半导体测试技术第三章资料
半导体测试技术课件第三章 霍尔效应测量(to student)
本章作业
X-Y-Z坐标
现利用上面装置图测量长条形半导体样品，在图示的外加磁场、电场方向 作用(正负方向以X-Y-Z坐标系为准)下，测得的结果如下： (1) +Bz, +Ix下，(VAB)1= +18.9mV (2) +Bz, -Ix下，(VAB)2= -18.4mV (3) -Bz, -Ix下， (VAB)3= +18.2mV (4) +Bz, +Ix下，(VAB)4= -18.3mV
(4)计算样品的霍尔迁移率和多数载流子迁移率。
Hale Waihona Puke (5) +Ix下，(VAA')=+20.3mV
-Ix下，(VAA')=-19.6mV (6)样品尺寸: 样品宽度ws=0.8mm, 样品厚度ts=0.1mm, LAA'=1.6mm 上面所有测试都是在Bz=1Tesla, Ix=5mA下进行，根据上面测试结果： (1)判断待测样品的导电型号； (2)计算待测样品的霍尔系数； (3)计算待测样品的多数载流子浓度（假定霍尔因子为1.0）
第三章
霍尔效应测量
样品架 电流输入 电压输出 磁场输入 线圈
闸刀
复习要点
1、霍尔效应 霍尔电场的产生 霍尔电压的方向 画图描述 2、霍尔系数、载流子浓度、迁移率、霍尔迁移率的概念及计 算表达式。 3、结合图3-11，描述桥形样品的霍尔效应实验测试原理。 4、桥形样品的数据计算：(1)霍尔系数 (2)电阻率 5、在霍尔效应测试中，如何消除由热电、热磁等效应引起的 测量误差？ 6、了解欧姆电极的制作方法。
半导体制造技术智慧树知到答案章节测试2023年上海工程技术大学
第一章测试1.“摩尔定律”是（）提出的？A:1965年B:1958年C:1960D:1970年答案:A2.第一个晶体管是（）材料晶体管？A:锗B:硅C:碳答案:A3.戈登摩尔是（）科学家。
A:德国B:美国C:法国D:英国答案:B4.第一个集成电路在（）被研制。
A:1960B:1955C:1965D:1958答案:D5.（）被称为中国“芯片之父”。
1、A:邓中翰B:许居衍C:沈绪榜D:吴德馨答案:A第二章测试1.硅在地壳中的储量为（）。
A:第四B:第二C:第三D:第一答案:B2.脱氧后的沙子主要以（）的形式。
A:碳化硅B:硅C:二氧化硅答案:C3.半导体级硅的纯度（）。
A:99.99999％B:99.999999％C:99.999％D:99.9999999％答案:D4.西门子工艺制备得到的硅为单晶硅。
（）A:对B:错答案:B5.一片硅片只有一个定位边。
（）A:错B:对答案:A6.晶面指数（m1 m2 m3）： m1 、m2 、m3分别为晶面在X、Y、Z轴上截距的倒数。
（）A:错B:对答案:B第三章测试1.通过薄膜淀积方法生长薄膜不消耗衬底的材料。
（）A:对B:错答案:A2.热氧化法在硅衬底上制备二氧化硅需要消耗硅衬底。
（）A:错B:对答案:B3.二氧化硅可以与氢氟酸发生反应。
（）A:错B:对答案:B4.薄膜的密度越大，表明致密性越低。
（）A:对B:错答案:B5.电阻率，表征导电能力的参数，同一种物质的电阻率在任何情况下都是不变的。
（）A:错B:对答案:A第四章测试1.光刻本质上是光刻胶的光化学反应。
（）A:错B:对答案:B2.一个透镜的数值孔径越大就能把更少的衍射光会聚到一点。
（）A:错B:对答案:A3.使用正胶进行光刻时，晶片上所得到的图形与掩膜版图形相同。
（）A:错B:对答案:B4.使用负胶进行光刻时，晶片上得到的图形与掩膜版上的图形相反。
（）A:对B:错答案:A5.正性光刻胶经过曝光后，可以溶解于显影液。
半导体测试与表征技术基础[详细讲解]
