外延层厚度测量：层错法在集成电路制造中的应用

"层错法测外延层厚度是集成电路制造技术中的一个重要环节，主要应用于确定外延层的精确尺寸。这种方法特别适用于（111）方向硅的外延层。层错法依赖于界面图形的观察，理想的图形应当比外延层内部的更大，但需避开边缘位置，因为边缘的图形可能受到外延过程和后续处理的影响。在进行化学腐蚀以减薄外延层时，只需确保能清晰看到图形即可，腐蚀时间不宜过长，以免对外延层的厚度造成过度削减。计算最终厚度时，必须考虑腐蚀过程对外延层的实际影响。外延技术是微电子工艺中的核心部分，包括气相外延、分子束外延等多种方法，主要用于在单晶衬底上生长与衬底晶向一致的单晶膜。外延层可以有不同的掺杂类型和电阻率，如n/n+、n/p等，并且可以实现同质或异质外延。异质外延允许在不同材料之间生长，例如GaAs/Si，但要求衬底与外延层在化学相容性、热膨胀系数和晶格参数上有良好的匹配，以减少界面缺陷和应力。" 外延工艺是一种在单晶衬底上按照衬底的晶体方向生长单晶膜的技术，其过程通常低于材料的熔点。外延层可以是同质的，即与衬底材料相同，也可以是异质的，即与衬底材料不同。根据工艺方法，外延可分为气相外延、液相外延、固相外延和分子束外延等，其中气相外延因能精确控制薄膜厚度和杂质浓度，且能保持晶格完整性而在硅基工艺中广泛应用。外延层的电阻率可以是正的或反的，取决于衬底和外延层的电阻特性。此外，外延层还可以是单层或多层结构，以满足不同器件的需求。 在异质外延中，尽管衬底和外延层材料不同，为了保证生长的成功，两者必须具备一定的相容性，这包括不发生化学反应、热膨胀系数接近以及晶格参数尽可能匹配。当这些条件无法完全满足时，外延生长可能会导致应力释放，形成界面缺陷，甚至在外延层很薄时出现伪晶态。晶格失配率是衡量这种不匹配程度的指标，对于优化外延过程至关重要。 层错法作为测量外延层厚度的一种方法，利用了层错在界面处的特性，通过化学腐蚀后观察和分析图形来估算外延层的精确厚度。该方法要求腐蚀过程适度，防止对测量结果产生过大的误差。因此，正确理解和应用层错法是确保集成电路制造质量的关键步骤之一。