半导体测量学和缺陷检测教学教案
实验一半导体材料的缺陷显示及观察
实验一半导体材料的缺陷显示及观察实验目的1．掌握半导体的缺陷显示技术、金相观察技术；2．了解缺陷显示原理，位错的各晶面上的腐蚀图象的几何特性；3．了解层错和位错的测试方法。
一、实验原理半导体晶体在其生长过程或器件制作过程中都会产生许多晶体结构缺陷，缺陷的存在直接影响着晶体的物理性质及电学性能，晶体缺陷的研究在半导体技术上有着重要的意义。
半导体晶体的缺陷可以分为宏观缺陷和微观缺陷，微观缺陷又分点缺陷、线缺陷和面缺陷。
位错是半导体中的主要缺陷，属于线缺陷；层错是面缺陷。
在晶体中，由于部分原子滑移的结果造成晶格排列的“错乱”，因而产生位错。
所谓“位错线”，就是晶体中的滑移区与未滑移区的交界线，但并不是几何学上定义的线，而近乎是有一定宽度的“管道”。
位错线只能终止在晶体表面或晶粒间界上，不能终止在晶粒内部。
位错的存在意味着晶体的晶格受到破坏，晶体中原子的排列在位错处已失去原有的周期性，其平均能量比其它区域的原子能量大，原子不再是稳定的，所以在位错线附近不仅是高应力区，同时也是杂质的富集区。
因而，位错区就较晶格完整区对化学腐蚀剂的作用灵敏些，也就是说位错区的腐蚀速度大于非位错区的腐蚀速度，这样我们就可以通过腐蚀坑的图象来显示位错。
位错的显示一般都是利用校验过的化学显示腐蚀剂来完成。
腐蚀剂按其用途来分，可分为化学抛光剂与缺陷显示剂，缺陷显示剂就其腐蚀出图样的特点又可分为择优的和非择优的。
位错腐蚀坑的形状与腐蚀表面的晶向有关，与腐蚀剂的成分，腐蚀条件有关，与样品的性质也有关，影响腐蚀的因素相当繁杂，需要实践和熟悉的过程，以硅为例，表1列出硅中位错在各种界面上的腐蚀图象。
二、位错蚀坑的形状当腐蚀条件为铬酸腐蚀剂时，<100>晶面上呈正方形蚀坑，<110>晶面上呈菱形或矩形蚀坑，<111>晶面上呈正三角形蚀坑。
（见图1）。
表1-1 硅中位错在各种晶面上的腐蚀图象为获得较完整晶体和满足半导体器件的某些要求，通常硅单晶都选择<111>方向为生长方向，硅的四个<111>晶面围成一正四面体，当在金相显微镜下观察<111>晶面的位错蚀坑形态时，皆呈黑褐色有立体感而规则。
半导体教学实验教案模板
一、实验名称：（例如：半导体PN结特性研究）二、实验目的：1. 理解半导体的基本特性。
2. 掌握PN结的形成原理和特性。
3. 学习使用半导体测试仪器进行实验操作。
4. 分析实验数据，加深对半导体物理知识的理解。
三、实验原理：（简要介绍实验涉及的物理原理和理论基础）四、实验仪器与材料：1. 半导体测试仪2. 信号发生器3. 示波器4. 测量电阻5. 测试架6. 硅二极管7. 氮化镓二极管（可选）8. 实验指导书五、实验步骤：1. 仪器准备：- 检查所有实验仪器是否正常工作。
- 连接好测试架，确保电路连接正确。
2. 实验测量：- 将硅二极管和氮化镓二极管（如有）分别接入测试仪。
- 调整信号发生器，输出不同频率和幅值的正弦波。
- 通过测试仪测量二极管的正向和反向电流，记录数据。
- 使用示波器观察二极管的伏安特性曲线。
3. 数据分析：- 分析不同电压和频率下二极管的电流变化。
- 比较硅二极管和氮化镓二极管的伏安特性差异。
4. 实验报告：- 撰写实验报告，包括实验目的、原理、步骤、结果和分析。
六、实验注意事项：1. 在操作过程中，注意安全，避免触电和烫伤。
2. 调整信号发生器时，注意避免输出过大的电压和电流。
3. 实验过程中，保持电路连接的稳定性。
4. 实验结束后，关闭所有仪器，整理实验台。
七、实验报告模板：1. 实验目的2. 实验原理3. 实验步骤4. 实验数据记录与分析- 不同电压下硅二极管的正向和反向电流- 不同电压下氮化镓二极管的正向和反向电流- 伏安特性曲线对比分析5. 实验结论6. 讨论与改进7. 实验心得八、教学评估：1. 实验操作规范性2. 数据记录与分析能力3. 实验报告质量4. 对半导体物理知识的理解程度九、教学反思：（教师对实验教学效果的反思和改进建议）---本模板可根据具体实验内容和要求进行调整和补充，以确保实验教学的有效性和学生学习的积极性。
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。
第七章 测量学和缺陷检查教材
• 微区溅射和增强刻蚀 • 薄膜淀积 • 高分辨率扫描离子显微成像（SIM） • 半导体器件离子注入
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集成电路工艺
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第七章测量学和缺陷检查
FIB照片
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集成电路工艺
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第七章测量学和缺陷检查