![半导体测试与表征技术基础[详细讲解]](https://img.taocdn.com/s3/m/29135caaf021dd36a32d7375a417866fb84ac01c.png)
半导体测试与表征技术基础第一章概述（编写人陆晓东）第一节半导体测试与表征技术概述主要包括：发展历史、现状和在半导体产业中的作用第二节半导体测试与表征技术分类及特点主要包括：按测试与表征技术的物理效应分类、按芯片生产流程分类及测试对象分类（性能、材料、制备、成分）等。
第三节半导体测试与表征技术的发展趋势主要包括：结合自动化和计算机技术的发展，重点论述在线测试、结果输出和数据处理功能的变化；简要介绍最新出现的各类新型测试技术。
第二章半导体工艺质量测试技术第一节杂质浓度分布测试技术（编写人：吕航）主要介绍探针法，具体包括：PN结结深测量；探针法测量半导体扩散层的薄层电阻（探针法测试电阻率的基本原理、四探针法的测试设备、样品制备及测试过程注意事项、四探针测试的应用和实例）；要介绍扩展电阻测试系统，具体包括：扩展电阻测试的基本原理、扩展电阻的测试原理、扩展电阻测试系统、扩展电阻测试的样品、扩展电阻法样品的磨角、扩展电阻法样品的制备、扩展电阻测试的影响因素、扩展电阻法测量过程中应注意的问题、扩展电阻法测量浅结器件结深和杂质分布时应注意的问题、扩展电阻测试的应用和实例。
第二节少数载流子寿命测试技术（编写人：钟敏）主要介绍直流光电导衰退法、高频光电导衰退法，具体包括：非平衡载流子的产生、非平衡载流子寿命、少数载流子寿命测试的基本原理和技术、少数载流子寿命的测试。
以及其它少子寿命测试方法，如表面光电压法、少子脉冲漂移法。
第三节表面电场和空间电荷区测量（编写人：吕航）主要包括：表面电场和空间电荷区的测量，金属探针法测量PN结表面电场的分布、激光探针法测试空间电荷区的宽度；容压法测量体内空间电荷区展宽。
第四节杂质补偿度的测量（编写人：钟敏）包括：霍尔效应的基本理论、范德堡测试技术、霍尔效应的测试系统、霍尔效应测试仪的结构、霍尔效应仪的灵敏度、霍尔效应的样品和测试、霍尔效应测试的样品结构、霍尔效应测试的测准条件、霍尔效应测试步骤、霍尔效应测试的应用和实例、硅的杂质补偿度测量、znO的载流子浓度、迁移率和补偿度测量、硅超浅结中载流子浓度的深度分布测量第五节氧化物、界面陷阱电荷及氧化物完整性测量（编写人：钟敏）包括：固定氧化物陷阱和可动电荷、界面陷阱电荷、氧化物完整性测试技术等。
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现代半导体工业中的关键环节，对半导体芯片的质量和性能进行准确的测量和评估，是保证半导体产品质量的重要手段。
本文将从半导体测试的背景与意义、半导体材料测试的基本原理、常用测试方法以及未来发展方向等四个方面进行详细阐述。
一、半导体测试的背景与意义半导体行业是现代高科技产业的基础，其产品广泛应用于电子设备、通信设备、计算机等各个领域。
而半导体芯片作为半导体产品的核心，其性能和质量在很大程度上决定了整个产品的性能和可靠性。
为了保证半导体产品的质量和竞争力，需要对半导体芯片进行全面的测试，以确保其性能指标符合设计要求，且能在各种应用场景下正常工作。
半导体材料测试技术的研究和应用，对于提高半导体产品的质量、降低缺陷率、提高生产效率等方面具有重要意义。
二、半导体材料测试的基本原理1.电学测试电学测试是半导体材料测试的基础，通过测量材料的电阻、电容、电压等参数，来评估材料的性能和特性。
常用的电学测试方法包括四引线测量法、电学参数测试、电流-电压特性测试等。
2.光学测试光学测试是半导体材料测试中的重要手段，通过测量材料对光的吸收、透射、反射等特性，来评估材料的光学性能。
常用的光学测试方法包括透射光谱分析、反射光谱分析、激发发光等。
