pe3061外延炉生长滑移线控制工艺分析
pe3061外延炉生长滑移线控制工艺分析
张彬
【摘要】滑移线产生于外延生长过程和升降温过程，片内某些点的应力总值大于外界临界应力总值。生长过程中伴随着生长应力(机械应力)，升降温过程带有热应力。生长应力的成因是由于衬底中心到边缘的淀积速率不同导致淀积厚度不均匀。对于 pe3061型号外延炉来说，它拥有平板炉的厚度均匀性优势，同时也有腔体小、生产周期短、成本低等优点，在生长20～50,μm 厚度的外延片时具有最佳的工作效率及最经济的使用成本。以104号机台为切入点，对现有的 VDMOS 产品的滑移线问题，采用单一变量法展开试验分析，并加以工艺手段的调节，改善了掺Sb 衬底厚层产品的滑移线缺陷，取得了显著成效。%A slip line is produced in the epitaxial growth process and temperature rise process,with some points’ stress values greater than the total surrounding critical stress value. Its growth is usually accompanied with growth stress(mechanical stress)and the temperature rising and falling process with heat stress. The growth stress is formed by non-uniform thickness of the deposition,which is due to different deposition rates at both the center and edge of a substrate. For pe3061 type epitaxial furnace,it has advantages of stove plate thickness uniformity,small cavity,short production cycle,low cost and etc.,which enables the best work efficiency and use cost when growing epitaxial wafers of 20~50,µm. This paper takes No. 104,machine as an example to carry out an experimental analysis on the slip line problem of existing VDMOS products through a single variable method. With regulation of the process,Sb-doped substrate slip line thick layer of
defective products were improved and remarkable results have been achieved.
【期刊名称】《天津科技》
【年(卷),期】2015(000)006
【总页数】2页(P43-44)
【关键词】滑移线;衬底;缺陷
【作者】张彬
【作者单位】中国电子科技集团公司第四十六研究所天津 300200
【正文语种】中文
【中图分类】O77+1
0 引言
随着半导体行业的蓬勃发展，对于硅外延来说，客户需求量的增大也伴随着外延厂家日新月异的技术推动与技术革新。[1]
对于 pe3061型号外延炉来说，它拥有平板炉的厚度均匀性优势，同时也有腔体小、生产周期短、成本低等优点，在生长20～50,μm 厚度的外延片时具有最佳的工作效率及最经济的使用成本。
鉴于机台的能力出众，如何尽快优化工艺水平、节约成本、增加产量已成为新的矛盾，在近 1个月的工艺调试过程中，除厚度均匀性的调节耗时过长之外，滑移线的问题一直存在且成为了阻碍工艺验收以及新品验证的一大问题。本文将就
pe3061设备掺Sb衬底厚层外延工艺滑移线控制成果做出简要分析。[2]
1 缺陷成因分析
滑移线产生于外延生长过程和升降温过程，片内某些点的应力总值大于外界临界应力总值。生长过程中伴随着生长应力(机械应力)，升降温过程带有热应力。生长应力的成因是由于衬底中心到边缘的淀积速率不同从而使淀积厚度不均匀。热应力也是由于单片衬底在片槽各处受热的不均匀而导致的。[3]
pe3061机台的主要影响因素为：①温度爬升过快；②淀积温度过高；③温度曲线不平整，即温场不均衡；④生长速率过快；⑤外延片没有入槽；⑥其他外界环境不达标。
2 试验方案
