半导体材料测试技术(精)教程文件
半导体材料测试技术共113页文档
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧勤 勉。
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26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
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27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
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28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪Leabharlann 29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
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30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
谢谢！
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半导体测试教案设计模板
课程类型：物理实验课教学对象：高中一年级教学目标：1. 知识与技能：了解半导体材料的基本特性，掌握半导体器件的测试方法。
2. 过程与方法：通过实验操作，培养学生动手实践能力、观察分析能力和实验报告撰写能力。
3. 情感态度与价值观：激发学生对半导体科学的兴趣，培养严谨的科学态度和团队协作精神。
教学重点：1. 半导体材料的导电特性。
2. 半导体器件的测试方法。
教学难点：1. 半导体器件的测试原理。
2. 实验操作中的误差分析。
教学准备：1. 实验器材：半导体材料、半导体器件、万用表、示波器、电阻、电容、导线等。
2. 教学课件：半导体基本知识、半导体器件测试原理、实验步骤等。
教学过程：一、导入新课1. 复习半导体材料的基本特性，引导学生思考半导体器件的测试方法。
2. 提出本节课的学习目标。
二、讲解半导体器件测试原理1. 讲解半导体材料的导电特性，如PN结正向导通、反向截止等。
2. 介绍常用的半导体器件，如二极管、晶体管等。
3. 讲解半导体器件的测试原理，如正向导通测试、反向截止测试、放大倍数测试等。
三、实验操作1. 学生分组，每组配备一套实验器材。
2. 按照实验步骤进行操作，包括连接电路、设置参数、测量数据等。
3. 教师巡回指导，解答学生疑问。
四、数据分析和讨论1. 学生根据实验数据，分析半导体器件的导电特性。
2. 讨论实验过程中遇到的问题及解决方案。
3. 比较不同半导体器件的测试结果，总结规律。
五、实验报告撰写1. 学生根据实验步骤和数据分析，撰写实验报告。
2. 教师对实验报告进行批改和点评。
六、课堂小结1. 回顾本节课的学习内容，强调半导体器件测试原理和实验操作的重要性。
2. 鼓励学生在课后进一步学习半导体科学。
教学评价：1. 实验操作：观察学生的实验操作是否规范，能否熟练完成实验步骤。
2. 数据分析：评估学生对实验数据的分析和总结能力。
3. 实验报告：检查实验报告的格式、内容是否完整，是否体现了学生的思考过程。
半导体材料与器件测试技术实验指导书
《半导体材料与器件测试技术》课程实验指导书光电工程学院2012年8月实验一 半导体电阻率和方阻测量的研究一 、实验意义电阻率是半导体材料的重要电学参数之一, 可以反映出半导体内浅能级替位杂质浓度，薄层电阻是表征半导体掺杂浓度的一个重要工艺参数。
测量电阻率与薄层电阻的方法很多，如二探针法、扩展电阻法等。