3.结构测试结构测试是对半导体材料的外形、形态、组成等进行测量和评估的一种方法。
常用的结构测试方法包括扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)等。
三、常用测试方法1.失效分析失效分析是对半导体芯片进行故障检测和分析的方法，通过对芯片的电学、光学、结构等多个方面进行全面测试，查找故障点和原因，并提供改进和优化建议。
常用的失效分析方法包括故障模式与效应分析(FMEA)、故障定位、芯片切片分析等。
2.可靠性测试可靠性测试主要是对半导体芯片在不同环境条件下的工作稳定性和寿命进行测试和评估。
常用的可靠性测试方法包括高温老化、湿度测试、可靠性模型分析等。
半导体技术导论知到章节答案智慧树2023年南京理工大学
半导体技术导论知到章节测试答案智慧树2023年最新南京理工大学第一章测试1.现代电子器件大多是基于半导体材料制备的？参考答案:对第二章测试1.p型硅掺杂V族元素，n型硅掺杂III族元素。
参考答案:错2.半导体中电流由电子电流和空穴电流构成。
参考答案:对3.以能带隙种类区分，硅属于直接能带隙半导体。
参考答案:错4.以下哪种结构不是固体常见的微观结构类型？参考答案:结晶体5.从能级角度上看，导体就是禁带宽度很小的半导体。
参考答案:错6.半导体的电导率一般要大于绝缘体的电导率。
参考答案:对7.在半导体中的空穴流动就是电子流动。
参考答案:错8.通常来说，晶格常数较大的半导体禁带宽度也较大。
参考答案:错9.温度为300K的半导体费米能级被电子占据的几率为（）？参考答案:1/210.通常对于同种半导体材料，掺杂浓度越高，载子迁移率越低。
参考答案:对第三章测试1.通常情况下，pn结p区和n区的半导体材料不相同。
参考答案:错2.pn结加反偏压时，总电流为0。
参考答案:错3.平衡状态下pn结的能带图中，p区和n区的费米能级是分开的。
参考答案:错4.金属与n型半导体接触形成欧姆接触，此时金属的功函数应当大于半导体的功函数。
参考答案:错5.欧姆接触也称为整流接触。
参考答案:错6.通常，超晶格结构是基于异质结设计的。
参考答案:对7.n型增强型MOSFET的基底是n型半导体。
参考答案:错8.MOSFET的饱和漏极电流大小是由漏极电压决定的。
参考答案:错9.MOSFET的栅极氧化层采用High-K材料的目的是增加栅极电容。
参考答案:错10.BJT可用于恒定电流源的设计。
参考答案:对第四章测试1.太阳能电池可以吸收太阳光的所有能量。
参考答案:错2.Voc是指短路电压。
参考答案:错3.太阳能电池上表面的电极会遮挡电池吸收的阳光。
参考答案:对4.以下几种太阳能电池中，效率最高的是（）？参考答案:GaAs太阳能电池5.半导体光探测器本质是一个pn结，这类器件工作在pn结电流电压特性曲线的第（）象限？参考答案:III6.对于同种半导体材料，通常PIN型光探测器的灵敏度要高于APD光探测器。
半导体材料测试技术
目 录
X射线双晶衍射技术 光致发光分析方法 霍尔效应测量原理 电化学C-V分布测量技术 扫描电子显微镜的原理及应用
第一章 X射线双晶衍射技术
X射线是1895年11月8日由德国物理学家 伦琴（W.C.Rontgen）在研究真空管高压放电 现象时偶然发现的。由于当时对这种射线的 本质和特性尚无了解，故取名为X射线，后人 也叫伦琴射线。从1895到1897年间，他搞清 楚了X射线的产生、传播、穿透力等大部分特 性。伦琴的这一伟大发现使得他于1901年成 为世界上第一位诺贝尔奖获得者。X射线发现 近半年就被医务界用来进行骨折诊断和定位 了，随后又用于检查铸件中的缺陷等。
A
400
300
Intensity(a.U.)