根据滑移线形成的几种情况逐一排查，确定最大影响因子并解决滑移线缺陷。即调整温场均匀性、降低生长速率、降低生长温度。[4]
温场控制方法为：将温度传感器探头置于反应腔体内，沿径向取一定半径进行测量，12个点多次测量取平均值。温度的控制源于高频线圈，其中线圈位于反应腔正下方，如图 1所示，线圈高度越高，对应该位置的温度越高。
图1中内圈为152.4,mm片槽，略大于150,mm，外延生长时主参向右。1、2、
3号线圈不可旋动，4～12号线圈为可调线圈，其中4、5、6 号有两个调节旋钮，7、8、10、12 号有 3 个调节旋钮，9和11号有4个调节旋钮。对于同一台外延炉同一编号的线圈高度需要保持一致，以保证温场均匀性。由图 1分析，对于152.4,mm 外延片的生长最好使 6、7、8、9的温度趋于一致，相差±5,℃。在104号机台做了温场试验，数据如表 1所示。
图1 线圈示意图Fig.1 Schematic diagram of coils
表1 温场测试Tab.1 Temperature field testN u m 1 N u m 2 N u m 3 相对线
圈位置t e m p e r a t u r e p r o f i l e 1,0 8 5.2 6 1,0 9 5.1 9 1,1 1 8.5 2 1 1,0 9 3.1 5 1,0 9 7.3 5 1,1 2 0.7 2 2 1,1 0 4.9 1,1 1 1.6 4 1,1 3 2.3 5 3 1,1 0 6.4 1
1,1 1 1.2 3 1,1 3 2.0 2 4 1,1 1 3.2 6 1,1 1 5.7 4 1,1 3 2.2 5 5 1,1 1 5.2 6 1,1 1 4.6 8 1,1 3 2.6 3 6 1,1 1 3.1 1 1,1 1 6.3 1 1,1 3 0.1 7 7 1,1 1 6.1 9 1,1 1 6.6 6 1,1 3 2.2 8 1,1 1 6.0 4 1,1 1 3.9 5 1,1 2 7.9 4 9 1,1 1 0.5 8 1,1 1 4.9 4 1,1 2 9.7 7 1 0 1,1 1 0.7 9 1,1 1 0.4 7 1,1 2 6.0 7 1 1 1,1 0 9.3 8 1,1 0 9.4 1,1 2 4.7 8 1
2
其中试验三使用了不同的升温程序，取得了保持不同温度下的温度差异对比，曲线如图2所示。
图2 不同温度的温度升温差异对比Fig.2 Temperature difference contrast
可见温度的起伏程度控制在 0.5%,之内，已达到了温场的需求。
接下来的试验采用了单一变量对比的方法，进行了相同生长温度改变硅源流量、相同硅源流量改变生长温度、相同硅源流量相同生长温度改变局部温场的试验，得到了若干试验数据。
3 结果分析
①相同的生长温度，硅源流量降低时，淀积速率降低，滑移线长度变短、变稀疏。
②相同的硅源流量，生长温度降低时，滑移线长度变短、变稀疏，淀积速度每降低5,℃有近 1/100的降低。滑移线的改善效果较改变硅源流量明显。③相同的生长
温度和硅源流量，改变局部温度，滑移线有改善，但伴随着相应部位电阻率的波动，牺牲了电阻率的均匀性，对少量的滑移线有改善效果(只主参对面边缘的少量滑移线)。
4 结论
经过七炉调试试验，滑移线长度由 2,cm以上降低到0.5,cm 左右，成功改善了滑
移线，掺 Sb衬底厚层外延片的生长温度由单片1,080,℃降低到单片1,065,℃，
满布较单片温度降低了20,℃，为1,045,℃，其原因在于设备上显示的是腔内温度探针测量值，1,065,℃为基座温度，1,045,℃为硅片表面温度，腔体内单片时，探
针扫描的 80%,为基座温度，而基座温度要高于硅片表面温度，测温探针在满布情况下扫描的温度为硅片表面温度，探针的灵敏度不足以快速区分基座与硅片间隙的温度差，所以才有了温度相差20,℃的这个相对值而不是理论值。
在调整了温场的均匀性后，上述试验结果的 3种方法，即增加有滑移线出现的局
部位置温度、降低生长温度、降低硅源流量放缓淀积速度，均有减小滑移线缺陷的作用，其中降低生长温度也有着降低淀积速度的效果，但是速率变化不明显，在温场稳定的条件下，降低生长温度的方法得到的效果要优于其他方法。在温度降低5,℃时，速率变化不大，延长 100倍的生长时间才会有较明显的影响，认为可以
忽略。相同温度下Source15降低到12时，生长速率由2.015降低到1.819，降低幅度较大，导致生长周期变长，如采用这种方法还需考虑并计算时间及成本。■参考文献
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术与材料，34(4)：348-350.
