半导体测试与表征技术基础

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。

第七节其它工艺参数测试技术介绍（编写人：吕航）

包括：深能级瞬态谱测试的基本原理、陷阱中心的基本电学性质、陷阱对自由载

流子的俘获和发射、陷阱中心引起的电容瞬态变化、深能级瞬态谱测试技术、深

能级瞬态谱测试信号的分析、俘获截面和能级位置的测量、陷阱深度分布的测量、

电场效应和德拜效应的测量、扩展缺陷的DLTS谱特征、深能级瞬态谱测试系统

及品质因子、深能级瞬态谱测试样品

红外光谱测试原理、红外光谱测试的基本分类、傅里叶变换红外光谱测试的基本

原理、傅里叶变换红外光谱测试的特点、傅里叶变换红外光谱的测试系统、红外

光谱测试的样品和影响因素、测试样品制备、测试影响因素、傅里叶红外光谱的

应用和实例、硅晶体中杂质和缺陷的测量、砷化镓中杂质和缺陷的测量、锗中

杂质的测量、氮化镓中杂质的测量。

第三章半导体器件性能参数测试技术（编写人王秋实）

第一节测量金属-半导体接触电阻率的测试技术

具体包括：接触电阻的定义，接触电阻的测试技术、串联电阻等；常规半导体器

件接触电阻测试技术，包括pn结二极管、肖特基势垒二极管、太阳能电池、双

极结型晶体管等

第二节小功率半导体器件性能参数测试

主要介绍半导体图示仪测试二极管、三极管、MOS管性能参数测试的基本原理，

注意事项等

第三节大功率半导体器件性能参数测试

主要介绍大功率二极管、三极管、晶闸管、IGBT等器件性能参数基本原理，注

意事项等。

第四节光电器件性能参数测试技术

包括太阳电池、光电二极管、光电探测器等的量子效率及I-V特性曲线测试第五节半导体器件热特性的测试

包括晶体管稳态热阻的测量、晶体管瞬态热阻的测量、晶闸管瞬态热阻测试、热

分布测试。

第四章半导体器件可靠性及失效分析测试技术

第一节半导体器件性能的可靠性控制（编写人仇方圆）

包括：什么是可靠性、可靠性与质量之间的关系、可靠性与质量控制之间的关系、

可靠性指标、可靠性特征量的分布、置信度和抽样定理、器件研制和生产中的可

靠性控制。

第二节常规半导体器件性能退化机制（编写人仇方圆）

MOS器件退化机制、太阳电池器件退化机理、静电放电损伤、电极系统退化失

效机理等。

第三节半导体器件可靠性筛选技术（编写人仇方圆）

包括：日查、电筛选、环境筛选（温度循环、热冲击、机械冲击、匀加速、变频振动、湿度筛选、红外筛选）等；环境模拟测试、寿命测试、

第四节半导体器件性能失效分析技术。（编写人包老师）

包括打开封装、去钝化层、去金属层、剖切面（机械切剖）、染色、观测第六节半导体组件可靠性分析测试技术（编写人包老师）

第五章半导体集成电路测试技术

第一节集成电路测试概述（编写人周涛）

主要包括：集成电路的故障与测试、集成电路测试过程、集成电路测试分类、集

成电路测试的意义与作用。

第二节集成电路测试标准（编写人周涛）

包括集成电路的相关标准机构、国际集成电路标准介绍

第三节集成电路测试方法（编写人吴元庆）

包括边界扫描测试方法、全扫描可测性实现方法、集成电路的低功耗DFT方

法等。

第四节集成电路测试系统简介（编写人吴元庆）

ATE等测试系统

第六章半导体材料表征技术

第一节半导体晶体的高分辨X射线衍射测试（编写人王月）

包括：半导体晶体结构与结构缺陷简介、X射线平面波的衍射、高分辨X射线

衍射的限束、异质外延多层膜的X射线双晶衍射、三轴衍射、晶格参数的精确

测量、镶嵌结构的测量、镜面反射与面内掠入射等。

第二节光学性质检测分析（编写人王月）

包括：半导体光致发光、半导体的阴极荧光、吸引光谱及其相关的薄膜光谱测

量方法、拉曼散射等、紫外-可见吸收光谱测试、光致荧光谱测试。

第三节表面和薄膜成分分析技术（编写人王月）

包括：俄歇电子能谱、X射线光电子谱、二次离子质谱、卢瑟福背散射、SIMS

分析技术的原理和方法

第四节半导体材料形貌分析技术（编写人张妍妍）

包括：金相显微技术、扫描隧道显微镜的基本原理、用STM分析表面结构、扫

描隧道谱、弹道电子发射显微镜、原子力显微镜、原子力显微镜用于表面分析、

扫描电容显微镜、静电力显微镜、磁力显微镜、扫描近场光学显微镜等。

第五节透射电子显微分析技术（编写人张妍妍）

包括：透射电子显微镜的基本构造及工作原理、显微像衬度及其它技术

第七章现代半导体测试技术（编写人张丽娜）