200
100
0
32.9
33.0
33.1
33.2
33.3
?
A
3500 3000 2500
intensity(a.u.)
2000 1500 1000 500 0 34.90 34.95 35.00 35.05 35.10 35.15 35.20
?
XRD results
优点
对于研究材料的结晶完整性、均匀性、 层厚、组分、应变、缺陷和界面等重要信息， X射线双晶衍射方法具有独特的优势。首先它 是非破坏性的 ，其次是精度高，方法简便。 它不仅为材料生长工艺提供准确的参数，用 来指导生长工艺，同时也为器件研究和物理 研究提供了可靠的基础。这里主要介绍X射线 双晶衍射方法在光电子材料中的应用，其中 包括异质外延晶格失配、单量子阱和超晶格 结构参数的确定和测量等。
1、阴极，阴极系灯丝，阴极的功能是发射电 子。 2 、阳极，阳极又称之为靶（ target ）。是使 电子突然减速并发射X射线的地方。当高速运 动的电子与阳极相碰时，便骤然停止运动。 此时电子的能量大部分变为热能，一部分变 成X射线光能，由靶面射出。 3、窗口，窗口是 X射线射出的通道。窗口材 料要求既要有足够的强度以维持馆内的高真 空，又要对X射线的吸收较小，较好的材料是 金属铍。
半导体工艺及芯片制造复习资料简答题与答案
半导体工艺及芯片制造复习资料简答题与答案第一章、半导体产业介绍1 .什么叫集成电路？写出集成电路发展的五个时代及晶体管的数量？（15分）集成电路：将多个电子元件集成在一块衬底上，完成一定的电路或系统功能。
集成电路芯片/元件数 无集成1 小规模（SSI ）2到50 中规模（MSI ）50到5000 大规模（LSI ）5000到10万 超大规模（VLSI ） 10万至U100万 甚大规模（ULSI ） 大于100万 产业周期1960年前 20世纪60年代前期 20世纪60年代到70年代前期 20世纪70年代前期到后期 20世纪70年代后期到80年代后期 20世纪90年代后期到现在2 .写出IC 制造的5个步骤？（15分）Wafer preparation （硅片准备）Wafer fabrication （硅片制造）Wafer test/sort （硅片测试和拣选）Assembly and packaging （装配和封装）Final test （终测）3 .写出半导体产业发展方向？什么是摩尔定律？（15分）发展方向：提高芯片性能一提升速度（关键尺寸降低，集成度提高，研发采用新材料），降低功耗。
提高芯片可靠性一严格控制污染。
降低成本——线宽降低、晶片直径增加。
摩尔定律指：IC 的集成度将每隔一年翻一番。
1975年被修改为：IC 的集成度将每隔一年半翻一番。
4 .什么是特征尺寸CD ？ （10分）最小特征尺寸，称为关键尺寸（Critical Dimension, CD ） CD 常用于衡量工艺难易的标志。
5.什么是 More moore 定律和 More than Moore 定律？（10 分）“More Moore”指的是芯片特征尺寸的不断缩小。
从几何学角度指的是为了提高密度、性能和可靠性在晶圆水平和垂直方向上的特征尺寸的继续缩小。
与此关联的3D结构改善等非几何学工艺技术和新材料的运用来影响晶圆的电性能。
半导体测试技术原理
半导体测试技术原理半导体测试技术在现代电子行业中起着至关重要的作用。
通过对半导体器件进行测试，我们可以确保其性能达到预期，提高产品质量和可靠性。
本文将介绍半导体测试技术的原理和常见的测试方法。
一、半导体测试技术的背景半导体器件是电子设备中的重要组成部分，由于其微小的尺寸和复杂的内部结构，其测试变得十分必要。
半导体测试技术的发展可以追溯到上世纪70年代，随着半导体技术的快速发展，测试技术也在不断演进。
现代半导体测试技术借助于先进的仪器设备和软件工具，可以对芯片、模块以及完整的电子系统进行全面的测试。