扩散工艺常见质量问题及分析
扩散工艺常见质量问题及分析 一、硅片表面不良 1、表面合金点。形成表面合金点的主要原因是表面浓度过高。 （1）预淀积时携带源的气体流量过大。如CVD预淀积时源的浓度过高，液态源预淀积时通源的气体流量过大或在通气时发生气体流量过冲； （2）源温过高，使扩散源的蒸气压过大； （3）源的纯度不高，含有杂质或水份； （4）预淀积时扩散温度过高，时间太长； 为了改善高浓度扩散的表面，常在浓度较高的预淀积气氛中加一点氯气，防止合金点产生。 2、表面黑点或白雾。这是扩散工艺中经常出现的表面问题。一般在显微镜下观察是密布的小黑点，在聚光灯下看是或浓或淡的白雾。产生的原因主要有： （1）硅片表面清洗不良，有残留的酸性水汽； （2）纯水或化学试剂过滤孔径过大，使纯水或化学试剂中含有大量的悬浮小颗粒（肉眼观察不到）； （3）预淀积气氛中含有水分； （4）扩散N2中含有水分； （5）硅片在扩散前暴露在空气中时间过长，表面吸附酸性气氛； 3、表面凸起物。主要是由较大粒径的颗粒污染经过高温处理后形成的。如灰尘、头屑、纤维等落在硅片表面，或石英管内的粉尘、硅屑等在进出舟时溅到硅片表面。表面凸起物一般在日光灯下用肉眼可以看到。 4、表面氧化层颜色不一致。通常是用CVD预淀积时氧化层厚度不均匀；有时也可能是扩散时气体管路泄漏引起气氛紊乱；气体还有杂质，使扩散过程中生长的氧化层不均匀，造成氧化层表面发花； 5、硅片表面滑移线或硅片弯曲。这是硅片在高温下的热应力引起的，一般是由进出舟速度过快，硅片间隔太小，石英舟开槽不合适等引起的。 6、硅片表面划伤，边缘缺损，或硅片开裂等，通常是由操作不当造成的。也有石英舟制作不良（放片子的槽不在同一平面上或槽开的太窄，卡片子）的因素。 二、漏电流大 漏电流大在集成电路失效的诸因素中通常占据第一位。造成集成电路漏电流大的原因很多，几乎涉及到所有的工序。主要有： （1）表面沾污（主要是重金属离子和碱金属离子）引起的表面漏电； （2）Si－SiO2界面的正电荷，如钠离子、氧空位，界面态等引起的表面沟道效应，在p型区形成反型层或耗尽层，造成电路漏电流偏大； （3）氧化层的缺陷（如针孔等）破坏了氧化层在杂质扩散时的掩蔽作用和氧化层在电路中的绝缘作用而导致漏电； （4）硅片（包括外延层）的缺陷引起杂质扩散时产生管道击穿； （5）隔离再扩散深度和浓度不够，造成隔离岛间漏电流大（严重时为穿通）；
硅外延片质量控制与检验方法研究
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]。 1.2 电阻率测试 硅外延片的电阻率的测试方法有三探针法、四探针法、SRP测量和CV测量方法。它们的基本测量原理和使用过程中的优缺点分为如下内容：
pe3061外延炉生长滑移线控制工艺分析
pe3061外延炉生长滑移线控制工艺分析 张彬 【摘要】滑移线产生于外延生长过程和升降温过程，片内某些点的应力总值大于外界临界应力总值。生长过程中伴随着生长应力(机械应力)，升降温过程带有热应力。生长应力的成因是由于衬底中心到边缘的淀积速率不同导致淀积厚度不均匀。对于 pe3061型号外延炉来说，它拥有平板炉的厚度均匀性优势，同时也有腔体小、生产周期短、成本低等优点，在生长20～50,μm 厚度的外延片时具有最佳的工作效率及最经济的使用成本。以104号机台为切入点，对现有的 VDMOS 产品的滑移线问题，采用单一变量法展开试验分析，并加以工艺手段的调节，改善了掺Sb 衬底厚层产品的滑移线缺陷，取得了显著成效。