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集成电路工艺
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第七章测量学和缺陷检查
• 使用光散射技术在有图形的硅片上进行检 测与无图形的硅片类似。但，光散射过程 必须修改以便测量设备能够区分出是颗粒 散射光还是图形边缘散射光。
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集成电路工艺
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第七章测量学和缺陷检查
7.1.7 关键尺寸
• 关键尺寸测量的一个重要原因是要达到对 产品所有线宽的准确控制。
• 扫描电子显微镜（SEM），放大10万－30 万倍，图形分辩率是4－5nm。
• 专门用于关键尺寸测量的扫描电子显微镜 称为关键尺寸扫描电子显微镜(CD-SEM)
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集成电路工艺
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第七章测量学和缺陷检查
SEM
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集成电路工艺
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第七章测量学和缺陷检查
SEM
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第七章测量学和缺陷检查
FE-SEM
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集成电路工艺
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第七章测量学和缺陷检查
7.1.1 膜厚
• 薄层电阻率ρs=Rs*t • 测方块电阻
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集成电路工艺
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第七章测量学和缺陷检查
椭偏仪
• 椭偏仪是非破坏、非接触的光学薄膜厚度测试技术，主要
半导体三极管的识别与检测教案
中职二年级《模拟电路基础》学科教案设计§2-1 半导体三极管的识别与检测教学过程环节方式内容和过程学生活动教学意图时间复习导入新课新课内容环节一：知识回顾1、三极管的基本结构和种类提问：1、三极管内部有几个PN结？2、PN结具有什么特性？3、两个PN结组合后形成哪些类型的三极管？2、常见半导体三极管的封装形式环节二：新课引入大家都知道三极管有NPN和PNP两种管型，那么如何来判别？在我们装配检测时也会遇到三极管，我们如何来检测它的管型，管脚？环节三：识别检测三极管的依据（1）、三极管基极的检测方法a、万用表置于R×1K挡b、黑表笔接三极管任意一管脚，红表笔分别接触其余两个管脚c、看每一次指针偏转度（阻值大小）结论：两次测得阻值均较小（指针偏转大）或两次测得阻值均较大（指针偏转小），则黑表笔所接的管脚为基极。
抢答问题巩固已学知识回答创设问题观看PPt激发学生的学习兴趣引入主题为新课内容做铺垫讲解，强调关键点3分钟2分钟5分钟课堂练习分配任务（2）、三极管管型的检测方法根据（1）判断结果，两次测得阻值均较小的是NPN型管；两次测得阻值均较大的是PNP型管。
任务：同学马上动手练习。
（3）、三极管集电极和发射极的检测方法以NPN型管为例根据（1）和（2）的判断结果【两次指针偏转大，黑表笔接的是基极，两次阻值均较小的是NPN型管。
】a、将黑表笔接在假定的集电极上，手捏bc，红表笔接另一电极b、观察指针偏转度c、将黑表笔接在另一假定的集电极上手捏bc，红表笔接另一电极d、观察指针偏转度结论：指针偏转较大那一次，黑表笔接的为集电极c，红表笔所接为发射结e。
我们会判断NPN型三极管的集电极和发射极了，那么PNP型三极管的怎么判断呢？回顾PNP型三极管的内部结构。
任务：同学们完成任务书上的问题并结合练习得出结论。
附：PNP型管集电极和发射极的检测方法根据（1）和（2）的判断结果【两次指针偏转大，黑表笔接的是基极，两次阻值均较大的是PNP型管。
半导体常规电学参数测试分析PPT学习教案
(4)四探针法测量电阻的侧准条件和测试工艺要求：
1）样品表面 a)为了增大表面复合，降低少子寿命，从而减小少子注入
的影响，试样测量表面一般要求经过粗砂研磨或喷砂处理。 b)要求试样表面具有较高的平整度，且样品厚度以及任一
探针距样品边缘的距离必须大于4倍针距，以满足近似无穷 大的测试条件。 c)各测试点厚度与中心厚度的偏差不应大于±1%。