二、半导体测试技术的原理1. 功能测试功能测试是最基本的半导体测试方法之一。
通过输入不同的电信号和控制信号到被测设备中，检查其输出是否与预期相符。
这种测试方法可以进行诸如逻辑电路验证、数字信号处理器性能测试等。
2. 时序测试时序测试是针对时序敏感的半导体器件的一种测试方法。
通过对输入和输出信号的时序动态进行测量，验证器件在不同工作频率和时钟周期下的性能。
这种测试方法广泛应用于高速通信和计算领域，确保设备在各种工作条件下都能正常工作。
3. 功耗测试在半导体器件测试中，功耗测试是一项重要的指标。
功耗测试可以评估设备在不同工作负载下的能源消耗情况。
通过测量和监测设备的功耗，可以为电子设备的设计和优化提供重要的参考信息。
4. 温度测试温度测试是一种常见的半导体测试方法，可以评估设备在不同温度下的性能和稳定性。
由于半导体器件对温度敏感，温度测试能够帮助我们了解器件在极端环境下的表现，并为其设计提供改进方向。
三、半导体测试技术的常见方法1. 功能测试仪功能测试仪是半导体测试中常用的设备之一。
它可以通过模拟和数字信号源、传感器以及电源等设备，对半导体器件进行各种输入输出的测试，并记录测试结果。
2. 逻辑分析仪逻辑分析仪广泛应用于半导体器件测试中，可以对数字信号进行捕捉和分析。
通过监测和分析信号的特征，逻辑分析仪可以帮助我们了解器件的工作状态和性能。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
STM发明历史
亨利克.罗雷尔 Heinrich Rohrer
杰德.宾尼 Gerd Binning
1982年于IBM实验室发明了首台STM 1986年获得了诺贝尔物理学奖
一.基本工作原理
量子隧道效应
针尖
样品 平行金属板间的隧道效应
STM： 是利用隧道电流对距离的敏感 来设计的，通过采集针尖和样 品表面原子间的隧道电流来表 征材料的表面形貌的
据在样品和探针尖之间电子云是电子位置具有不确定性 的结果，这是其波动性质决定的。导体的电子是”弥散” 的，故有一定的几率位于表面边界之外，电子云的密度 随距离的增加而指数式地衰减。这样，通过电子云的电 子流就会在表面和探针间的距离变化极为灵敏。探针在 表面上扫描时，有一套反馈装置去感受到这一电子流 （叫做隧穿电流），并据此使探针尖保持在表面原子的 恒定高度上。探针尖即以这种方式描过表面的轮廓。读 出的针尖运动情况经计算机处理后，或在银幕上显示出 来，或由绘图机表示出来。使针尖以一系列平行线段的 方式扫描，使可获得高分辨率的三维表面图像。
可在各种气氛（真空、空气以及特殊 的气氛）和下进行，工作温度可变
STM的适用范围
探测导电（导体）或弱导电 （半导体）的样品
可以通过镀金膜来探测不导电的样品
缺陷： (1) 金膜掩盖样品表面的本征特性 (2) 若金膜不平整得不到样品表面 的真实形貌
原子力显微镜(AFM)
z 原理 z 设备 z 应用
AFM的工作原理
第三章
扫描探针表征
(Scan Probe Characterization)
扫描探针显微镜系列 Scan Probe Microscope（SPM）
• 扫描隧道显微镜 Scanning Tunneling Microscopy (STM) • 原子力显微镜 Atomic Force Microscopy (AFM) • 磁力显微镜 Magnetic Force Microscopy (MFM) •…………
STM 结构及原理（电子云概念）
隧道电流的变化曲线
Ro与样品表面相关的参数； ∆Z有0.1nm的变化； ∆ IT即有数量级的变化
隧道电流的变化曲线
扫描隧道显微镜的原理结构
• 极细探针与研究物质作为两个探极。
扫描方式
恒高模式
恒流模式
• •