%A slip line is produced in the epitaxial growth process and temperature rise process,with some points’ stress values greater than the total surrounding critical stress value. Its growth is usually accompanied with growth stress(mechanical stress)and the temperature rising and falling process with heat stress. The growth stress is formed by non-uniform thickness of the deposition,which is due to different deposition rates at both the center and edge of a substrate. For pe3061 type epitaxial furnace,it has advantages of stove plate thickness uniformity,small cavity,short production cycle,low cost and etc.,which enables the best work efficiency and use cost when growing epitaxial wafers of 20~50,µm. This paper takes No. 104,machine as an example to carry out an experimental analysis on the slip line problem of existing VDMOS products through a single variable method. With regulation of the process,Sb-doped substrate slip line thick layer of
扩散工艺常见问题分析
扩散工艺常见质量问题及分析 扩散工艺常见质量问题有硅片表面不良、漏电流大、薄层电阻偏差及器件特性异常等。 一、硅片表面不良 1．表面合金点 形成表面合金点的主要原因是表面浓度过高。通常是由下述原因引起的。 （1）预淀积时携带源的气体流量过大。如预淀积时源的浓度过高，液态源通的气体 流量过大或在通气时发生气体流量过冲。 （2）源温度过高，使扩散源的蒸汽压过大。 （3）源的纯度不高，含有杂质或水分。 （4）预淀积时扩散温度过高，时间太长。 为了改善高浓度扩散的表面，常在浓度较高的预淀积气氛中加一点氯气，防止合金点产生。 2．表面黑点或白雾 这是扩散工艺中经常出现的问题。一般在显微镜下观察是密布的小黑点，在聚光灯下看是或浓或淡的白雾。产生的原因主要有以下几种： （1）硅片表面清晰不良，有残留的酸性水汽。 （2）纯水或化学试剂过滤孔径过大，使纯水或化学试剂中含有大量的悬浮小颗粒 （肉眼观察不出）。 （3）预淀积气体中含有水分。 （4）扩散 N2中含有水分。 （5）硅片在扩散前暴露在空气中时间过长，表面吸附酸性气体。 3．表面凸起物 主要是由较大粒径的颗粒污染经过高温处理后形成的。如灰尘、头屑、纤维等落在硅片表面；或石英管内的粉尘、硅屑等在进、出溅到硅片表面。表面凸起物一般在日光灯下用肉眼可以 看到。 4．表面氧化层颜色不一致 通常是预淀积时氧化层厚度不均匀，有时也可能是扩散时气体管路泄露引起气流紊乱或 气体含有杂质，使扩散过程中生长的氧化层不均匀，造成氧化层表面发花。 5．硅片表面滑移线或硅片弯曲 这是由硅片在高温下的热效应引起的。一般是由于进、出舟速度过快，硅片间隔太小或石 英舟开槽不合适等引起的。 6．硅片表面划伤、边缘缺损或硅片开裂。 通常是由于操作不当造成的，也有石英舟制作不良的因素，放片子的槽不在同一平面上或 槽开得太窄、卡片子等。 二、漏电流大 漏电流大在器件失效的诸因素中通常占据首位。造成器件漏电流大的原因涉及所有的工 序。主要有以下几方面。 1．表面沾污（主要是重金属离子和碱金属离子）引起的表面漏电。 2．Si-SiO 2界面的正电荷，如钠离子、氧空位及截面态等引起的表面沟道效应，在P 型区形成反型层或耗尽层，造成漏电流偏大。 3．氧化层的缺陷（如针孔等）破坏了氧化层在杂质扩散时的掩蔽作用和氧化层在电路 中饿绝缘作用而导致漏电。 4．硅片（包括外延层）的缺陷引起杂质扩散时产生管道穿通击穿。 5．隔离扩散深度和浓度不够，造成隔离岛间漏电流大（严重时为穿通）。