CT----温度修正系数，与样品的材料、导电类型、掺杂元素 有关系（如书中图1-15）（P14)
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方块电阻的测试
1. 方块电阻的定义
如图1所示，方形薄片，截面积为A，长、宽、厚分别用L、 w、d表示，材料的电阻率为ρ，当电流如图示方向流过时， 若单L位=为w，Ω/这□个。薄层的电阻称为方块电阻，一般用R□表示，
电压表
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2）主要参数
可测硅晶体电阻率：0.005-50000Ω•cm 可测硅棒尺寸：最大长度300mm；直径20mm 探针针距：1.59mm；探针直径Φ0.8mm
探针材料：硬质合金（WC）
电阻测量误差：≤0.3%
3）特点
a、测试范围广。 b、测试精度高。 c、即可测单晶硅，也可测多晶硅（硅芯测试）。 d、要求样品形状规则。 e、需焊接电极。
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二、电阻率的测试方法
按照测量仪器分类：
两探针法
1、接触法：
四探针法 扩展电阻法 范德堡法
❖适用于测量硅单晶切、磨等硅片的电阻率
2、无接触法： C-V法
涡旋电流法
❖测量硅抛光、外延片的电阻率
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三、两种典型的测量方法 1、两探针法 （1）一般金属测试电阻率：
半导体器件中的深度缺陷检测和测量
半导体器件中的深度缺陷检测和测量半导体器件是一种重要的电子元器件，广泛应用于现代电子技术中。
半导体器件的制造需要考虑到许多参数，其中最重要的是电子能级。
电子能级对半导体器件的性能和特性具有很大影响，如果存在深度缺陷，则会导致半导体器件的性能下降或完全失效。
因此，深度缺陷检测和测量是半导体器件制造中的一项关键技术。
深度缺陷指的是在半导体材料中存在的能级深的空穴或电子态。
它们的存在会影响半导体器件的性能和可靠性。
因此，深度缺陷的检测和测量是半导体器件的关键过程。
目前，许多成熟的深度缺陷检测和测量技术已广泛应用于半导体器件制造中。
首先，注入电荷法是一种常用的深度缺陷检测方法。
该方法利用瞬态电流的反应来测量深度缺陷。
它需要在测试中施加电荷，并测量在电荷注入期间电流的变化。
根据这些数据，可以计算出存在于被测材料中的缺陷浓度和深度分布。
此外，激光光谱学也是一种常用的深度缺陷检测方法。
该方法是通过激光光谱法来测量半导体材料中的光吸收谱。
在这种方法中，激光产生的光会与半导体材料相互作用，激发其中的电子和空穴等载流子。
半导体材料吸收了激光光子后，它的运动状态会发生变化，光吸收谱也会随之变化。
通过分析这些变化，可以得出半导体材料中深度缺陷的位置和浓度等信息。
此外，Ti:sapphire激光微打孔技术也是一种常用的深度缺陷检测方法。
这种技术利用激光微打孔技术来破坏半导体材料的结构，然后通过分析微打孔后电流和电压的变化来检测深度缺陷。
这种方法能够检测到非常细微的缺陷，因此非常适合用于半导体器件的制造。
总之，深度缺陷检测和测量是半导体器件制造中非常关键的过程。
目前，众多的深度缺陷检测和测量技术已经成熟应用于半导体器件的制造中，并得到了广泛应用。
对于半导体器件制造过程的控制和质量保证来说，这些技术都具有非常重要的意义。
半导体制造学-量测与缺陷
圖 7.26
37
C-V測試裡的離子電荷收集
電源供應器
氧化物
Al
++++++++++ +++++++++++
N-type silicon Metal
溫度大約為 200 - 300℃
於C -V測試中，將帶正電的離子驅趕至氧化物／矽之介面
圖 7.27
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n型矽的電壓改變
Cmax
n型矽之C-V點
電
容
半導體製造技術
第7 章
量測與缺陷
課程大綱
1. 解釋為何要量測IC，並討論相關的儀器 設備、良率與資料收集。
2. 說明晶圓製作時的12項品質量測，並指 出相關之製造步驟。
3. 敘述品質量測之測量技術與儀器。 4. 列出7種適合於IC之分析儀器。
2
IC 量測
量測設備 良率 資料管理
3
未圖案化表面檢查系統
現場
在過程中量測晶片、製程或儀器。
表 7.1
6
製造區域中晶片製造的品質檢驗
品質檢驗
植入 擴散
1 薄膜厚度
2 片電阻
3 薄膜應力
4 折射率
5 摻質濃度
6 未圖案化的表面缺陷
7 圖案化的表面缺陷
8 臨界尺寸
9 階梯覆蓋
10 重疊對準
11 電容－電壓
12 接觸角度
擴散區製程包括：氧化、沈積、擴散、回火、合金。
TEM測量 在矽淺接面的差排和堆疊錯誤密度 在多晶矽和金屬結構中精確的側壁輪廓 金屬矽化物和合金的特性 因離子植入所造成晶圓表面及內部損壞 接面處的有機和氧化薄膜
探针方法测量半导体的电阻率PPT学习教案