恒电流模式：适用于观察表面形貌起伏较大的样品。 恒高度模式：扫描速度快，减少噪音等，不能用于观察表面起伏大于 1nm 的样品。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 隧道针尖
• STM技术中的主要问 题。 • 钨针尖的制备：电化 学腐蚀方法：NaOH • 铂铱合金针尖的制备： • 机械成形法：剪切法 • 针尖的保存。
STM针尖的制备
铂铱丝
三. 应用
• 金属和半导体表面的STM研究： • 研究表面上发生的物理与化学过程。 • 物理例如：晶体生长过程、表面物质沉积 过程。 • 表面化学反应。
压电陶瓷步进马达扫描控制器：
• 压电现象：某种晶体机械力—形变——电 场——x,y,z扫描控制器件。 • 压电陶瓷材料
二.实验操作
• 一.针尖的制作： • 二.针尖的安装： • 三.实验设置：扫描模式、扫描范围、隧道 电流、偏置电压、反馈电压、放大、增益。 • 四.逼近隧道区（隧道电流） • 五.扫描：观察图象、调整电流、偏压等。
隧道电流对距离非常敏感
• 量子理论中的隧道效应。 • 极细探针与研究物质作为两个探极。 • 隧道电流：
1 I ∞ V b exp( − A φ 2 s )
扫描隧道显微镜（STM）是如何工作的？
工作原理——量子力学的隧道效应
Z<1nm IT ∝V·e-K0Z Z：间隔距离 V：偏压
STM的工作原理:是电子的隧道贯穿，电子云占
显微镜的发展史
第一代显微镜：光学显微镜，极限分辨率是200纳米。
透射电子显微镜Transmission Electron Microscope （TEM）， 分辨率0.2nm 扫描电子显微镜Scanning Electron Microscope （SEM）， 分辨率6-10nm Scanning Tunneling Microscope （STM），分辨率达到0.01纳米
• 1.在恒电流模式下，样品表面微粒之间的沟 槽不能够准确探测。恒高模式下，需采用 非常尖锐的探针。 • 2.样品必须具有一定程度的导电性。
STM扫描图像处理
光栅三维图像
用STM得到的形貌图
点缺陷
高序石墨
碘原子
通过STM实现原子操控
Fe-circle on the surface of Cu
Xe－IBM
振动隔绝系统
• 工作针尖与样品间距小于1nm.隧道电流与 间距成指数关系。 • 恒流模式中，表面起伏通常为0.01nm,振动 引起小于0.001nm. • STM减震系统设计主要考虑低频：1-100HZ • 防振：1.提高仪器的固有振动频率. • 2.使用振动阻尼系统。
减震系统：
• 减震考虑：1-100HZ之间的振动。 • 提高系统固有振动频率。 • 橡胶缓冲垫、弹簧悬挂、磁性涡流阻尼。
远场显微镜 近场显微镜
第二代显微镜：电子显微镜
第三代显微镜：扫描探针 显微镜（Scanning Probe Microscope，SPM）
Atomic Force Microscope （AFM） Magnetic Force Microscopy（MFM）
……
§1.扫描隧道显微镜
Scanning Tunneling Microscopy (STM) z 原理 z 操作 z 应用
扫描遂道显微镜（STM）独特优 点：
1.具有原子高分辩率。 2.可实时得到在实空间中表面的三维图象； 3.可以观察单个原子层的局部表面结构。 4.可在真空、大气、常温等不同环境下工 作；甚至水中。对样品无损。 • 5.可得到表面电子结构的信息。（配合扫描 隧道谱）。 • • • •
STM的局限性与发展
原子力显微镜: 利用原子之间的范德华力来呈现样品的表面特性。
AFM的工作原理
在原子力显微镜的系统中，是利用微小探针与待测物 之间相互作用力，来呈现待测物的表面之物理特性。
接触
间歇接触
非接触
AFM 的类型
AFM扫描方式
AFM的优点：并不像STM那样只局限于探测导电的样 品，它也可用于非导电的样品，尤其是可探测生物样品。 用AFM得到的形貌图