而四探针法是目前广泛采用的标准方法，它具有操作方便，精度较高，对样品的几何形状无严格要求等特点。
二、实验目的1、了解四探针电阻率测试仪的基本原理；2、了解的四探针电阻率测试仪组成、原理和使用方法；3、能对给定的物质进行实验，并对实验结果进行分析、处理。
三、实验原理测 量 原理：将四根排成一条直线的探针以一定的压力垂直地压在被测样品表面上，在 1、4 探针间通以电流 I(mA)，2、3 探针间就产生一定的电压 V(mV)(如图1)。
测量此电压并根据测量方式和样品的尺寸不同，可分别按以下公式计算样品的电阻率、方块电阻、电阻： `①. 薄圆片(厚度≤4mm)电阻率：⨯=IVρ F （D/S ）╳ F （W/S ）╳ W ╳ Fsp Ω·cm …(1) 图１.直线四探针法测试原理图↓4↑其中：D —样品直径，单位：cm 或mm ，注意与探针间距S 单位一致；S —平均探针间距，单位：cm 或mm ，注意与样品直径D 单位一致(四探针头合格证上的S 值)； W —样品厚度，单位：cm ，在F(W/S)中注意与S 单位一致； Fsp —探针间距修正系数(四探针头合格证上的F 值)；F(D/S)—样品直径修正因子。
当D →∞时，F(D/S)=4.532，有限直径下的F(D/S)由附表B 查出： F(W/S)—样品厚度修正因子。
W/S<0.4时，F(W/S)=1；W/S>0.4时，F(W/S)值由附表C 查出； I —1、4探针流过的电流值，选值可参考表5.2(第6页表5.2)； V —2、3探针间取出的电压值，单位mV ；②. 薄层方块电阻Ｒ□：Ｒ□＝⨯IVF （D/S ）╳F （W/S ）╳ Fsp Ω/□ …(2) 其中：D —样品直径，单位：cm 或mm ，注意与探针间距S 单位一致；S —平均探针间距，单位：cm 或mm ，注意与样品直径D 单位一致(四探针头合格证上的S 值)； W —样品厚度，单位：cm ，在F(W/S)中注意与S 单位一致； Fsp —探针间距修正系数(四探针头合格证上的F 值)；F(D/S)—样品直径修正因子。
半导体C-V测量基础(精)
半导体C-V测量基础吉时利仪器公司C-V测量为人们提供了有关器件和材料特征的大量信息通用测试电容-电压（C-V）测试广泛用于测量半导体参数，尤其是MOSCAP和MOSFET 结构。
此外，利用C-V测量还可以对其他类型的半导体器件和工艺进行特征分析，包括双极结型晶体管（BJT）、JFET、III-V族化合物器件、光伏电池、MEMS器件、有机TFT显示器、光电二极管、碳纳米管（CNT）和多种其他半导体器件。
这类测量的基本特征非常适用于各种应用和培训。
大学的研究实验室和半导体厂商利用这类测量评测新材料、新工艺、新器件和新电路。
C-V测量对于产品和良率增强工程师也是极其重要的，他们负责提高工艺和器件的性能。
可靠性工程师利用这类测量评估材料供货，监测工艺参数，分析失效机制。
采用一定的方法、仪器和软件，可以得到多种半导体器件和材料的参数。
从评测外延生长的多晶开始，这些信息在整个生产链中都会用到，包括诸如平均掺杂浓度、掺杂分布和载流子寿命等参数。
在圆片工艺中，C-V测量可用于分析栅氧厚度、栅氧电荷、游离子（杂质）和界面阱密度。
在后续的工艺步骤中也会用到这类测量，例如光刻、刻蚀、清洗、电介质和多晶硅沉积、金属化等。
当在圆片上完全制造出器件之后，在可靠性和基本器件测试过程中可以利用C-V测量对阈值电压和其他一些参数进行特征分析，对器件性能进行建模。
半导体电容的半导体电容的物理特性MOSCAP结构是在半导体制造过程中形成的一种基本器件结构（如图1所示）。
尽管这类器件可以用于真实电路中，但是人们通常将其作为一种测试结构集成在制造工艺中。
由于这种结构比较简单而且制造过程容易控制，因此它们是评测底层工艺的一种方便的方法。
金属二氧化硅电容计（交流信号）P型图1. P型衬底上形成的MOSCAP结构的C-V测量电路图1中的金属/多晶层是电容的一极，二氧化硅是绝缘层。
