半導體外延工藝

外延片是半導體材料的一種，是在村底上做好外延層的硅片。外延生長（通常亦簡稱外延） 是半導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，是半導體芯片的重要原材料。

外延生長就是在一定條件下，在經過仔細制備的單品襯底上，沿著原來的結晶方向生長出一層導電類型電阻率、 厚度和晶格結構、完整性等都符合要求的新單晶層的工藝過程，所生長的單晶層稱為外延層。目前市場保有量較大的外延片為GaAs、GaN和SiC外延片。

半導體外延工藝的質量缺陷

半導體發(fā)光二極管有外延片、芯片、器件及應用產品，從產業(yè)鏈角度看有襯底制作、外延、芯片、器件封裝、應用產品制作，襯底是基底，在襯底生長制作外延片，由外延片經芯片制作工藝產生芯片，再由芯片封裝制作成器件，在由器件封裝成應用產品

半導體外延工藝設備

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

外延片再通過光刻、薄膜沉積、刻蝕等制造環(huán)節(jié)制成晶圓。

晶圓再被進一步切割成為裸芯片，裸芯片經過于基板固定、加裝保護外殼、導線連接芯片電路管腳與外部基板等封裝環(huán)節(jié)，以及電路測試、性能測試等測試環(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。

半導體外延工藝包括哪些

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

其結構穩(wěn)定，擁有卓越的電學特性，而且成本低廉，可被用于制造現(xiàn)代電子設備中廣泛使用的場效應晶體管。

制備不同的半導體器件對半導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。半導體材料的不同形態(tài)要求對應不同的加工工藝。常用的半導體材料制備工藝有提純、單晶的制備和薄膜外延生長。

半導體外延工藝流程

1。外延生長的單晶硅質量比bulksilicon高，生產出來的transistor質量高，2。發(fā)射的是硼離子,摻雜完硅片接地電子就補充進來了，這樣就電中性了。

半導體外延工藝工程師

si是硅，si半導體就是硅基半導體。屬于我們常見的第一代半導體。

第一代半導體材料概述

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

　　第二代半導體材料概述

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

　　第二代半導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)網的興起，還被廣泛應用于衛(wèi)星通訊、移動通訊、光通信和GPS導航等領域。

　　第三代半導體材料概述

　　第三代半導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）半導體材料。在應用方面，根據第三代半導體的發(fā)展情況，其主要應用為半導體照明、電力電子器件、激光器和探測器、以及其他4個領域，每個領域產業(yè)成熟度各不相同。在前沿研究領域，寬禁帶半導體還處于實驗室研發(fā)階段。

　　和第一代、第二代半導體材料相比，第三代半導體材料具有寬的禁帶寬度，高的擊穿電場、高的熱導率、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體材料（禁帶寬度大于2.2ev），也稱為高溫半導體材料。

半導體外延工藝工程師前景和待遇

是以硅材料為基礎發(fā)展起來的新型材料。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外延其他化合物半導體材料等。

第一代半導體以硅（Si）和鍺（Ge）為代表，當前全球絕大多數(shù)的半導體器件均以硅為基礎材料制造，占據著半導體產業(yè)90%以上的市場份額。

第二代半導體以砷化鎵（GaAs）和磷化銦（InP）等化合物為代表，這類半導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體材料，應用場景主要分布在功率和射頻領域。與前兩代半導體材料相比，第三代半導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、導熱率高等優(yōu)點。

半導體外延工藝優(yōu)點

用電容一電壓(C-V)法測量外延層摻雜濃度和電阻率，就是在測試時，汞探針與硅片表面相接觸，形成一個金屬一半導體結構的肖特基結。汞探針和N型硅外延層相接觸時，在N型硅外延層一側形成勢壘。在汞金

屬和硅外延層之間加一直流反向偏壓時，肖特基勢壘寬度向外延層中擴展。如果在直流偏壓上疊加一個高頻小信號電壓，其勢壘電容隨外加電壓的變化而變化，可起到電容的作用。通過電容一電壓變化關系，便可找到金屬一半導體肖特基勢壘在硅外延層一側的摻雜濃度分布。有時為了防止漏電導致測試不出結果，會在金屬一半導體接觸面生長一層薄氧化層。氧化層厚度必須很薄，以至于MOS電容Cox遠大于肖特基勢壘電容CD時，以上模型中的MOS電容可以忽略不計。

半導體外延工藝裂片改善

在外延生長領域，高純石墨盤是必不可少的。它在外延生長中起到加熱和裝載半導體晶圓的作用。

目前，主流外延設備廠商配套的石墨盤在結構上基本相同，均采用在石墨盤基座上設計一個晶圓形狀的淺凹槽的方式來裝載晶圓。

這種設計在生長小尺寸的晶圓(比如說4寸半導體晶圓)來說是合理的，維護起來也很方便。

但對于生長大尺寸的外延片，基于降低晶圓被旋轉的石墨盤甩出的風險，晶圓槽底部相對于石墨盤頂部的高度比小尺寸石墨盤大一些。

這種設計導致了生長大尺寸外延片尤其是厚膜外延片出現(xiàn)了以下幾個問題：

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

2)因晶圓邊緣處較高的臺階使得該區(qū)域存在氣體湍流，容易滯留較多的生長氣體，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加熱，熱量傳遞的方向是沿著石墨盤徑向從邊緣到中心，使得石墨盤邊緣的溫度高于中心區(qū)域的溫度，這在大尺寸外延生長中尤為突出。