GB/T 14264-1993 半导体材料术语

669-87

UHD8C0

AMISEEMP

中华人民共和国国家标准

GB/T14264一93

半导·体材料术语

Semiconductormaterials-

Termsanddefinitions

1993一03一12发布1993一12一01实施

国家技术监督局发布

中华人民共和国国家标准

半导体材料术语cs/T14264一93

Semiconductormaterials-

Termsanddefinitions

1主肠内容与适用范困

本标准规定了半导体材料及其生长工艺、加工、晶体缺陷和表面沾污等方面的主要术语和定义.

本标准适用于元素和化合物半导体材料。

2一般术语

2.1半导体semiconductor

电阻率介于导体与绝缘体之间，其范围为10-'^-10"fl"cm的一种固体物质.在较宽的沮度范围

内，电阻率随温度的升高而减小。电流是由带正电的空穴和带负电的电子的定向传抽实现的.半

导体按其结构可分为三类:单晶体、多晶体和非晶体。

2.2元素半导体elementalsemiconductor

由一种元素组成的半导体。硅和锗是最常用的元索半导体。

2.3化合物半导体compoundsemiconductor

由两种或两种以上的元素化合而成的半导体，如砷化稼、稼铝砷等.

2.4本征半导体intrinsicsemiconductor

晶格完整且不含杂质的单晶半导体，其中参与导电的电子和空穴数目相等。这是一种实际上难以

实现的理想情况。实用上所说的本征半导体是指仅含极痕量杂质，导电性能与理想情况很相近的

半导体。

2.5导电类型conductivitytype

半导体材料中多数载流子的性质所决定的导电特性。

2.6n-型半导体n-typesemiconductor

多数载流子为电子的半导体。

2.7p-型半导体p-typesemiconductor

多数载流子为空穴的半导休。

2.8空穴hole

半导体价带结构中一种流动空位，其作用就像一个具有正有效质量的正电子电荷一样。

2.9受主accepter

半导体中其能级位于禁带内，能接“受.价带徽发电子的杂质原子或晶格缺陷，形成空穴导电。

2.10施主donor

半导体中其能级位于禁带内，能向导带“施放”电子的杂质原子或晶格缺陷，形成电子导电。

2.11载流子carrier

固体中一种能传输电荷的载体，又称荷电载流子.例如，半导体中导电空穴和导电电子。

国家技术监，局1993一03一12批准1993一12一01实施

GB/T14264一93

2.12载流子浓度carrierconcentration

单位体积的载流子数目。在室温无补偿存在的情况下为电离杂质的浓度。空穴浓度的符号为P,

电子浓度的符号为n,

2.13多数载流子majoritycarrier

大于载流子总浓度一半的那类载流子。例如，P型半导体中的空穴。

2.14少数载流子minoritycarrier

小于载流子总浓度一半的那类载流子。例如，P型半导体中的电子。

2.15杂质浓度impurityconcentration

单位体积内杂质原子的数目。

2.16深能级杂质deep-levelimpurity

一种化学元素，当其引入半导体中，形成一个或多个能级。该能级距导带底、价带顶较远，且多位

于禁带中央区域，介于n型和p型掺杂剂杂质能级之间。

2.17复合中心recombinationcenter

半导体中对电子和空穴起复合作用的杂质或缺陷.

2.18补偿compensation

半导体内同时存在施主杂质和受主杂质，施主杂质施放的电子为受主杂质接收，其作用相互抵

消。

2.19耗尽层depletionlayer

荷电载流子电荷密度不足以中和施主和受主的净固定电荷密度的区域.又称势垒区、阻挡层或空

间电荷层。

2.20红外吸收光谱infraredabsorptionspectrum

当半导体受到红外光的辐射时，产生振动能级的跃迁。在振动时伴有偶极矩改变的原子，吸收红

外光子所形成的光谱，

2.21红外吸收系数infraredabsorptioncoefficient(IR)

波长为A的红外光通过半导体试样，试样透过率倒数的自然对数与试样光程之比。单位为cm-,

2.22电阻率(体)resistivity(bulk)

单位体积的材料对与两平行面垂直通过的电流的阻力。一般来说，体电阻率为材料中平行于电流

的电场强度与电流密度之比。符号为P，单位为0"cm.