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［1］。硅片表面上存在微小的缺陷就意味着晶格的排列完整性遭到破坏，极容易引起后续制备的器件呈现漏电大、软击穿等现象，导致整个晶圆的良率下降。随着半导体晶圆良率的接收标准日趋严格，表面缺陷的指标水平已经成为评价产品水平的重要指标。因此研究硅外延片表面微缺陷的形成机制并找到有效的预防措施在当前具有十分重要的意义。 现在，外延片的表面质量的检测手段较为丰富，一般可划分为两类方法：（1）非破坏性检测，如在照度不低于200 LUX的强光灯目检或者在干涉显微镜下进行观察；（2）破坏性检测，普遍采用择优腐蚀显示法，用Sirtl（针对<111>晶向的硅片）或Wright（针对<100>晶向的硅片）化学腐蚀液对缺陷进行择优腐蚀，然后在显微镜下观察。 硅外延片的表面缺陷包括位错、层错、雾、滑移线、棱锥、沾污等［2］。其中雾缺陷在宏观上是一种存在于外延层表面，因表面的不完整性（如表面蚀坑、表面颗粒、缺陷），而在强光灯下引起散射，呈现出花纹状的图样，故无法呈现出正常外延表面的镜面亮片效果，因此一般被判断为雾片。雾的特征主要包括两种：（1）白色状雾。特点为在强光灯下观察呈弥散雾环或局部雾状，甚至可覆盖外延片整个表面，并且通过RCA湿法清洗不可去除。经过化学腐蚀液处理后目视直接观察或在显微镜下观察一些小的腐蚀坑缺陷，在强光灯下因漫散射作用形成观感上的白雾。后续通过XPS，SIMS等仪器检测可发现这种雾缺陷所在的区域作为金属杂质尤其是重金属杂质的诱陷中心，钠、钾、钙、铝、镁等金属杂质的含量较正常外延片偏多。（2）彩色状雾。特点为已经表面检验合格的硅片在储存一段时间后，再次在强光灯下观察时会发现硅片表面局部或者全部呈现彩色状雾。这种外延片在采用表面扫描仪对其进行颗粒检测时，会发现此时表面颗粒严重超标，这些颗粒在强聚光灯下发生散射，因此呈彩色雾状，这种雾通过RCA湿法清洗一般可去除［3-4］。雾存在的位置往往是晶格缺陷富集的区域，金属杂质易于在晶体中沉淀而成为载流
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对影响外延片表面质量的若干问题的研究 作者：耿宁佳白春杰谷鹏 来源：《科学与信息化》2019年第07期 摘要外延片是制作分立器件的基础性材料，在半导体材料的研究和生产过程中发挥着重要的作用。为了保证半导体材料的质量，提升材料的合格率和利用效率，就需要对基础性材料外延片的质量进行优化和研究。对外延片而言，其表面质量较为显著，且直接影响到外延片自身的整体质量，因此很有必要对外延片经常出现的表面质量问题，如颗粒、暗点、滑移线等主要问题及其他相关问题进行研究和分析。本文主要对影响外延片表面质量的主要问题，包括颗粒、暗点和滑移线及其他相关问题进行研究和探讨，并针对上述存在的问题提出针对性的改善措施，以使得我国半导体材料能够更优质的发展。希望本文能够给相关行业内人员提供一点小小的启发和帮助。 关键词半导体硅外延材料；表面质量；颗粒；暗点；滑移线 外延片是制作半导体材料的基础性元件，其表面质量直接影响到分立器件的质量。因此，对于电子研究人员来说，严格控制好外延片的表面质量有着重要的意义和价值。在日常的生产实践环节中，我们发现外延片的表面质量问题主要表现在颗粒、暗点以及滑移线方面。而引起外延片发生表面质量问题的原因也不尽相同，主要有操作、工艺和设备的问题，因此很有必要分析外延片出现表面质量问题背后的原因，以便于更好的分析和解决外延片的表面质量问题。在操作方面，由于我国部分外延生产设备相对比较陈旧，不少的设备是需要人工进行操作，比较容易受到外界环境的影响。在操作过程中，由于各种不确定性干扰，在装取片的过程中将会对外延片表面造成损伤，较为容易产生颗粒、划痕等问题。在工艺方面，工艺参数设计也会对外延片生产的表面质量存在较大的影响。在设备方面，外延材料的制作过程中对周围环境的干净度要求较高，但现实条件下很难达到绝对的整洁干净。