由于绝缘层下面的衬底是一种半导体材料，因此它本身并不是电容的另一极。
半导体材料测试技术
半导体材料测试技术半导体材料测试技术是指对半导体材料进行表征和性能测试的一系列技术方法和工具。
半导体材料是电子器件制造与应用的基础，而半导体材料的质量和性能对电子器件的性能和可靠性有着直接的影响。
因此，了解和掌握半导体材料的性能及其测试方法是十分重要的。
1.结构表征技术：通过采用扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等仪器，对半导体材料的晶体结构、晶格缺陷等进行分析和表征。
同时可以通过X射线衍射(XRD)技术对材料的晶格常数、晶体结构和材料的纯度进行分析。
2.光学特性测试技术：光学特性测试主要包括折射率、透明度、吸收谱、发射谱等光学性质的测试。
通过光学显微镜、紫外可见分光光度计、激光扫描显微镜等设备来进行测试。
3.电学特性测试技术：电学特性测试是对半导体材料的电导率、电介质常数、击穿电压等电学性质进行测试。
常见的测试设备包括电阻测试仪、电容测试仪、电压源/电流源等。
4.磁学特性测试技术：磁学特性测试主要是对半导体材料的磁化强度、磁畴结构等进行测试。
通过霍尔效应测试仪、磁学测试仪等设备来进行测试。
5.热学特性测试技术：热学特性测试主要是对半导体材料的热导率、热膨胀系数等进行测试。
热电测试仪、热膨胀仪等设备可以用来进行这方面的测试。
此外，还有一些特殊的测试技术，如电子能谱、质谱等，可以用来对半导体材料的表面组分和杂质掺杂进行分析。
综上所述，半导体材料测试技术是对半导体材料进行各种性能指标测试的一系列方法和工具的集合。
掌握这些测试技术，可以对半导体材料的质量和性能进行准确分析，为电子器件的研发和生产提供有力的支撑。
半导体材料测试技术
半导体材料测试技术引言：随着半导体制造技术的快速发展，半导体材料在各种电子设备中起着重要的作用。
对于半导体材料的质量和性能进行准确的测试和评估对于提高产品的可靠性和性能至关重要。
本文将介绍半导体材料测试技术，并重点讨论其在质量控制和性能评估中的应用。
一、半导体材料测试的目的1.测试材料的纯度和杂质含量：半导体材料的纯度对于其电学性能的影响非常大。
通过测试材料的纯度和杂质含量，可以评估材料的质量，并且对材料进行进一步的处理，以提高其纯度。
2.测试材料的结构和晶体质量：半导体材料的结构和晶体质量对于其电学性能也有很大的影响。
通过测试材料的结构和晶体质量，可以评估材料的结晶状态和晶体缺陷情况，并对材料进行后续加工和处理。
3.测试材料的电学性能：半导体材料的电学性能是评估其适用性和应用领域的重要指标。
通过测试材料的电学性能，可以评估材料的导电性、载流子迁移率、禁带宽度等参数，并且对材料进行性能优化和选择。
二、半导体材料测试的常用技术1.光学测试技术：光学测试技术可以用来评估材料的光学性能和结构。
常用的光学测试技术包括透射电子显微镜(TEM)、扫描电子显微镜(SEM)、拉曼光谱等。
2.电学测试技术：电学测试技术可以用来测量材料的电学性能，包括导电性、载流子迁移率、禁带宽度等。
常用的电学测试技术包括电阻测试、电子迁移率测试、霍尔效应测试等。
3.结构测试技术：结构测试技术可以用来评估材料的结构和晶体质量。
常用的结构测试技术包括X射线衍射(XRD)、原子力显微镜(AFM)、扫描电镜(SEM)等。
4.化学测试技术：化学测试技术可以用来评估材料的纯度和杂质含量。
常用的化学测试技术包括质谱分析、能谱分析、电感耦合等离子体发射光谱(ICP-OES)等。
三、半导体材料测试的应用1.半导体材料的制备和加工：在半导体材料的制备和加工过程中，需要对材料进行质量控制和性能评估。
通过测试材料的纯度和结晶状态，可以选择合适的制备和加工工艺，并对材料进行后续的处理和改良。
半导体材料实验讲义