2.23电导率conductivity

电阻率的倒数，它等于载流子浓度、电子电荷和载流子迁移率的乘积。符号为。，单位为(a·

cm)一，。

2.24电阻率允许偏差allowableresistivitytolerance

晶片中心或晶锭断面中心的电阻率与标称电阻率的最大允许差值，它可以用标称值的百分数来

表示。

2.25径向电阻率变化radialresistivityvariation

晶片中心点与偏离晶片中心的某一点或若千对称分布的设定点(典型设定点是晶片半径的1/2

处或靠近晶片边缘处)的电阻率之间的差值。这种电阻率的差值可以表示为中心值的百分数。又

称径向电阻率梯度。

2.26薄层电阻sheetresistance

一种薄层导电材料的电学性质，其值等于薄层电阻率除以薄层厚度。又称方块电阻。符号为R

单位为n/口。

2.27扩展电阻spreadingresistance

导电金属探针与半导体触点间的测量电阻，它由探针附近的半导体电阻率决定。

GB/T14264一93

二探针twopointprobe

测员材料平均体电阻率的一种电探针装置。在柱形样品两端通以直流电流，测量垂直压在被测样

品侧而上的两根金属探针间的电位差。

ULI探针fourpointprobe

测坛材料表面层电阻率的一种电探针装置。排列成一直线、间距相等的四根金属探针垂直压在样

品表而上，使直流电流从两外探针之间通过，测量两内探针间的电位差。

迁移率mobility

载流子在单位电场强度作用下的平均漂移速度。在单一载流子体系中，载流子迁移率与特定条件

日则定的礼尔迁移率成正比。迁移率的符号为P，单位为cm'/(V"s),

2.31租尔效应Halleffect

若对通电的样品施加垂直磁场，由于罗伦兹力的作用，则在垂直于电流与磁场的方向上有横向电

势差‘出现，该效应为霍尔效应。所产生的横向电场为霍尔电场。霍尔电场的大小与磁感应强度及

电流密度成正比。比例系数R，称为霍尔系数，其计算公式为:

R二士Y/ne

式中，“+”、“一”号分别对应空穴导电和电子导电，Y是一个与散射机构、样品温度、能带结构及

磁场强度有关的因子，n为载流子浓度,e为电子电荷。单位为m'/C,

2.32露尔系数Hallcoefficient

见2.31条。

2.33报尔迁移率Hallmobility

霍尔系数和电导率的乘积(RHa)，与迁移率有相同的量纲，通常将这个量叫做霍尔迁移率，用pH

表示:

PH二}RH川

2.34寿命lifetime

2.34晶体中非平衡载流子由产生到复合存在的平均时间间隔，它等于非平衡少数载流子浓度衰减

到起始值的1/e(e=2.718)所需的时间。又称少数载流子寿命，体寿命。

2.34非平衡少数载流子扩散长度的平方除以扩散系数所得商，而扩散系数是设定的或由载流子迁

移率测址确定的。

寿命符号为r，单位为Hs,

2.35各向异性anisotropic

在不同的结晶方向具有不同的物理特性。又称非各向同性，非均质性。

2.36结品学表示法crystallographicnotation

用特定符号表示结晶学品面和晶向的方法。

晶面()，如(111)

晶面族{}，如{111)

品I句[〕，如[111]

晶向族()，如(111)

密勒指数Millerindices

以点阵常数度址晶面在三个晶轴上截距的倒数的一组最小整数比，又称晶面指数，常用以标记晶

nIr。

2.38劳埃法Lauemethod

用连续能谱的X射线投射到固定的单晶体上，满足布拉格定律的X射线得到反射，对反射出的

X射线进行晶体分析，以确定晶体宏观对称性的一种衍射方法。

品向。rvstallo"raphicdirection

GBIT14264一93

通过空间点阵中任意两个阵点的直线所表示的方向.