<一> 实验目的
1、理解四探针方法测量半导体电阻 率的原理；
2、学会用四探针方法测量半导体电 阻率。
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<二> 实验原理
1、体电阻率测 量：
当１、２、３、４四根 金属探针排成一直线时， 并以一定压力压在半导体 材料上，在１、４两处探 针间通过电流I，则２、 ３探针间产生电位差V。
四探针法测量原理图
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材料电阻率 V C
I
(1)
探针系数
C
20π
11 1
1
(2)
S1 S2 S1 S2 S2 S3
式中：S1、S2、S3分别为探针１与２，２与３，３ 与４之间距，用cm为单位时的值，S1=S2=S3=1mm. 每个探头都有自己的系数。C6.280.05单位cm。
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➢ 测量电阻时，可以按表所示的电
压电流量程进行选择。
电流 / 电阻 / 电压 0.2mV 2mV
20mV
200m V
2V
100mA
2mΩ 20mΩ 200mΩ 2Ω 20Ω
10mA
20mΩ 200mΩ 2Ω 20Ω 200Ω
1mA
200mΩ 2Ω
20Ω 200Ω 2kΩ
100μA
当圆形硅片的厚度满足W/S＜0.5时，电阻率为：
0
W S
1 D(d ) 2 ln 2 S
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2、带扩散层的方块电阻测量
当半导体薄层尺寸满足于半
无限R大0 时ln：2 (VI
)
4.53
V I
若取I ＝ 4.53 I0，I0为该电流 量程满度值第7页，/共2则1页 R0值可由数字 表中直接读出的数乘上10后得
半导体测量学和缺陷检测教学教案
测量学和缺陷检查 16
膜应力
在通常的制造工艺中，薄膜上可能引入强的局部应力。造成衬底变形， 并产生可靠性问题。通过分析由于薄膜淀积造成的衬底曲率半径变化来 进行应力测量，并应用于包括金属、介质和聚合物在内的标准薄膜。在 薄膜淀积前后，利用扫描激光束技术或分束激光技术测量硅片半径，以 绘制硅片应力的剖面图（见图）。自动应力测试以有SMIF传送能力。
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 2
测量学是关于确定尺寸、数量和容积的测量的科学。测量学指的是在工 艺流程中为了确定硅片的物理和电学特性的技术与过程。用于制造中的 测量学使用测试设备和传感器来收集并分析关于硅片参数和缺陷的数据。 缺陷是指导致不符合硅片规范要求的硅片特性或硅片制造工艺的结果。 硅片的缺陷密度是指硅片表面单位面积的缺陷数，通常以cm2为单位。硅 片缺陷按类型和尺寸来划分。制造人员应用测量学以确保产品性能，并 做出关系到改善工艺性能的有意义的决定。
常用的在线方法是四探针法，最典型的应用是高掺杂浓度。在线使用的 还有热波系统，它可用于低剂量。在生产线外的测量方面，具有整个硅 片定位的二次离子质谱仪（SIMS）近来已被用作掺杂浓度工艺控制的替 代方法。电容－电压（C－V）特性测试也能用于测量掺杂浓度。
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 20
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 6
成品率
成品率时一个硅片工厂生产高质量管芯能力的重要标志。成品率定义为 产出的合格部分于整个部分的百分比。例如，在一个硅片有200个管芯， 其中190个是合格的，那么硅片的成品率就是：
Yied19010095% 200
计算成品率有不同的方法。一种测量成品率的方法涉及一个时期产出的 那部分类型。对应于半导体生产的某一特定工艺的成品率也能进行测量， 如在刻蚀工艺中管芯的成品率。对于半导体制造来说重要的成品率测量 是硅片的品质成品率，它标志着功能测试之后合格管芯的百分比。
用电容电压法测量半导体中的杂质分布(教案)
9-2 用电容−电压法测量半导体中的杂质分布（教案）实验的目的要求：1. 掌握C −V 法测量p +−n 结轻掺杂一边的杂质浓度及其分布的工作原理。
2. 利用C −V 法测量p +−n 结轻掺杂一边的杂质浓度及其分布。
3. 了解锁定放大器的基本原理，学会正确地使用锁定放大器。
教学内容：（1）了解Model 128 Lock －in Amplifier 的工作原理和使用方法。
（2）用128 Lock －in Amplifier 测量信号)(t v 的有效值Vs 和相位φ0。
这里的φ0为选择开关K 置“校)(t v ”位置时的测量结果。
（3）把锁定放大器的时间常数分别选为1ms ，100ms ，1000ms ，观测锁定放大器的输出信号的稳定性；增大白噪声，使锁定放大器输出不稳定，用X－Y 记录仪记录上述三个时间常数下的V so －t 曲线（t 为时间）。
