《半导体器件物理》课程实验教学大纲

《半导体器件物理》课程试验教学大纲《半导体器件物理》课程试验大纲课程编码：01222316课程模块：专业方向课修读方式：限选开课学期：5课程学分：2.5课程总学时：51理论学时：36实践学时：15一、实践课程的任务与要求本课程是微电子学专业试验课，是一门专业性和实践性都很强的课程。本课程的主要任务是使学生把握半导体材料和器件的一些根本物理参数和物理性质的测试方法以及清洗、氧化、集中等微电子器件制造工艺，为微电子器件开发设计和研制铺垫必备根底和实际操作技能。通过试验培育学生对半导体器件制造工艺的试验争论力量，培育学生实事求是、严谨的科学作风，培育学生的实际动手力量，提高试验技能。其具体要求如下：了解微电子相关的一些设备的功能和使用方法，并能够独立操作。通过亲自动手操作提高理论与实践相结合的力量，提高理论学习的主动性。了解半导体器件制造的根本工艺流程。二、试验工程、内容、要求及学时安排试验一用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性参数试验目的或试验原理了解晶体管特性图示仪的工作原理；学会正确使用晶体管特性图示仪；试验内容测量共放射极晶体管的输入特性、输出特性、反向击穿特性和饱和压降等直流特性。晶体管特性图示仪:XJ4810A型，NPN和PNP晶体管。试验目的或试验原理把握四探针法测量电阻率的根本原理和方法，以及具有各种几何外形样品的修正；分析影响测量结果的各种因素。试验内容测量单晶硅样品的电阻率；测量集中薄层的方块电阻；测量探针间距S及样品的尺寸；对测量结果进展必要的修正。试验主要仪器设备及材料四探针测试仪:D41-11D/ZM、P型或N型硅片、外延硅片。试验三P—N试验目的或试验原理了解热电动势〔也称冷热探针法〕和整流法的工作原理；分别承受热电动势和整流法来推断硅片的导电类型。试验内容承受整流法来推断硅片的导电类型；承受热电动势法来推断硅片的导电类型。试验主要仪器设备及材料冷热探针测试仪：DLY-2;P型和N型硅片。试验四用光电导衰退法测量硅单晶中少数载流子的寿命τ试验目的或试验原理了解光生伏特效应；正确连接各试验仪器，把握少子寿命τ测试原理和方法。试验内容1.用光电导衰退法测量硅单晶中少数载流子的寿命τ。触发脉冲发生器、直流高压电源、脉冲光源、高频信号源、电极板、检波器和宽带放大器、直流稳压电源、脉冲示波器、半导体样品等。试验五MOSC-V特性测量试验目的或试验原理了解MOS构造的C-V特性；学会用高频C-V关系测量确定氧化Si/SiO2试验内容测量MOSC-V特性曲线。通过数据确定氧化层厚度，衬底掺杂浓度以及Si/SiO2界面四周的电荷密度。试验主要仪器设备及材料加热装置、高频C-V测试仪、x-y函数记录仪；MOS电容等。试验六变温霍尔效应测量半导体的电学特性试验目的或试验原理了解霍尔效应的根本原理；学会用变温霍尔效应测量仪来测量样品的霍尔系数和电导率，确定半导体载流子浓度和迁移率。试验内容常温下测量样品的霍尔系数和电导率；变温下测量样品的霍尔系数和电导率；确定半导体载流子浓度和迁移率。试验主要仪器设备及材料变温霍尔效应测量仪、N型硅片、液氮。试验目的或试验原理了解清洗在微电子工艺中的意义和重要性；把握清洗原理；把握硅衬底/常用器具与金属的清洗方法；能够独立操作。试验内容衬底的清洗；常用器具与金属的清洗。试验主要仪器设备及材料纯水机、超声波清洗机、酒精、丙酮、1号和2号清洗液、单晶硅片等。试验八热氧化方法生长二氧化硅试验目的或试验原理了解二氧化硅薄膜在微电子工艺中的重要作用；了解二氧化硅薄膜的构造和性质；了解热氧化方法制备二氧化硅薄膜设备的构造、工作原理、操作规程；把握热氧化方法制备二氧化硅薄膜的工艺。试验内容硅片的清洗处理；确定炉温，使炉温上升到所设定的温度；承受热氧化方法在单晶硅衬底上生长二氧化硅；取出硅片，观看硅衬底外表二氧化硅薄膜的外表状况，测量二氧化硅的厚度，分析影响薄膜质量的因素。试验主要仪器设备及材料纯水机、超声波清洗机、氧化炉、石英舟、石英钩；酒精、丙酮、12试验九杂质的热集中试验目的或试验原理了解集中在微电子工艺中的重要作用；了解杂质集中的几种方式；了解热集中设备的构造、工作原理、操作规程；把握热集中方法进展杂质集中的原理；把握热集中的工艺。试验内容硅片的清洗处理；确定炉温，使炉温上升到所设定的温度；3.N型杂质〔磷〕的热集中；4.集中电阻的测量。试验主要仪器设备及材料纯水机、超声波清洗机、集中炉；酒精、1号和2号清洗液、石英舟、石英钩；磷源、硅片。试验十溅射薄膜淀积试验目的或试验原理了解真空的获得、制备和测量的一般学问；了解超高真空磁控溅TiO2薄膜制备的工艺。试验内容硅片的清洗处理；真空的获得与测量；3.TiO2试验主要仪器设备及材料纯水机、超声波清洗机、超高真空磁控溅射设备；1号和2号清洗液、酒精、金属TiO2、氩气等。试验十一PECVD制备薄膜材料试验目的或试验原理了解PECVD制备薄膜的根本原理，把握PECVD设备的构造和操PECVD试验内容衬底的清洗和预处理；把握PECVD设备的构造和操作规程；操作PECVD进展薄膜的制备。试验主要仪器设备及材料纯水机、超声波清洗机、PECVD；酒精、1号和2号清洗液、硅片。试验十二P-N结结深的测量试验目的或试验原理了解P-N结结深的各种测量方法和原理，把握用磨角和染色法测P-N试验内容用磨角器磨角；对磨角过的样品进展清洗和染色；在显微镜下对染色过的样品进展测量。试验主要仪器设备及材料纯水机、超声波清洗机、磨角器；石英粉、1号和2号清洗液、硝HF、样品等。序号试验工程名称实验性质学时试验地点备注1用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性参数验证32四探针法测量电阻率验证3必开3P-N导电类型鉴别验证3必开4用光电导衰退法测量硅单晶中少数载流子的寿命τ综合35MOSC-V特性测量验证36变温霍尔效应测量半导体电学特性验证3清洗合3热氧化方法生长二氧化硅综合39杂质的热集中综合310溅射薄膜淀积综合311PECVD制备薄膜材料综合312P-N结结深的测量综合3说明：试验性质选项〔验证、演示、综合〕，备注选项〔必开、选开〕三、考核方式及成绩评定本课程考核方法分为三局部：试验预习〔 20%〕、试验操作〔30%〕和试验报告〔50%〕；成绩评定分为五等：优、良、中、及格、不及格。四、试验指导书、教材及