2.40晶面crystallograhpicplane

通过空间点阵中不在同一直线上的三个阵点的平面。

取向偏离off-orientation

晶片表面法线与晶体结晶方向偏离的一定角度.

2.42正文晶向偏离orthogonalmisorientation

(111)单晶片作取向偏离时，晶片表面法向矢量在(111)的投影与平行于主参考面和法向矢量最

近邻的<110)在(111)上的投影所构成的角。见图1,

图1正交晶向偏离示意图

2.43主参考面primaryflat

指规范化圈形晶片上长度最长的参考面，其取向通常是特定的晶体方向。也称第一参考面.

2.44副参考面secondaryflat

指规范化画形晶片长度小于主参考面的平面。它相对于主参考面的位置标记该晶片的导电类型

和取向。又称第二参考面。

2.45解理面cleavageplane

晶体受到机械力作用时，沿晶体结构所确定的某一晶面劈裂，这种劈裂面称为解理面。

2.46外延层epitaxiallayer

在半导体衬底上生长且与衬底材料有相同结晶学取向的薄层。若薄层材料与衬底材料相同，称同

质外延层。若薄层材料与衬底材料不相同，则称异质外延层.

2.47扩散层diffusedlayer

采用固态扩散工艺，将杂质引入单晶，使单晶表面层形成的相同或相反导电类型的区域.

2.48埋层buriedlayer

外延层班盖的扩散区，又称副扩散层或膜下扩散层。

2.49薄层边界layerboundary

衬底与薄层的界面.

2.50界面interface

GB/T14264一93

两相或两体系(如衬底和外延层)间的区域。

p-n结p-njunction

同一块半导体单晶内彼此相邻接的p型和n型的界面区域。

双极型器件bipolardevices

既用空穴又用电子作为荷电载流子的半导体器件.

集成电路integratedcircuit

把一个电路的大量元器件集合于一个单晶片上所制成的器件。

3材料及其生长工艺

3.1晶体crystal

在三维空间中由原子、离子、分子或这些粒子集团按同一规律作周期性排列所构成的固体。

3.2晶锭ingot

一种棒状半导体，通常其直径是不均匀的或为原生态的多晶休或单晶体。

3.3多晶半导体polycrystallinesemiconductor

由大量结晶学方向不相同的单晶体组成的半导体.

3.4孪晶twinnedcrystal

在晶体内晶格是两部分，彼此成镜象对称的晶体结构。连接两部分晶体的界面称为李晶面或李晶边

界.在金刚石结构中，例如硅，李晶面为(111)面。

3.5单晶singlecrystal

不含大角.晶界或孪晶界的晶体。

3.6无位错单晶，toDsinglecrystal

位错密度小于500cm一的单晶。

3.7衬底substrate

用于外延沉积、扩散、离子注入等后序工艺操作的基体单晶片.

3.8化学气相沉积chemicalvapordeposition(CVD)

通过化学反应制备一种表面薄膜状产品的工艺.外延生长是化学气相沉积的一种特例.

3.9外延epitaxy

用气相、液相、分子束等方法在衬底上生长单晶薄层的工艺.在衬底上生长组分与衬底材料相同的

单晶薄层，称同质外延，在衬底上生长与衬底组分不同的单晶薄层，称异质外延。

3.10气相外延vaporphaseepitaxy(VPE)

在气相状态下，将半导体材料沉积在衬底上，使其沿着衬底的结晶轴方向生长出一层单晶薄层的工

艺。

3.11液相外延liquidphaseepitaxy(LPE)

把半导体材料溶解在溶剂中，使其形成饱和溶液，然后把此饱和溶液砚盖在单晶衬底上，降低温度，

在衬底上沿衬底结晶轴方向生长出新的半导体单晶薄层的工艺。

3.12分子束外延molecularbeamepitaxy(MBE)

在超高真空下，使衬底保持在适当高温，把一束或多束分子连续沉积到衬底表面而得到超薄单晶层

的工艺。

3.13同质外延homoepitaxy

见3.9条。

3.14异质外延heteroepitaxy

见3.9条。

3.15溅射法sputteringmethod

GB/T14264一93

在衬底表面制备半导体、金属或非金属薄膜的一种方法。一般是在充惰性气体的低真空系统中，通

过高压电场的作用，使惰性气体电离，产生气体离子流，去轰击靶阴极(溅射材料)，被溅射出的靶材料原

子或分子沉积在衬底表面上而形成薄膜.