设备环境也会进一步对外延片的表面质量造成影响。 1 外延片表明的颗粒问题 气相沉积法工艺生成硅外延会产生硅的附着，长时间达到一定的厚度就容易撕裂在内表面形成颗粒。这种颗粒会参与到外延生长过程中，随着外延的进行而不断积累变大，最后在外延片表面形成肉眼可见的颗粒，这种质量缺陷在强灯光下表现为大亮点或小亮点。由于这种现象是外延片加工过程中自发反应所形成的，所以比较难通过加工工艺进行改进。因此，需要每隔一段时间定期对钟罩内表面进行清洗，确保生成的硅颗粒不积累。及时的清理能够在最大程度上保证加工设备的使用年限，并减少外延片表面的颗粒问题。此外，基台转轴也会产生外延片表面出现过多的颗粒。针对基台转轴产生的外延片表面的颗粒问题，也需要通过定期清理的方式，对关键部位，如转轴和轴套进行彻底的清洗。此外，对于经常使用的轴套，要定期对那些磨损现象较为严重的进行更换，确保生产时设备能够维持在最优良的状态[1]。
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性，砷化镓和磷化铟半导体激光器成为光通信系统中的关键器件，同时砷化镓高速器件也开拓了光纤及移动通信的新产业。 第三代半导体：以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）为代表的宽禁带半导体材料。具备高击穿电场、高热导率、高电子饱和速率及抗强辐射能力等优异性能，更适合于制作高温、高频、抗辐射及大功率电子器件，在半导体照明、新一代移动通信、能源互联网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景。 第四代半导体：以氧化镓（Ga2O3）、金刚石（C）、氮化铝（AlN）为代表的超宽禁带半导体材料，禁带宽度超过4eV；以 及以锑化物（GaSb、InSb）为代表的超窄禁带半导体材料。超宽禁带材料凭借其比第三代半导体材料更宽的禁带，在高频功率器件领域有更突出的特性优势；超窄禁带材料由于易激发、迁移率高，主要用于探测器、激光器等器件的应用中。 硅材料制造全球绝大部分的半导体产品，也是占比最大的半导体制造材料。在1950年代初期，锗是主要的半导体材料。但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到1960年代逐渐被硅材料取代。由于硅器件的漏电流要低得多，且二氧化硅是一种高质量的绝缘体，很容易作为硅器件的一部分进行整合，至今半
半导体硅片行业分析
半导体硅片行业分析 1硅晶圆是重要的半导体材料，规模超百亿美元 硅晶圆是需求量最大的半导体材料 半导体材料是一类具有半导体性能（导电能力介于导体与绝缘体之间）、可用来制作半导体器件和集成电路的电子材料，是半导体工业 的基础。半导体材料的研究始于19世纪，至今已发展至第四代半导体 材料，各个代际半导体材料之间互相补充。 第一代半导体：以硅（Si）、锗（Ge）等为代表，是由单一元素构 成的元素半导体材料。硅半导体材料及其集成电路的发展导致了微型 计算机的出现和整个信息产业的飞跃。 第二代半导体：以砷化镓（GaAs）、磷化铟（InP）等为代表，也 包括三元化合物半导体，如GaAsAl、GaAsP，还包括一些固溶体半导体、非静态半导体等。随着以光通信为基础的信息高速公路的崛起和社会 信息化的发展，第二代半导体材料显示出其优越性，砷化镓和磷化铟 半导体激光器成为光通信系统中的关键器件，同时砷化镓高速器件也 开拓了光纤及移动通信的新产业。 第三代半导体：以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）、氧化锌（ZnO）为代表的宽禁带半导体材料。具备高击穿电场、高热导率、高电子饱 和速率及抗强辐射能力等优异性能，更适合于制作高温、高频、抗辐 射及大功率电子器件，在半导体照明、新一代移动通信、能源互联网、高速轨道交通、新能源汽车、消费类电子等领域有广阔的应用前景。 第四代半导体：以氧化镓（Ga2O3）、金刚石（C）、氮化铝（AlN）为代表的超宽禁带半导体材料，禁带宽度超过4eV；以及以锑化物
