硅材料检测技术知识点总结
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第四章 红外吸收法 1.间隙式氧,替位式碳 2.红外吸收法——红外分光光度仪 3.红外光谱(0.75~300μm):(近红外光区 0.75~2.5μm,中红外光区 2.5~25μm, 远红外光区 25~300μm) 4.分布:氧碳都呈螺旋纹状分布 氧的分凝系数为 1.25>1,头高尾低,固>液。 碳的分凝系数为 0.07<1,头固低尾液高。 5.红外吸收法测硅单晶中氧原子含量的有效范围 2.5×1015~3.0×1018 原子/cm3(碳 5 ×1015~3.0×1018 原子/cm3) 6.简振模式 (①硅_氧键 对称伸张振动 1205cm-1;②~弯曲振动 515cm-1;③~反对称伸张振动 1105cm-1) 7.测准条件分析①半峰宽②样品表面③光照面积④晶格吸收⑤载流子吸收⑥表面薄膜 ⑦多次反射修正⑧测试温度
4.X 射线的产生? ①电子的韧制辐射,用高能电子轰击金属,电子在打进金属的过程中急剧减速,按照 电磁学,有加速的带电粒子会辐射电磁波,如果电子能量很大,比如上万电子伏,就 可以产生 x 射线,这是目前实验室和工厂,医院等地方用的产生 x 射线的方法。②原 子的内层电子跃迁也可以产生 x 射线,量子力学的理论,电子从高能级往低能级跃迁 时候会辐射光子,如果能级的能量差比较大,就可以发出 x 射线波段的光子。
������ +
−������
������������)
若四根探针间距相等,则
所以
������������ = ������������ = ������������ = ������
������
=
������������������ ������
×
������������������
②探针系数 C:
������
=
������������������ ������
×
������������
������ (������������������
+
������ ������������������
−
������ ������������������
−
������ −������ ������������������)
硅单晶面经研磨、择优腐蚀等一系列恰当的处理后,表面出现许多的小腐蚀坑,当一 束平行光入射到小坑上时,就会被这些小平面反射到不同的方向上去,如在反射光路 上放置一个光屏,就能在光屏上现出晶体的光像,这种光像具有与腐蚀坑相应的宏观 对称性。根据晶体反射光像的对称性以及光图中心的偏离角,可以确定晶体的生长方 向和晶体的晶向偏离角度。 三、X 射线定向 1.X 射线——电磁波——波长 0.01~100Å ,1nm=10Å=10-9m 2.X 射线的性质:(感光作用,荧光作用,电离作用,穿透能力强,折射率近似等于 1, 衍射作用) 3.X 射线分类①具有连续各种波长的射线,构成连续 X 射线谱,这种连续 X 射线和白 光相似,是各种波长辐射的混合体,也叫白色 X 射线或多色 X 射线。②具有一定波长 的若干 X 射线谱线,叠加在连续 X 射线谱上,称为特征 X 射线或标识 X 射线。 3.X 射线定向仪(组成:X 射线发生部分,X 射线检测部分,样平台及转角测量部分) ——用来精确的测定各种半导体晶体的晶向
第三章 晶体定向 一、晶向(晶面指数)
1.晶向指数:①通过晶胞的原点,作一条平行于该晶向的直线②在这条直线上任取一 点,并求出它在 X,Y,Z 轴上的三个坐标③将这三个坐标值化为最简整数比 u,v,w④ 确定其晶向指数为[uvw] 2.晶面指数:①确定晶面与 x,y,z 的截距 a,b,c②取截距的倒数 1/a,1/b,1/c③通分后 取最简整数比 r,s,t④确定其晶面指数为(rst)【注:1/0=∞ 】 二.光图定向的基本原理
大于体寿命的倒数。 3.满足小注入的条件:P 型材料:Δn/p0<1%;N 型材料:Δp/n0<1% 4.对于矩形样品(A×B),光照面积应为中央 1/2A×1/2B
第二章 化学腐蚀与晶体缺陷 一、化学腐蚀:在腐蚀性气体中所受到的腐蚀。si+4HCL→SiCL4+2H2 电化学腐蚀:在电解质水溶液中所受到的腐蚀。【如没外加电源称为电化学腐蚀,如有 外加电源称为电解腐蚀。】 二、构成电化学腐蚀的条件:①被腐蚀的半导体各个部分或区域之间存在电位差,构 成正极或负极。②具有不同电极电位的半导体各部要互相接触③半导体电极电位的不 同部分处于互相连通的电解质溶液中,构成微电池。 三、影响半导体单晶电化学腐蚀速度的因素:①腐蚀液成分;②电极电位;③缓冲剂 的影响;④腐蚀处理的温度和搅拌的影响;⑤光照的影响 腐蚀在半导体中的应用:①半导体材料及器皿、用具的清洗;②显示缺陷;③将表面 抛光成镜面。 四、单晶中的缺陷: 1.微观缺陷: ⑴点缺陷【①空位②填隙原子③络合体④外来原子】 ⑵线缺陷【①刃型位错②螺型位错③混合位错】 ⑶面缺陷(堆垛次序中某处缺少了 b 层原子,称为本征层错;非本征层错) 2.宏观缺陷【①小角度晶界和系属结构②位错排与星形结构③杂质析出和夹杂物】 金相显微镜的组成:【光学系统、照明系统、机械系统】,对着样品的透镜叫物镜,对 着眼睛的叫目镜。
������������ ������ ������ ������������������ = ������������������ + ������������������ = ������������ (������������������ − ������������������)