3.16掺杂doping

把半导体材料的非本体元素、合金或化合物痕量掺入半导体中，获得预定的电学特性的过程。

3.17重掺杂heavydoping

半导体材料中掺入的杂质量较多，通常杂质浓度大于1011c.-'，为重掺杂。

3.18离子注入ionimplantation

将杂质离子在真空中加速到一定的能量后，打到半导体晶片上，离子以高速度穿过晶体表面而进入

体内，经过不断与晶体的原子碰撞而速度减慢，最后终止在晶体一定的深度。经过适当热处理，达到掺杂

的目的。

3.19自掺杂autodoping(self-doping)

在外延生长过程中，不是特意加入的杂质引起的掺杂现象。

3.20补偿掺杂compensationdoping

向p型半导体中掺入施主杂质或向n型半导体中掺入受主杂质，以达到反型杂质电学性能相互补

偿的目的。

3.21中子嫂变掺杂neutrontransmutationdoping(NTD)

用中子流辐照硅单晶锭，使晶体中的Si'0殖变成磷原子而使硅单晶掺杂。NID单晶的特性是掺杂杂

质在晶体纵向和径向分布特别均匀。

3.22掺杂剂dopant

为了获得预定的导电类型和电阻率而痕量掺入半导体中的物质。通常为周期表中的H,，族或v,

明族中某一种化学元素.

3.23直拉法verticalpullingmethod(Czochralskigrowth)(Cz)

沿着垂直方向从熔体中拉制单晶体的方法。又称切克劳斯基法。

3.24悬浮区熔法floatingzonemethod(FZ)

将晶锭垂直固定，在下端放人籽晶，利用熔体的表面张力，在籽晶上方建立熔区，然后以一定的速度

垂直向上进行区熔，将晶锭提纯制成单晶的方法。

3.25水平法horizontalcrystalgrowthmethod

沿着水平方向生长单晶体的一种方法。

3.26磁场拉晶法magneticfieldczochralskicrystalgrowth(MCZ)

晶体生长时，外加磁场，抑制熔体的热对流，熔体温度波动小，是一种生产高质量单晶的新方法。按

照磁场相对于单晶拉制方向有横向磁场法和纵向磁场法。

3.27吸除gettering

使硅片中有害杂质固定于远离器件有源区域的工艺。

4材料加工

切割cutting

把半导体单晶锭切成具有一定晶向和一定厚度的工艺。

研磨lapping

利用研磨液，把切割片磨成具有一定几何参数的晶片的工艺。

腐蚀etching

用腐蚀液去除表面沾污、机械加工损伤，控制晶片厚度以及显示晶片表面缺陷形状和分布的工艺

各向同性腐蚀isotropicetching

GB/T14264一93

通常是指不同的结晶学平面呈现出相同腐蚀速率的腐蚀方法.

4.5各向异性腐蚀anisotropicetching

沿着不同的结晶学平面，呈现出不同腐蚀速率的腐蚀方法。

4.6择优腐蚀preferentialetching

沿着特定的结晶学平面，呈现腐蚀速率加快的腐蚀方法。

4.7化学机械抛光Chem-Mechpolishing

利用化学和机械作用去除材料表面沾污及损伤层，使其获得镜状表面的一种工艺。

4.8抛光面polishedsurface

晶片抛光后获得的如镜面状完美的表面。

4.9正面frontside

制造有源器件的晶片表面。

4.10背面backside

与晶片正面相对的面.