解释实验结果。
（4）检验锁定放大器输出（V 0）与被测标准电容（C x ）的线性关系，并观测相位（φx -φ0）与C x 的关系。
（5）研究测试电路输出信号相位φ与二极管（D 1-D 5）反向偏压V R 之关系。
解释实验结果。
（6）测二极管D 1的V C −曲线。
（7）利用二极管D 1的V C −曲线，研究杂质浓度及其分布情况。
实验过程中可能涉及的问题：（有的可用于检查予习的情况，有的可放在实验室说明牌上作提示，有的可在实验过程中予以引导，有的可安排为报告中要回答的问题，不同的学生可有不同的要求）1． 杂质浓度分布与p +−n 结势垒电容之间的关系是什么？2． 测量p −n 结势垒电容的原理是什么3． 如何测定p −n 结势垒电容随负偏压的变化？4． 解释p −n 结势垒电容随负偏压的变化规律。
5． 锁定放大器从噪声中提取微弱信号的工作原理是什么？6． 安全使用锁定放大器的要点是什么？7． 如何正确地选择锁定放大器灵敏度？锁定放大器的放大倍数是如何确定的？8． 怎样估计从锁定放大器输出信号的大小？如何测定信号的相位？9． 为什么相位选择器只能沿顺时针方向旋转？如果沿逆时针方向旋转有什么后果？10． 在使用锁定放大器时，对所提取微弱信号的频率与模拟乘法器中参考信号的频率有何要求？噪声中与参考信号频率相同的成分能否用锁定放大器来消除它的影响？ 11．如果p ＋-n 单边突变结二极管存在漏电对测试结果会有什么影响？ 12． 利用V C −曲线计算二极管中浅掺杂一边的杂质浓度分布。
半导体测试教案模板范文
教学对象：高中物理或信息技术课程学生教学目标：1. 理解半导体测试的必要性及其在半导体产业中的重要性。
2. 掌握半导体测试的基本流程和常用方法。
3. 了解晶圆测试和封装测试的基本原理及操作步骤。
4. 培养学生的动手实践能力和团队协作精神。
教学重点：1. 半导体测试的基本流程和常用方法。
2. 晶圆测试和封装测试的基本原理及操作步骤。
教学难点：1. 晶圆测试和封装测试的原理及操作步骤。
2. 半导体测试在半导体产业中的重要性。
教学准备：1. 教师准备：多媒体课件、半导体测试相关图片、视频等。
2. 学生准备：了解半导体基本知识，预习教材相关内容。
教学过程：一、导入1. 引导学生回顾半导体基本知识，如晶体管、集成电路等。
2. 提问：为什么需要对半导体进行测试？半导体测试在半导体产业中有什么作用？二、新课讲授1. 介绍半导体测试的必要性及其在半导体产业中的重要性。
2. 讲解半导体测试的基本流程和常用方法。
3. 详细讲解晶圆测试和封装测试的基本原理及操作步骤。
4. 展示半导体测试相关图片、视频，加深学生对半导体测试的理解。
三、实践操作1. 学生分组，每组准备一个半导体测试实验器材。
2. 教师示范半导体测试操作，学生观摩。
3. 学生按照操作步骤进行实践，教师巡回指导。
4. 学生交流实践心得，分享测试结果。
四、课堂小结1. 回顾本节课所学内容，总结半导体测试的基本流程和常用方法。
2. 强调半导体测试在半导体产业中的重要性。
3. 鼓励学生在课后进一步学习半导体测试相关知识。
五、作业布置1. 完成教材课后习题，巩固所学知识。
2. 查阅资料，了解半导体测试的最新进展。
教学反思：1. 本节课通过理论与实践相结合的方式，使学生掌握了半导体测试的基本流程和常用方法。
2. 在实践操作环节，学生的动手实践能力和团队协作精神得到了提高。
3. 针对学生学习中存在的问题，教师应加强个别辅导，提高教学质量。
半导体相关实验课程设计
半导体相关实验课程设计一、课程目标知识目标：1. 理解半导体的基本概念、性质及应用；2. 掌握半导体实验中常用元器件的功能、连接方法及实验原理；3. 了解半导体技术在现实生活中的应用及发展趋势。
技能目标：1. 学会正确使用实验仪器、工具进行半导体相关实验操作；2. 能够分析实验数据，得出结论，并提出问题及解决方法；3. 培养学生的动手能力、实验操作能力和团队协作能力。
情感态度价值观目标：1. 培养学生对半导体技术及相关实验的兴趣，激发学习热情；2. 培养学生严谨、求实的科学态度，养成认真观察、思考问题的习惯；3. 增强学生的环保意识，认识到半导体技术在可持续发展中的重要性。
课程性质：本课程为实验课程，以实践操作为主，结合理论知识，培养学生的实际操作能力和科学素养。
学生特点：学生具备一定的物理知识和实验技能，对半导体技术有一定了解，但实际操作能力有待提高。
教学要求：结合学生特点和课程性质，注重理论与实践相结合，强化实验操作训练，提高学生的实际操作能力和解决问题的能力。
在教学过程中，关注学生的个体差异，因材施教，确保课程目标的实现。
通过本课程的学习，使学生能够掌握半导体相关实验的基本知识和技能，培养其科学素养和创新能力。
二、教学内容1. 理论知识：- 半导体的基本概念、性质和分类；- 半导体实验原理及常用元器件介绍；- 半导体技术在现实生活中的应用及发展趋势。
