，通常又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料（禁帶寬度大于2.2ev），也稱為高溫半導(dǎo)體材料。

半導(dǎo)體外延工藝工程師前景和待遇

是以硅材料為基礎(chǔ)發(fā)展起來(lái)的新型材料。包括絕緣層上的硅材料、鍺硅材料、多孔硅、微晶硅以及以硅為基底異質(zhì)外延其他化合物半導(dǎo)體材料等。

第一代半導(dǎo)體以硅（Si）和鍺（Ge）為代表，當(dāng)前全球絕大多數(shù)的半導(dǎo)體器件均以硅為基礎(chǔ)材料制造，占據(jù)著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)90%以上的市場(chǎng)份額。

第二代半導(dǎo)體以砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）等化合物為代表，這類半導(dǎo)體主要用于制作高速、高頻、大功率以及發(fā)光電子器件，是制作高性能微波、毫米波器件及發(fā)光器件的優(yōu)良材料。

第三代半導(dǎo)體以碳化硅（SiC）和氮化鎵（GaN）等化合物為代表，又被稱為寬禁帶半導(dǎo)體材料，應(yīng)用場(chǎng)景主要分布在功率和射頻領(lǐng)域。與前兩代半導(dǎo)體材料相比，第三代半導(dǎo)體具備更寬的禁帶寬度、飽和電子漂移速率高、更高的擊穿電場(chǎng)、導(dǎo)熱率高等優(yōu)點(diǎn)。

半導(dǎo)體外延工藝優(yōu)點(diǎn)

用電容一電壓(C-V)法測(cè)量外延層摻雜濃度和電阻率，就是在測(cè)試時(shí)，汞探針與硅片表面相接觸，形成一個(gè)金屬一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的肖特基結(jié)。汞探針和N型硅外延層相接觸時(shí)，在N型硅外延層一側(cè)形成勢(shì)壘。在汞金

屬和硅外延層之間加一直流反向偏壓時(shí)，肖特基勢(shì)壘寬度向外延層中擴(kuò)展。如果在直流偏壓上疊加一個(gè)高頻小信號(hào)電壓，其勢(shì)壘電容隨外加電壓的變化而變化，可起到電容的作用。通過(guò)電容一電壓變化關(guān)系，便可找到金屬一半導(dǎo)體肖特基勢(shì)壘在硅外延層一側(cè)的摻雜濃度分布。有時(shí)為了防止漏電導(dǎo)致測(cè)試不出結(jié)果，會(huì)在金屬一半導(dǎo)體接觸面生長(zhǎng)一層薄氧化層。氧化層厚度必須很薄，以至于MOS電容Cox遠(yuǎn)大于肖特基勢(shì)壘電容CD時(shí)，以上模型中的MOS電容可以忽略不計(jì)。

半導(dǎo)體外延工藝裂片改善

在外延生長(zhǎng)領(lǐng)域，高純石墨盤(pán)是必不可少的。它在外延生長(zhǎng)中起到加熱和裝載半導(dǎo)體晶圓的作用。

目前，主流外延設(shè)備廠商配套的石墨盤(pán)在結(jié)構(gòu)上基本相同，均采用在石墨盤(pán)基座上設(shè)計(jì)一個(gè)晶圓形狀的淺凹槽的方式來(lái)裝載晶圓。

這種設(shè)計(jì)在生長(zhǎng)小尺寸的晶圓(比如說(shuō)4寸半導(dǎo)體晶圓)來(lái)說(shuō)是合理的，維護(hù)起來(lái)也很方便。

但對(duì)于生長(zhǎng)大尺寸的外延片，基于降低晶圓被旋轉(zhuǎn)的石墨盤(pán)甩出的風(fēng)險(xiǎn)，晶圓槽底部相對(duì)于石墨盤(pán)頂部的高度比小尺寸石墨盤(pán)大一些。

這種設(shè)計(jì)導(dǎo)致了生長(zhǎng)大尺寸外延片尤其是厚膜外延片出現(xiàn)了以下幾個(gè)問(wèn)題：

1)由于石墨盤(pán)與晶圓接觸區(qū)域較多，在生長(zhǎng)厚膜外延片時(shí)，沉積的外延層會(huì)增加石墨盤(pán)與半導(dǎo)體晶圓的粘接，使得生長(zhǎng)完成后將外延片從石墨盤(pán)中無(wú)損傷取出較為困難，甚至可能導(dǎo)致裂片；

2)因晶圓邊緣處較高的臺(tái)階使得該區(qū)域存在氣體湍流，容易滯留較多的生長(zhǎng)氣體，從而使得外延片厚度和載流子濃度均勻性較差；

3)因外延爐一般采用射頻感應(yīng)加熱，熱量傳遞的方向是沿著石墨盤(pán)徑向從邊緣到中心，使得石墨盤(pán)邊緣的溫度高于中心區(qū)域的溫度，這在大尺寸外延生長(zhǎng)中尤為突出。