4.11晶片slice

从晶锭切割下的片状晶块。在改变原生晶片晶体结构的后序工艺前进行整形与抛光。晶片通常有:

切割片、研磨片、腐蚀片和抛光片.

4.12掺杂片dopingwafer

经工艺处理已变成含有附加结构.可进入器件加工工艺的半导体基片。

4.13直径diameter

横穿回片表面.通过晶片中心点且不与参考面或圆周上其他基准区相交的直线长度.

4.14厚度thickness

通过晶片上一给定点垂直于表面方向穿过晶片的距离。

4.15晶片厚度thicknessofslices

晶片中心点的厚度。

4.16厚度允许偏差allowablethicknesstolerance

晶片厚度的测量值与标称值的最大允许差值。

4.17总厚度变化totalthicknessvariation(TTV)

在厚度扫描或一系列点的厚度测量中，所测晶片的最大厚度与最小厚度的绝对差值。

4.18中心面mediansurface

与晶片的正面洒面等距离的点的轨迹。

4.19弯曲度bow

晶片中心面凹凸形变的一种度量，它与晶片可能存在任何厚度变化无关。弯曲度是晶片的一种体性

质而不是表面特性。

4.20翘曲度warp

晶片中心面与基准平面之间的最大和最小距离的差值。翘曲度是晶片的体性质而不是其表面特性。

4.21晶片机械强度mechanicalstrengthofslices

晶片抗破碎与翘曲的内在力学性能。

4.22平整度flatness

晶片表面与基准平面之间最高点和最低点的差值，它是一种表面性质。

4.23固定优质区fixedqualityarea(FQA)

晶片表面除去距标称边缘为x的环形区域后所确定的那部分区域，且包括距标称圆周距离为a的

所有的点。见图2,

GB/T14264一93

巨标.边份为名的去眯民垃

图2固定优质区示意图

4.24线性厚度变化linearthicknessvariation(LTV)

晶片的正面和背面能用两个非平行平面表示的晶片厚度变化.

4.25非线性厚度变化nonlinearthicknessvariation(NTV)

宏观非均匀厚度变化。此种晶片的剖面近似于凸透镜或凹进镜的剖面.

4.26边缘凸起edgecrown

距晶片边缘3.2mm处的表面高度与晶片边缘处高度之间的差值。单位为Jim.

4.27例角edgerounding

晶片边缘通过研磨或腐蚀整形加工成一定角度，以消除晶片边缘尖锐状态，避免在后序加工中造成

边缘损伤。

4.28崩边。hip

晶片边缘或表面未贯穿晶片的局部缺报区域，当崩边在晶片边缘产生时，其尺寸由径向深度和周边

弦长给出。见图3.

d妒

心和

图3崩边示意图

4.29缺口indent

上下贯穿晶片边缘的缺损.见图4.

GB/T14264一93

图4缺口示意图

30刀痕sawmarks

晶锭切割时，在晶片表面留下的圆弧状痕迹。

31退刀痕sawexitmarks

切割时由刀片退出引起的晶片圆周上的一些小缺口或小崩边缺损。

32划道scratch

在切割、研磨、抛光过程中晶片表面被划伤所留下的痕迹，其长宽比大于，1,

33重划道macroscratch

抛光片在白炽灯和荧光灯下，深度等于或大于。.12pm的肉眼可见的划道。

34轻划道microscratch

抛光片在荧光灯照明下，深度小于。.12pm肉眼看不见的划道。

35沟棺groove

抛光过程中没有完全去除的边缘光滑的划道。

36波纹waves

在大面积漫散射光照射下，抛光片表面上肉眼可见的波形外貌。

37凹坑dimple

在适当的光照条件下，抛光片表面上肉眼可见的一种具有渐变斜面呈凹面状的浅坑.

38探针损伤probedamage

由探针操作引起的距离等于探针间距的坑状局部损伤.

