外延片批量生产中的质量检验技术

衬底片的表面检验流程图如图 １ 所示 。
客户指标 中的外延指标主要包括外延类型 、 掺 杂剂、 外延厚度 和电阻率 。为了生产出高 质量 的： 外
延片 ， 我们在客户指标的基础上 ， 针对各类器件对外 延片的要求 ， 经过不断的研究和大量的实验， 规定 了 各类外延片的内控标准 ， 该 内控标准扣除了因产 品
产， 以每炉外延片产品的厚度（ Ｔ ／ ｌ ｘ ｍ ） 为例， 选取不 少于 ２ ５ 炉生产稳定数据 ， 数据见表 １ 。
表 １ 数据统计——分析用控制图
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科
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第３ ０卷
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彭永纯
（ 中国电子科技集 团公司第 四十六研究所硅外延材 料部 ， 天津 ３ ０ ０ ２ ２ ０ ）
摘 要： 随着现今外延产业 的 日益成 熟 ， 外 延片 需求 量 日益增 加 ， 对外延 片 的质量 提出 了更 高 的要 求。第 四十六研
究所硅外延材料部在全面质量管理阶段（ Ｔ Ｑ Ｍ） ， 将质量检验技术贯穿于产品生产的全过程， 不仅利用质量检验把关 防止不合格品的非预期使用和交付， 同时， 通过过程控制预防了不合格品的产生。文章结合外延片批量生产的实际
０ ． ２ ０
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图５ Ｔ— Ａ的 Ｉ —ＭＲ控 制 图— — 分 析 用
图６ Ｔ— Ａ的 ｌ —ＭＲ 控 制 图— — 控 制 用
控 制 图中未 出现 检 验不 合 格 点 ， 该 分 析用 控 制 图可 作 为 控 制 用 控 制 图 。该 产 品 每 批 次 产 品 为 ２ ０ ０ ０片 （ 双腔 ８ ７炉左 右 ） ， 利用 以上 检验 条 件 ， 某 批 图 １ Nhomakorabea验流程
质 量 报 告
衬底 片的检验转移规则如图２所示 。
检验开始
连续 ５批或少 于 ５批中 有 ２ 批拒 收
累计 ５批不
合格证
发货
发货 单
接收 ＜ 加严
期）
图 ３ 外 延 片 的 检 验 流 程
２ ． ２ 检 验产 品的 处理 方法
放宽 检 验Ｉ
准测试仪器， 保证测试的准确性。 根据红外测试仪 和 ｃ—Ｖ测试 仪 自身的稳定 性， 选用 不 同的周 期检定 方 法 ， 除 了计 量站 的年 检之
外， 部 门选 用月检 、 季检 核半 年检 的方 法检定 测试 仪
的基础上， 制作 了分析用控制图， 利用分析用控制图
作控 制用 控制 图来 监 控 生 产质 量 ， 以达 到 预 防 产 生
该控制图出现 ３ 处不合格红点 ， 均为检验 １ ， 在
Ｔ： ４ ． ８ ２ ８处 生长 时 间调 节 ２ ｓ ， Ｔ： ５ ． １ ｌ ８处 生 长 时 间 调节 ２ ｓ ， 在Ｔ ： ４ ． ８ ３ ５处 生长 时 间调节 １ ｓ 。
次产品 Ａ腔数据见表 ２ ， 控制图如图 ６ 所示。
我们具备独立的表面检验系统 ， 具有专 门的表 面检验人员 ， 由质量部门统一培训， 外延片表面检验 为全数检验， 按照检验规范进行严格检验 ， 选取合格 外 延 片送货 ， 不合 格 外 延 片 由质 量 部 门进 行 最终 检 验确定为降级处理、 清洗处理或报废处理。 ２ ． ３ ． ２ 参数检验要求 １ ） 设 备校准具符合 性。外延片最 主要 的参数 为外延层的厚度和 电阻率 ， 测试仪器普遍使用红外 测试仪和 ｃ—Ｖ测试 仪。设备具有 足够 的测量精 度， 而校 准测 试仪器 的样本精 度应 为测 试样 品 的 １ ／ ３ ， 最好 为 １ ／ １ ０ ， 我们根据外延片使用类型 ， 选用
３ 结论
在全面质量管理阶段 ， 要生产 出高质量 的外延 片， 首先 ， 在衬底片的检验中使用适合 的衬底检验流 程， 表面检验开始为全数检验 ， 之后根据转移规则进 行检验， 既达到了衬底片检验的高质量水平 ， 又合理
地减 少 了人 力 浪 费 ， 节 约 了时 间 ； 其次 ， 外 延 片 的质
Ｉ 正 常 检 验Ｉ
批次产品发货包括产品合格证 、 装箱单 和发货 单 。过程检验包括 全数表面检验、 抽样参数检验 和 过程控制 ； 最终检验包括抽样检验和批次统计 ， 质量 部门将过程检验和最终检验合格产品出具 以上证书 便可发货 。
ｆ 其他情况
或 延 迟 Ｉ ， Ｉ ｉ 堙 徭５ 批
把关的 目的。但本篇详述 的质量检验 中， 仍需不断 开发新的检验手段 、 评估 检验水平 ， 提高检验全 面
性、 科 学性 ， 注 重过 程 控制 ， 平 衡 检验 效 果 和检 验 效
率， 最终达到产品质量 的提升。
参考 文献 ：