（GaSb、InSb）为代表的超窄禁带半导体材料。超宽禁带材料凭借其比第三代半导体材料更宽的禁带，在高频功率器件领域有更突出的特性优势；超窄禁带材料由于易激发、迁移率高，主要用于探测器、激光器等器件的应用中。 硅材料制造全球绝大部分的半导体产品，也是占比最大的半导体制造材料。在1950年代初期，锗是主要的半导体材料。但锗半导体器件的耐高温和抗辐射性能较差，到1960年代逐渐被硅材料取代。由于硅器件的漏电流要低得多，且二氧化硅是一种高质量的绝缘体，很容易作为硅器件的一部分进行整合，至今半导体器件和集成电路仍然主要用硅材料制成，硅产品构成了全球绝大部分半导体产品。根据SEMI的数据，在硅晶圆制造过程中，半导体硅片（硅晶圆）也是占比最大的原材料，2018年约38%。 半导体硅片根据不同参数的分类 半导体硅晶圆（SemiconductorSiliconWafer）是制造硅半导体产品的基础，可根据不同参数进行分类。 根据尺寸（直径）不同，半导体硅片可分为2英寸（50mm）、3英寸（75mm）、4英寸（100mm）、5英寸（125mm）、6英寸（150mm）、8英寸（200mm）、12英寸（300mm），在摩尔定律影响下，半导体硅片正在不断向大尺寸的方向发展，目前8英寸和12英寸是主流产品，合计出货面积占比超过90%。 根据掺杂程度不同，半导体硅片可分为轻掺和重掺。重掺硅片的掺杂元素掺入量大，电阻率低,一般用于功率器件等产品；轻掺硅片掺杂浓度低，一般用于集成电路领域，技术难度和产品质量要求更高。由于集成电路在全球半导体市场中占比超过80%，全球对轻掺硅片需求更大。
半导体制造工艺流程简介 (2)
半导体
NPN高频小功率晶体管制造的工艺流程为： 外延片——编批——清洗——水汽氧化——一次光刻——检查——清洗——干氧氧化——硼注入——清洗——UDO淀积——清洗——硼再扩散——二次光刻——检查——单结测试——清洗——干氧氧化——磷注入——清洗——铝下CVD——清洗——发射区再扩散——三次光刻——检查——双结测试——清洗——铝蒸发——四次光刻——检查——氢气合金——正向测试——清洗——铝上CVD——检查——五次光刻——检查——氮气烘焙——检查——中测——中测检查——粘片——减薄——减薄后处理——检查——清洗——背面蒸发——贴膜——划片——检查——裂片——外观检查——综合检查——入中间库。 PNP小功率晶体管制造的工艺流程为： 外延片——编批——擦片——前处理——一次氧化——QC检查（tox）——一次光刻— □□ —QC检查——单结测试——磷注入——前处理——发射区氧化——前处理——发射区再扩散——前处理——POCl3预淀积（R□）——后处理——前处理——HCl退火、N2退火——三次光刻——QC检查——双结测试——前处理——铝蒸发——QC检查（t Al）——四次光刻——QC检查——前处理——氮氢合金——氮气烘焙——正向测试（ts）——外协作（ts）——前处理——五次光刻——QC检查——大片测试——测试ts——中测编批——中测——中测检查——入中间库。 变容管制造的工艺流程为： 外延片——编批——擦片——前处理——一次氧化——QC检查——N+光刻——QC检查——前处理——干氧氧化——QC检查——P+注入——前处理——N+扩散——P+光刻——QC检
查——硼注入1——前处理——CVD（LTO）——QC检查——硼注入2——前处理——LPCVD ——QC检查——前处理——P+扩散——特性光刻——电容测试——是否再加扩——电容测试——......（直到达到电容测试要求）——三次光刻——QC检查——前处理——铝蒸发——QC检查（t Al）——铝反刻——QC检查——前处理——氢气合金——氮气烘焙——大片测试——中测——电容测试——粘片——减薄——QC检查——前处理——背面蒸发——综合检查——入中间库。 P+扩散时间越长，相同条件下电容越小。 稳压管（N衬底）制造的工艺流程为： 外延片——编批——擦片——前处理——一次氧化——QC检查——P+光刻——QC检查——前处理——干氧氧化——QC检查——硼注入——前处理——铝下UDO——QC检查——