39残留机械损伤residualmechanicaldamage

晶片经过切、磨、抛加工之后，表面残留下来的没有完全去除的机械损伤。

40亮点brightpoint

硅片研磨或抛光后，表面上残留下来一些孤立的机械损伤点.呈现为有可观察到的孤立的小亮点.

41嵌入磨料顺粒imbeddedabrasivegrain

在切磨抛过程中，由于机械作用压人晶片表面的磨料顺粒。

42裂纹。rack

延伸到晶片表面，可能贯穿.也可能不贯穿整个晶片厚度的解理或裂痕。

43裂‘痕fracture

见4.42条。

44鸦爪crows'feet

在(111)晶面上呈鸦爪形，(100)晶面上呈“+”字形特征的可能贯穿晶片厚度的解理或裂痕。

晶体缺陷

5.1晶体缺陷crystaldefect

原子偏离理想晶格中有规则的排列，这种偏离，严重影响晶体的力学、电学和其他特性.缺陷可分为

GB/T14264一93

三类:点缺陷、线缺陷和面缺陷。

5.2块状结构blockstructure

因晶体生长工艺变化，使晶体产生不均匀性而引起的形变。

5.3点缺陷pointdefect

晶体结构中，与空位(或空位团)、间隙原子有关的晶体缺陷，当择优腐蚀点缺陷时，呈现浅腐蚀坑。

5.4位错dislocation

晶体中由于原子错配引起的具有伯格斯矢量的一种线缺陷.

5.5位错腐蚀坑dislocationetchpit

在晶体表面的位错应力区域，由择优腐蚀而产生的一种界限清晰、形状规则的腐蚀坑。

5.6位错密度dislocationdensity

单位体积内位错线的总长度((cm/cm')。通常以晶体某晶面单位面积上位错蚀坑的数目来表示.

cm-2,

5.7堆垛层错stackingfault

晶体内，原子平面的正常堆垛次序错乱形成的一种面缺陷，简称层错。通常，堆垛层错仅存在于一个

晶面上。如果层错终止在晶体内部，它将终结在一个不全位错上.在{111)晶面上，层错呈分立的或相交

的封闭等边三角形，或者呈不完全的三角形。在{100)晶面上，层错呈现为一封闭的或不完整的正方形。

每个这样的图形称为一个堆垛层错。

5.8层错fault

见5.7条。

5.9氧化层错oxidationinducedstackingfault(OSF)

晶片表面存在机械扭伤、杂质沾污和微缺陷等时，在热暇化过程中其近表面层长大或转化的层错。

5.10滑移slip

晶体的一部分对于另一部分由切向位移产生的但仍保持晶体结晶学性质的塑性变形过程.滑移的

方向常常在一个特殊的结晶学平面上，锗和硅的滑移方向位于{111)晶面的(110)方向上。滑移是一种包

括位错通过晶体运动在内的非均匀变形过程。

5.11滑移线slipline

沿着滑移面滑移时，在晶体表面形成的线。

5.12晶粒间界grainboundary

固体内，一晶粒与另一晶位相接触的界面，简称晶界.该界面上的任一点至少构成两个晶向差大于

1。的晶格点阵。

5.13小角晶界low-anglegrainboundary

晶体中相邻区域晶向差别在几分之1到‘10的晶粒间界。化学腐蚀后呈现的一个腐蚀坑顶对另一个

腐蚀坑底直线排列的位错组态.

5.14位错排dislocationarray

一种位错蚀坑的某一边排列在一条直线上的位错组态.

5.15系属结构lineage

小角晶界或位错排的局部密集排列.

5.16星形结构starstructure

一系列位错排沿(110>方向密集排列成星状结构。在(111)面上，星形结构呈三角形或六角形组态，

在{100)面上，呈井字形组态。

5.17夹杂inclusion

晶体中存在的异质顺粒.

5.18徽缺陷microdefect

10

cs!T14264一93

晶体中缺陷尺寸通常在徽米或亚微米数量级范围内的缺陷，如堆垛层错、氧沉淀等.微缺陷是无位

错区熔和直拉硅单晶中常见