������������ ������ ������ ������������������ = ������������������ + ������������������ = ������������ (������������������ − ������������������) 故探针 2 和探针 3 之间的电位差为:
3.扩展电阻法 4.范德堡法
三、非平衡少数载流子
1.非平衡载流子的复合是有先有后的,可把非平衡载流子平均存在的时间定义为非平
衡少数载流子的寿命 τº
2.测量非平衡少数载流子的方法:1.瞬态法(直接法):光电导衰退法【脉冲氙灯①直
流②高频】.2.稳态法(间接法)①扩散长度法②光磁法
体复合条件:保证测量的准确,表观寿命必须大于体寿命的一半,即表面复合率不得
������������+(������������������+)������− + ������+ − ������������− → ������������������+(������������������+)������������− + ������+ − ������− ������������−(������������������������−)������+ + ������������+ − ������������− → ������������+������������−(������������������������−) + ������+ − ������������− ③离子交换法:原水流过交换树脂时,水中的阴阳杂质离子与树脂的 H+和 OH-交换而被 吸附在树脂上,若阴阳离子比例适当,则树脂中有等量 H+和 OH-的进入水中,完全结合
������������ ������������������ = ������������������������������
������������ ������������������ = − ������������������������������
������������ ������������������ = − ������������������������������ 故探针 2 和探针 3 所处的电位为:
第一章 单晶硅电学参数的测试 一、导电类型的测试方法: 1.温差电动势法——冷热探笔法——探笔(不锈钢、60。圆锥形、电阻丝功率 10~15W、 保持在 40~60。C)——电场方向:冷端热端——适用于室温电阻率在 1000Ω·cm 以 下的硅单晶 2.整流效应法(三探针法、单探针点接触整流法、冷探笔法、四探针法) 三探针法——针距 0.15-1.5mm——适用于室温电阻率在 1-1000Ω·cm 之间的硅单晶 二、用接触法测量电阻率的方法: 1.两探针法——ρ=US/IL 2.四探针法: ①原理
������������ ������ ������ ������ ������ ������������������ = ������������������ − ������������������ = ������������ (������������������ + ������������������ − ������������������ − ������������������) 故样品电阻率为:
第五章 纯水检测 1.按水中杂质导电类型分类:(导电杂质和不导电杂质) 2.天然水杂志:(①悬浮物质,②胶体物质,③溶解物质)
3.ppm:一百万分之一,1ppm=1mg/L,用于标识水中总溶解固体数目的参数单位;ppb:十 亿分之一,1ppb=1μg/L.用于衡量水中离子的数量 4.RO 系统清洗条件:①装置的纯水量比初期投运时或上一次清洗后降低 5%~10%时; ②装置的单次的浓缩比比初期投运时或上一次清洗后降低 10~20%时;③装置各段的 压力差值为初期投运时或上一次清洗后的 1~2 倍时;④装置需长时期停运时用保护液 保护前。 5.纯水制备系统设备:(多介质过滤器,活性炭过滤器,自动软化系统,保安过滤器, 反渗透 RO 系统清洗装置,阳离子交换器、阴离子交换器及混合离子交换器,水箱部分, 水泵) 6.测量高纯水方法:(静置测量法和流动测量法) 7.天然水纯度:60kΩ.cm 以上; 纯水:10MΩ.cm 以上,25℃ 8.离子交换树脂 组成:骨架(苯乙烯和二乙烯苯的共聚体,R-表示)和活性基团 酸性基团(阳离子交换树脂):酚基-OH,羟基-COOH,磺酸基-SO3H 碱性基团(阴离子交换树脂):伯胺基-NH3OH,仲胺基-NHOH,季胺基-NOH 9.离子交换作用原理 ①交换反应(置换反应) 阳离子与阳树脂的 H+:������������������+(������������������+) + ������− − ������+ → ������������������+(������������������+)������− + ������+ 阴离子与阴树脂的 OH-:������������−(������������������������−) + ������+ − ������������− → ������������−(������������������������−)������+ + ������������−: ②再生反应:
������ ������
������
������ −������
������ = ������������ (������������ + ������������ − ������������ + ������������ − ������������ + ������������)
当 S1=1.002mm, S2=1.000 mm,S3=1.001 mm 时,C= 2.0045π.