2. 实践操作：- 实验一：认识半导体器件，学习使用万用表测量半导体器件的特性；- 实验二：制作简单的半导体电路，如光控开关、温控开关等；- 实验三：分析半导体电路的工作原理，掌握常用半导体元器件的连接方法。
3. 教学大纲：- 第一周：半导体基本概念、性质和分类的学习；- 第二周：半导体实验原理及常用元器件介绍；- 第三周：实践操作（实验一、实验二）；- 第四周：实践操作（实验三）及实验数据分析。
4. 教材章节：- 第六章：半导体器件；- 第七章：半导体实验；- 第八章：半导体技术应用。
半导体实验探究：初三物理教案分享
半导体实验探究：初三物理教案分享初三物理教案分享在初三物理课程中，半导体是一个重要的知识点。
我们可以使用实验来帮助学生更好地理解半导体的特性和应用。
本文将分享一个初三物理教案，该教案可以帮助学生探究半导体的导电特性。
一、实验目的探究不同材料的导电特性，了解半导体材料的特点及应用。
二、实验器材铜片、锡片、钙钛矿、硅晶片、镍片、铁片、导线、万用表、电池。
三、实验步骤1、在每个导电材料上面分别连接两条导线，并将导线分别插入到万用表的红色和黑色测试笔的插口。
2、将万用表设为电阻档位，记录下每个材料的电阻值，并填写到实验记录表格上。
3、将尖端锋利、表面光滑、尽量无杂质的硅晶片放在桌子上，然后用手摸硅晶片观察现象。
4、接下来，接上电池，然后用导线从铜片接到硅晶片上，在连接铜片和硅晶片的导线处观察现象并记录下来。
接着，断开铜片，改用锡片接到硅晶片上，观察与记录。
然后按照同样的方法，更换其它不同的材料，如钙钛矿、镍片和铁片，在每次更换材料后观察和记录相应的现象和电阻值。
5、通过比较，总结这些实验结果，给学生讲解半导体的导电原理和特点。
四、实验结果和分析当硅晶片没有电流通过时，它的表面是光滑的，摸上去与普通玻璃差不多。
但是当电流通过时，它的表面变得非常粗糙，就像被打磨过一样。
这个现象被称为电化学腐蚀。
电流通过时，硅晶片表面的氧化物离子将电子抓走，变成自由电荷，湿润的空气则将自由电荷吸引起来，最终形成了“肉眼可见”的电化学腐蚀。
根据实验结果，我们可以发现半导体在不同情况下的电导率是不同的。
当硅晶片没有与任何电导体相连，因为它属于半导体，而且内部含有很少的自由电子和空穴，所以电阻非常大，几乎是无限的。
当它与金属连接时，因为半导体与金属之间存在电子转移和掺杂，从而提高了半导体的导电性能，电阻降低。
至于金属何种材料是否影响了半导体的导电性能，并没有一个明确的答案，因为这与半导体的掺杂方式和金属性质有密切关系。
五、实验总结通过这个实验，学生们看到了半导体材料在不同情况下的导电特性，加深了对半导体的认识，提高了动手能力和实践能力。
浙江大学半导体测试技术PPT学习教案
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(3) 检偏 机构： 主要由 步进电 机、偏 振片等 组成， 如图所 示，其 结构形 式与起 偏机构 相似， 通过检 偏机构 可测出 检偏角 。 (4) 接收 机构： 主要由 光电倍 增管、 支架、 底板及 检偏度 盘副尺 等组成 ，如图 所示。
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5）主体 机构： 主要由 大刻度 盘、上 回转托 盘、下 回转托 盘及箱 体等组 成，如 图 所示。下 回转托 盘上固 定有光 源机构 和起偏 机构， 可绕大 刻度盘 上的下 悬立轴 回转。上 回转托 盘上固 定有检 偏机构 和接收 机构， 可绕大 刻度盘 上的下 悬立轴 回转。大 刻度盘 通过三 个大刻 度盘支 柱固定 在箱体 上，其 上固定 装卡机 构以装 卡被测样 品。箱 体由箱 体上面 板、底 板及底 脚等组 成。
浙江大学半导体测试技术
会计学
1
狭缝上，以最佳的立体角聚集散射光，并使之与 单色仪的立体角相匹配。试样室内的凹面镜M1 和M2是用以提高散射强度的，M1把透过试样的 激光束反射回来多次通过试样，以增强激光对试 样的激发效率。对于透明试样照射光的强度增大 五倍以上。M2则把反方向的散射光收集起来反 射回去。
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激发波长
激光波长对杂散光及信噪比的影响十分显著，当 狭 缝 宽 度 不 变 时 ， 用 氩 激 光 514.5nm 比 用 488.0nm波长激发样品，杂散光要小一到二个数 量级，并且分辨率有所提高。这一方面是由于长波 长激光对仪器内少量灰尘或试样中缺陷的散射弱； 另一方面由于狭缝宽度一样时，不同波长的光由出 射狭缝出射时所包含的谱带宽度不一样。所以一般 用长波长的激光谱线作为激发光，对获得高质量的 谱图有利。伴随喇曼光谱出现的光背
《半导体器件》教案
《半导体器件》教案半导体器件教案
一、教学目标
1. 了解半导体器件的基本概念和分类。
2. 掌握半导体器件的工作原理和特性。
3. 研究半导体器件的制作工艺和测试方法。
二、教学内容