［ １ ］ Ｇ Ｂ ／ Ｔ ２ ８ ２ ８ ． １—２ ０ １ ２ ／ Ｉ Ｓ Ｏ ２ ８ ５ ９—１ ：１ ９ ９ ９ ９ ， 计数 抽样 检验程序 第 １ 部分 ： 按接受质量限 （ Ａ Ｑ Ｌ ） 检索的逐批
情况 ， 详 细叙述 了衬底 片及外延 片的质量检验 和统 计过程控制 （ Ｓ Ｐ Ｃ ） ， 具体 阐述 了衬 底 片的表面检 验流程 及转 移规 则、 外延 片的检验 流程 、 判定性检验方 法及过程控制 。 关键 词 ： 质量检验 ； 外延片检验 ； 衬底片检验 ； 过程控制
中图分 类号 ： Ｔ Ｍ ２ ３
表 ２ 数据统计——控制用控制图
首先 ， 控制图中的检验不合格点分为异常波动 和正常波动两种情况， 工艺调节必须在异常波动情
况下进行 ， 故在 此过程 中会 存在 弃真 （ ） 和取伪
（ Ｂ ） 两种风 险 ； 其次 ， 出现红 点 后 的工 艺 调节 幅度 由
人为决定 ， 调节正确与否仍存在风险。
ｌ 衬底 片的检验流程
我们根据客户提供的外延片的验收标准采购衬
２ 外延 片的检验
２ ． １ 外延 片检 验 流程
底片 ， 衬底片指标主要包括衬底类型 、 掺杂剂 、 晶向、 衬底厚度和电阻率 、 缺陷， 由于衬底片物理特性的检 验为破坏性检验 ， 我们选择特殊检验水平…进行检 验， 针对缺陷检验 ， 破坏性缺陷选择特殊检验水平进 行检验 ， 表面检验选择全数检验方法进行 ， 并按照转 移规则…进行转移 。
量检验在具符合性 的检验设备 和检验人员 的基础 上， 不 仅通 过判 定性 检 验 判 断 了成 品外 延 片 的合 格
性， 同时 ， 通 过外 延 片 生产 的过 程 控 制 调 节工 艺 ， 降
低了外延片生产 的不合格率 ， 将质量检验技术贯穿
于整个 外延 片 生产 中 ， 达 到 了预 防为 主 和质 量检 验
质量稳定性 而造成的偏差 和因测 量误 差导致 的 偏
差。 ’
外 延 片检 验 流程 图如图 ３所 示 。
面涵面
内控指标 检 验规 范
检 验报 告
表面检验 不合格 参数检验
— — 。 —
测 试 仪器 操 作 规 程
封装
不合格 装箱革
－ — —
抽 捡
一
厚 度 和 电阻率不 同的 多种 校 准 片 ， 已适 用 于 不 同 的 生产需 要 ， 同时 ， 选用 参数 偏差 为 ０ ． ３ ％ 的校 准 片校
同类型外延片的处理过程 ， 根据不 同职能的生产人 员进行 有针对 性 的培训 ， 使 同一 级 别 的 生产 人 员 掌
握 同样的测试能力 ， 保证测试结果的准确性 和统一
不合格 品的目的 ， 并结合 Ｓ Ｐ Ｃ图调节工艺 ， 保证产
品质 量 。 下 面以某 产 品为例 ， 分析过 程控 制 的全过 程 。 选取 Ｃ Ｓ Ｄ外 延 炉 单 腔 （ Ａ ／ Ｂ） 进 行 外 延 片 的 生
器， 选择客户反馈较好的产 品批 中的外延 片制作为 校准片， 并结合生产实际情况增加或缩短检定时间。 最终 ， 按照测量设备管理制度 ， 建立台账 ， 按照 周 期检 定 和校准 计划进 行实 施 、 监 督 和考核 ， 做检 定 及校准状态标识 ， 并作动态管理 ， 保存记录。在 日常
第３ ０卷
第 ２期
． ． —
甘 肃科 技
Ｇａ ｎ ｓ ｕＳ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
Ｉ ２ － ３ ０
Ⅳ０ ． ２
２ ０ １ ４年 １月
Ｊ ａ ｎ ． ２ ０１ ４
外 延 片 批 量 生产 中的质 量 检 验 技 术
性， 同时便 于分析 测试 事故 的原 因 。
２ ． ４ 过 程控 制 外 延片 的生产 过程 中 主要控 制产 品的厚 度 和 电
阻率 ， 在工艺调节中， 结合 Ｓ Ｐ Ｃ过程控制来判断产
品的质 量 。
由于外延片的参数为计 量值数据 ， 服从正态分
布 一Ｎ（ ， 【 『 ） ， 通过 ｍ ｉ ｎ ｉ ｔ ａ ｂ软件在 一系列 稳定 数 据
工艺人员根据此控制图调节工艺 ， 出现检验 １ 、 ２ 、 ３ ， 通过调节生长时间来 实现 ， 出现 ４ 、 ７ 、 ８ ， 则需检
查 外延 炉条 件 。
检验 抽样 计划 ［ Ｇ］ ． ［ ２ ］ 上海质量 管理科学 研究 院． 六 西格 码 实施技 巧 ： 绿带
读本 ［ Ｍ］ ． 北京 ： 中国标准出版社 ， ２ ０ ０ ３ ．
ｆ ｌ 接收
图 ２ 衬底 片的检验转 移规则
５ ６ ２ ． ３ 判 定性 检验 ２ ． ３ ． １ 表 面检验 要 求
甘
肃
科
技
第３ Ｏ卷
的测试过程中， 根据《 记录控制程序》 填写测试记录
并存档 。 ２ ） 测 试人 员 需 掌 握 测 试 设 备 的 特 性 。针 对 我 们的人员配备 ， 并未设置专门的测试人员 ， 但在整个 生产过 程 中 ， 设 置测 试工程 师 ， 由测 试工程 师统 一 培 训班组 人员 ， 包括 外延 片 的测试 原理 、 氧化 过程 及不