有一块半导体样品,假定电.阻.率.是.均.匀.的,且.半.无.限.大.,且.有.一.点.电.流.源.,则 ������������
������������ = ± ������������������ 则由上图及公式得,
������������ ������������������ = ������������������������������
若四根探针排列成一条直线,其间距分别为 S1、S2、S3,则
源自文库
������
=
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×
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������ (������������
+
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−
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4.X 射线的产生? ①电子的韧制辐射,用高能电子轰击金属,电子在打进金属的过程中急剧减速,按照 电磁学,有加速的带电粒子会辐射电磁波,如果电子能量很大,比如上万电子伏,就 可以产生 x 射线,这是目前实验室和工厂,医院等地方用的产生 x 射线的方法。②原 子的内层电子跃迁也可以产生 x 射线,量子力学的理论,电子从高能级往低能级跃迁 时候会辐射光子,如果能级的能量差比较大,就可以发出 x 射线波段的光子。
������ +
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若四根探针间距相等,则
所以
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②探针系数 C:
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硅单晶面经研磨、择优腐蚀等一系列恰当的处理后,表面出现许多的小腐蚀坑,当一 束平行光入射到小坑上时,就会被这些小平面反射到不同的方向上去,如在反射光路 上放置一个光屏,就能在光屏上现出晶体的光像,这种光像具有与腐蚀坑相应的宏观 对称性。根据晶体反射光像的对称性以及光图中心的偏离角,可以确定晶体的生长方 向和晶体的晶向偏离角度。 三、X 射线定向 1.X 射线——电磁波——波长 0.01~100Å ,1nm=10Å=10-9m 2.X 射线的性质:(感光作用,荧光作用,电离作用,穿透能力强,折射率近似等于 1, 衍射作用) 3.X 射线分类①具有连续各种波长的射线,构成连续 X 射线谱,这种连续 X 射线和白 光相似,是各种波长辐射的混合体,也叫白色 X 射线或多色 X 射线。②具有一定波长 的若干 X 射线谱线,叠加在连续 X 射线谱上,称为特征 X 射线或标识 X 射线。 3.X 射线定向仪(组成:X 射线发生部分,X 射线检测部分,样平台及转角测量部分) ——用来精确的测定各种半导体晶体的晶向
第三章 晶体定向 一、晶向(晶面指数)
1.晶向指数:①通过晶胞的原点,作一条平行于该晶向的直线②在这条直线上任取一 点,并求出它在 X,Y,Z 轴上的三个坐标③将这三个坐标值化为最简整数比 u,v,w④ 确定其晶向指数为[uvw] 2.晶面指数:①确定晶面与 x,y,z 的截距 a,b,c②取截距的倒数 1/a,1/b,1/c③通分后 取最简整数比 r,s,t④确定其晶面指数为(rst)【注:1/0=∞ 】 二.光图定向的基本原理
大于体寿命的倒数。 3.满足小注入的条件:P 型材料:Δn/p0<1%;N 型材料:Δp/n0<1% 4.对于矩形样品(A×B),光照面积应为中央 1/2A×1/2B
第二章 化学腐蚀与晶体缺陷 一、化学腐蚀:在腐蚀性气体中所受到的腐蚀。si+4HCL→SiCL4+2H2 电化学腐蚀:在电解质水溶液中所受到的腐蚀。【如没外加电源称为电化学腐蚀,如有 外加电源称为电解腐蚀。】 二、构成电化学腐蚀的条件:①被腐蚀的半导体各个部分或区域之间存在电位差,构 成正极或负极。②具有不同电极电位的半导体各部要互相接触③半导体电极电位的不 同部分处于互相连通的电解质溶液中,构成微电池。 三、影响半导体单晶电化学腐蚀速度的因素:①腐蚀液成分;②电极电位;③缓冲剂 的影响;④腐蚀处理的温度和搅拌的影响;⑤光照的影响 腐蚀在半导体中的应用:①半导体材料及器皿、用具的清洗;②显示缺陷;③将表面 抛光成镜面。 四、单晶中的缺陷: 1.微观缺陷: ⑴点缺陷【①空位②填隙原子③络合体④外来原子】 ⑵线缺陷【①刃型位错②螺型位错③混合位错】 ⑶面缺陷(堆垛次序中某处缺少了 b 层原子,称为本征层错;非本征层错) 2.宏观缺陷【①小角度晶界和系属结构②位错排与星形结构③杂质析出和夹杂物】 金相显微镜的组成:【光学系统、照明系统、机械系统】,对着样品的透镜叫物镜,对 着眼睛的叫目镜。