第一节半导体器件简介
1. 半导体器件的定义和作用。
2. 半导体材料的特性和分类。
第二节常见的半导体器件
1. 硅二极管和整流器件。
2. 双极型和场效应晶体管。
3. 二极管、晶体管和集成电路的比较。
第三节半导体器件的工作原理和特性
1. PN 结的形成和特性。
2. 动态场效应晶体管的工作原理。
3. 半导体器件的电流-电压特性曲线。
第四节半导体器件的制作工艺
1. 硅材料的净化和晶体生长工艺。
2. 掺杂和扩散工艺。
3. 形成金属与半导体接触的工艺。
第五节半导体器件的测试方法
1. 器件的正向和反向特性测试。
2. 器件的参数测量方法。
3. 器件的可靠性测试方法。
三、教学方法
1. 理论授课配合案例分析，让学生理解半导体器件的基本概念和原理。
2. 实验操作，让学生亲自制作和测试半导体器件，加深对其制作工艺和测试方法的理解。
四、教学评估
1. 课堂练，检验学生对半导体器件概念和原理的掌握程度。
2. 实验报告，评估学生对半导体器件制作和测试方法的掌握程度。
五、参考书目
1. 《半导体物理与器件》- 张志强
2. 《半导体器件制作技术》- 邵和平
3. 《半导体物理与器件》- 刘凡。
半导体缺陷测量
一、概述
在半导体晶体的生长过程和器件的制造过程中，会产生许多晶体缺陷。有些缺陷在适量的程度内是有益的。如必要的外来掺杂原子以及均匀而少量的位错等。然而，大多数，晶体缺陷是有害的。有些缺陷的存在，直接影响晶体的物理化学性质，从而使半导体器件的电学性能和光学性能发生显著的变化，影响器件的可靠性和成品率。因此，研究晶体缺陷的产生、分布及数量，找出其形成、发展和制备工艺与器件参数的关系是极其有用的。
（9）关闭电源，整理实验仪器。
六、实验数据记录及处理
目镜放大倍数为M目=10
物镜放大倍数为M物=40
明视场直径D=5.4mm
位错个数为N1=11 N2=12 N3=7 N4=10 N5=12
所以，显微镜总放大倍数为M=M目·M物=10*40=400
则视场真正的半径为r=D/(2M) =5.4/(2*400) =6.75*10-3mm
2.线缺陷
位错属于线缺陷，是半导体中最主要的缺陷。位错是由于晶体中部分原子滑移生成晶格排列“错乱”形成的。它于晶体范性形变密切相关。位错分为螺位错、刃位错以及两者兼有的混合位错。位错的存在，增强对载流子的散射，从而影响载流子迁移率；位错在禁带中形成施主、受主能级，起复合中心作用，而影响载流子的寿命；位错还可以引起PN结结面不整，而影响晶体管击穿电压和放大倍数。
腐蚀液的配制要求蚀坑出现率高、特征性强、再现性好。硅的常用腐蚀液的配方有多重，我们采用的是1961提出的Sirtl腐蚀液，其配方是50克GrO3加100毫升H2O组成标准液，使用时再以标准液：HF=1：1的比例现配先用。为了控制腐蚀速率，可增减HF量（2:1到1:2之间）
2.基本原理
（1）透镜及其放大原理
普通放大镜的放大倍数有限，不能用来观察微小的物体，因此需要用显微镜。最简单的显微镜可看作是由两片凸透镜组成的光学系统。如图五所示。靠近物体有透镜L1叫物镜，靠近眼睛的透镜叫目镜。被观察的物体AB放在物镜的焦点之外，通过物镜后可获得一个倒立的实像A1B1，它恰好位于目镜的焦点之内，目镜将此像再次放大，在明视距离S处成虚像A2B2，A2B2为眼睛这一光学系统的目标，在视网膜上成的像便是物体通过显微镜获得的最终图像，相对于物体是倒立的。
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为了维持良好的工艺生产能力并提高器件的特性，硅片制造厂已提高了 对工艺参数的控制，并减少了在制造中缺陷的来源。
s Rs (t)
s
V2s
I
(/cm)
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 11
方块电阻（不透明薄层）方块电阻间接用于测量淀积在绝缘衬底的不透 明导电膜的厚度，例如金属、硅化物或半导体膜。只要薄层大且探针的 间距小，方块电阻（Rs）就可由下式得到：
Rs
4.53V I
(/
)
现代半导体器件物理与工艺
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 13
反射光谱学 当光在一个物体表面反射时，结构的反射经常用于描述位于 不吸收光的硅片衬底上的吸收光介质层的层厚特性（见图）。根据光是 怎样在薄膜层顶部和底部反射的光学，反射仪能被用于计算膜厚。
测量学和缺陷检查 12
ห้องสมุดไป่ตู้
椭偏仪（透明薄膜） 椭偏仪是非破坏性、非接触的光学薄膜厚度测试技 术，主要用于测透明的薄膜。椭偏仪的基本原理是用线性的偏振激光源， 当光在样片中发生反射时，变成椭圆的偏振（见图）偏振光由通过一个 平面的所有光线组成。椭偏仪测量反射得到的椭圆形，并根据已知的输 入值（例如反射角）精确地确定薄膜的厚度。
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 10