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3）热场的调整 热场的调整是一项重要而细致的工作。一个合理的热场是晶体正常生长，降 低缺陷，提高单晶成品合格率的保证和关键。在单晶炉中影响热场的因素很多， 下面介绍几种调整热场的方法： ⑴ 纵向温度梯度的调整： a. 在有保温盖的系统中，保温盖孔径的大小影响纵向温度梯度大小，加大 保温盖孔径会增大纵向温度梯度。 b. 在有保温盖板的系统中，第一层石墨保温罩降低数十毫米，一般也可以 增加纵向温度梯度。 c. 去掉盖板或降低保温罩的高度，可以增大纵向温度梯度。 d. 在有保温盖的系统中，提高整个保温罩的高度，可明显降低纵向温度梯 度； e. 在无保温盖板的系统中，降低保温罩的高度能增加纵向温度梯度；减少 保温罩的层数亦可增加纵向温度梯度。 f. 改变拉晶过程中的坩埚位置， 可以提高或降低纵向温度梯度， 具体的是升 高埚位提高纵向温度梯度，还是降低埚位提高纵向温度梯度，这要看每个系统而 定，一般的说，升高埚位使纵向温度梯度增加。 在无坩埚随动的单晶炉中，坩埚位置的确定，应注意以下两点： A) 坩埚的最高位置是埚内最高液面必须低下，温度的变化较大，如果液面超过这个位置，在引晶后由 于温度梯度过大会造成拉不出单晶。 B) 坩埚的最低位置是埚内最低液面必须高于加热器的高温区中心线，若埚 底液面低于高温区中心线，在拉晶收尾时会出现埚底与埚边结晶。 g. 纵向温度梯度的大小，还与充气还是真空拉晶、是高真空还是低真空拉 晶有关。在同一热系统中，充气和低真空要比高真空拉晶的纵向温度梯度径向温 度梯度要小，这是因为在充气时由于有气体的对流和热传导比高真空大，结果使 热场温度军于，起了降低温度梯度的作用。
根据布拉格方程当波长为的x射线以角入射到晶体上若满足2dsin射线就会在晶面间距为d的一族平行晶面上产生衍射图1为此衍射原衍射的基本原理图入射x射线通过一套准直狭缝设在晶体上晶体可在p点绕垂直于纸面水平面的轴此轴是仪器转角装置的中心轴晶体的定向断面亦安放在此轴上转动衍射x射线用一检测器盖革计数管或其他适当的检测仪来检测当晶体转动到某位置时恰使入射x射线和晶体内部某点阵平面的夹角为
半导体测试技术课件
对于薄样品
，
，式1.13可写为：
对于非常薄样品，修正因子F2,F3均为1，结合上面电阻率表达式可写为：
薄膜经常采用方块电阻（sheet resistance, Rsh)表征它的电阻率 单位: ohms per square 均匀样品的方块电阻可写为：
方块电阻常用来表征薄的半导体层，如外延膜，多晶硅薄膜，离子注入 膜，金属膜。。。 对于均匀样品，方块电阻与方块电导互为倒数，对于非均匀样品：
四探针法对半导体的测试
电场强度可表示为：
P点电压：距离探针r
对于b图， P点电压相当于两者叠加
对于c图， 探针2电压相当于
探针3电压相当于
探针2，3之间电压相当于
因此可得电阻率：
常用单位 ρ：ohm·cm 常用电压：10mV
V: volts I：amperes
s: cm
通常应用的4探针法探针距离相等。s= s1=s2=s3， 上式可简化为：
测向尺寸
探针距离样品边沿位置
F1:样品厚度因子
大部分的半导体wafer测试都必须进行厚度修正。 厚度修正因子的推导可参考下面文献 样品厚度小于探针间距的条件下可给出F1表达式：
For non-conducting bottom wafer:
t：厚度 For conducting bottom wafer:
。。。
各种Mapping 测量技术比较
§4.1 Differential Hall Effect (DHE)
测量非半导体薄膜的离子注入 透明衬底（如玻璃）覆盖高分子膜并掺有染料 离子注入时，染料分子分解，导致颜色变黯， Optical Densitometry 利用敏感的显微光密度计测试注入前后光透过率 对照校准表绘制等高图MAPPING 无需退火，测试在注入后几分钟内可完成