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3.扩展电阻法 4.范德堡法
三、非平衡少数载流子
1.非平衡载流子的复合是有先有后的,可把非平衡载流子平均存在的时间定义为非平
衡少数载流子的寿命 τº
2.测量非平衡少数载流子的方法:1.瞬态法(直接法):光电导衰退法【脉冲氙灯①直
流②高频】.2.稳态法(间接法)①扩散长度法②光磁法
体复合条件:保证测量的准确,表观寿命必须大于体寿命的一半,即表面复合率不得
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������������ ������������������ = ������������������������������
������������ ������������������ = − ������������������������������
������������ ������������������ = − ������������������������������ 故探针 2 和探针 3 所处的电位为:
第一章 单晶硅电学参数的测试 一、导电类型的测试方法: 1.温差电动势法——冷热探笔法——探笔(不锈钢、60。圆锥形、电阻丝功率 10~15W、 保持在 40~60。C)——电场方向:冷端热端——适用于室温电阻率在 1000Ω·cm 以 下的硅单晶 2.整流效应法(三探针法、单探针点接触整流法、冷探笔法、四探针法) 三探针法——针距 0.15-1.5mm——适用于室温电阻率在 1-1000Ω·cm 之间的硅单晶 二、用接触法测量电阻率的方法: 1.两探针法——ρ=US/IL 2.四探针法: ①原理
������������ ������ ������ ������ ������ ������������������ = ������������������ − ������������������ = ������������ (������������������ + ������������������ − ������������������ − ������������������) 故样品电阻率为:
第五章 纯水检测 1.按水中杂质导电类型分类:(导电杂质和不导电杂质) 2.天然水杂志:(①悬浮物质,②胶体物质,③溶解物质)
3.ppm:一百万分之一,1ppm=1mg/L,用于标识水中总溶解固体数目的参数单位;ppb:十 亿分之一,1ppb=1μg/L.用于衡量水中离子的数量 4.RO 系统清洗条件:①装置的纯水量比初期投运时或上一次清洗后降低 5%~10%时; ②装置的单次的浓缩比比初期投运时或上一次清洗后降低 10~20%时;③装置各段的 压力差值为初期投运时或上一次清洗后的 1~2 倍时;④装置需长时期停运时用保护液 保护前。 5.纯水制备系统设备:(多介质过滤器,活性炭过滤器,自动软化系统,保安过滤器, 反渗透 RO 系统清洗装置,阳离子交换器、阴离子交换器及混合离子交换器,水箱部分, 水泵) 6.测量高纯水方法:(静置测量法和流动测量法) 7.天然水纯度:60kΩ.cm 以上; 纯水:10MΩ.cm 以上,25℃ 8.离子交换树脂 组成:骨架(苯乙烯和二乙烯苯的共聚体,R-表示)和活性基团 酸性基团(阳离子交换树脂):酚基-OH,羟基-COOH,磺酸基-SO3H 碱性基团(阴离子交换树脂):伯胺基-NH3OH,仲胺基-NHOH,季胺基-NOH 9.离子交换作用原理 ①交换反应(置换反应) 阳离子与阳树脂的 H+:������������������+(������������������+) + ������− − ������+ → ������������������+(������������������+)������− + ������+ 阴离子与阴树脂的 OH-:������������−(������������������������−) + ������+ − ������������− → ������������−(������������������������−)������+ + ������������−: ②再生反应:
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当 S1=1.002mm, S2=1.000 mm,S3=1.001 mm 时,C= 2.0045π.
有一块半导体样品,假定电.阻.率.是.均.匀.的,且.半.无.限.大.,且.有.一.点.电.流.源.,则 ������������
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