本发明涉及半导体器件制作工艺技术领域，提供了一种半导体外延膜的制作方法及其工艺控制系统，制作方法包括将硅衬底放置在超高真空室，控制超高真空室为设定真空度；将硅衬底加热到第一预定温度，去除硅衬底表面的天然氧化物层；降低温度至预设的第二预定温度，提供锶原子流，在硅衬底表面沉积生长设定厚度的二硅化锶膜。工艺控制系统包括主控模块、反射高能电子衍射仪、红外高温计和电离压力计；主控模块分别与反射高能电子衍射仪、红外高温计和电离压力计连接，用于在半导体外延膜的制作工艺中实现工艺条件和加工的协调控制。本发明工艺简单，外延膜稳定性与重复性好，不会导致形成多晶SrSi2膜、Sr层或Sr硅化物的其他相。