电阻率和薄层电阻（方块电阻） 估算导电膜厚度一种最实用的方法是测 量方块电阻Rs。薄层电阻（Rs）可以理解为在硅片上正方形薄膜两端之 间的电阻。它与薄膜的电阻率和厚度有关。方块电阻与正方形薄层的尺 寸无关。测量方块电阻时，相同厚度等距离的两点间会得到相同的电阻。 基于这一原因，Rs的单位为欧姆/□（Ω/□）。
测量学和缺陷检查 3
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 4
为进行在线工具的监控，许多半导体制造厂已经开始使用生产的硅片， 有时是用有图形的硅片（见图）。用实际生产硅片模拟更接近工艺流水 中发生的情况，为制造团队成员做出决定提供了更好的信息。
监控片与有图形的硅片
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 5
对硅片性能的精确评估必须贯穿于制造工艺，以验证产品满足规范要求。 要达到这一点，在硅片制造的每一工艺步骤都有严格的质量测量，为使 芯片通过电学测试并满足使用中的可靠性规范，质量测量定义了每一步 需求的要求。质量测量要求在测试样片或生产硅片上大量收集数据以说 明芯片生产的工艺满足要求。
现代半导体器件物理与工艺
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 2
测量学是关于确定尺寸、数量和容积的测量的科学。测量学指的是在工 艺流程中为了确定硅片的物理和电学特性的技术与过程。用于制造中的 测量学使用测试设备和传感器来收集并分析关于硅片参数和缺陷的数据。 缺陷是指导致不符合硅片规范要求的硅片特性或硅片制造工艺的结果。 硅片的缺陷密度是指硅片表面单位面积的缺陷数，通常以cm2为单位。硅 片缺陷按类型和尺寸来划分。制造人员应用测量学以确保产品性能，并 做出关系到改善工艺性能的有意义的决定。
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 6
成品率
成品率时一个硅片工厂生产高质量管芯能力的重要标志。成品率定义为 产出的合格部分于整个部分的百分比。例如，在一个硅片有200个管芯， 其中190个是合格的，那么硅片的成品率就是：
Yied19010095% 200
计算成品率有不同的方法。一种测量成品率的方法涉及一个时期产出的 那部分类型。对应于半导体生产的某一特定工艺的成品率也能进行测量， 如在刻蚀工艺中管芯的成品率。对于半导体制造来说重要的成品率测量 是硅片的品质成品率，它标志着功能测试之后合格管芯的百分比。
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 8
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 9
膜厚
由于硅片工艺是成膜工艺，在整个制造工艺中硅片表面有多种类型不同 的膜。这些不同类型的膜有金属、绝缘体、光刻胶和多晶硅。为生产可 靠的管芯，这些薄膜的质量是高成品率制造工艺的基础。
膜的关键质量参数是它们的厚度。膜厚测量可以划分为两个基本类型： 它们或是测量不透明（遮光物，如金属）薄膜或是透明薄膜。在一些情 况下，例如栅氧化电介质，膜的厚度必须精确到1埃（Å）或者更小来测 试。膜的其他质量参数包括表面粗糙度、反射率、密度以及缺少针孔和 空洞。
成品率广泛用于半导体生产，用它来反映工艺流程是否正常。高的成品 率标准着工艺生产的产品合格并按设想进行。低的成品率说明在产品设 计和制造中有质量问题，必须进行改进予以解决。
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 7
质量测量
在整个硅片生产工艺中有许多质量测量，说明了集成电路工艺测量学的 广泛性。通过电学测量，半导体质量测量定义了硅片制造的规范要求， 以确保满足器件的性能和可靠性。表中展示了主要的质量测量，包括每 一步进行测量的工艺部分。半导体制造商为使其产品在工艺的每一步都 符合精确的要求，制定了特殊的质量测量规范。
测量设备
在硅片制造中，用于性能测量的测量学设备有不同的类型。区分这些设 备最主要的方法是看这些设备怎样运作，是与工艺分离的独立测试工具 还是与工艺设备集成在一起的测量学设备。表1展示了测量设备的两种主 要分类。独立的测试设备进行测量学测试时，不依附于工艺。集成的测 量仪器具有传感器，这些传感器允许测试工具作为工艺的一部分其作用 并发生实时数据。
现代半导体器 件物理与工艺
Physics and Technology of Modern Semiconductor Devices
测量学和缺陷检测
现代半导体器件物理与工艺
测量学和缺陷检查 1
测量学和缺陷检测
从硅片制造的最初阶段就开始进行检查。半导体生产的熟练工人在简单 观察硅片表面的氧化物薄膜后就能预测相应的薄膜厚度。无论氧化薄膜 出现何种色泽，都可以与比色表对比，比色表时由每种色泽相结合的不 同膜厚的一片片硅片组成的。