微电子参考实验报告

1硅片氧化层性能测试预习报告试验调研1：型氧化工艺调研试验报告氧化层性能测试质量要求:二氧化硅薄膜质量好坏，对器件的成品率和性能影响很大。因此要求薄膜外表无斑点、裂纹、白雾、发花和针孔等缺陷。厚度到达规定指标并保持均匀，构造致密。对薄膜中可动带电离子，特别是钠离子的含量要有明确的要求。检验方法厚度的检查测量二氧化硅薄膜厚度的方法很多。如精度不高的比色法，腐蚀法，京都要求稍高的双光干预法，电容电压法，还有精度高达10埃的椭圆偏振光法等。颜色氧化层厚度〔埃〕比色法利用不同厚度氧化膜，在白色垂直照耀下会呈现出不同颜色的干预颜色这一现象颜色氧化层厚度〔埃〕灰100黄褐300蓝800紫1000275046506500深蓝1500300049006800绿1850330052007200黄2100370056007500橙225040006000红250043506250双光干预法[测试仪器与装置]1—白织灯2—聚光镜3—滤光片4—准直物镜5—分光板6—补偿板7、8—显微物镜M—被测工件M—参考反射镜9—关心物镜10、14—反射镜11—分划板12—测微目镜2 113—摄影物镜15—照相底版或观看屏16—孔径光阑17—视场光阑[试验原理]工后，工件外表的微观不平度很小，实际上工件外表存在很多极细的“沟槽先通过显微系统将“沟槽”放大，然后利用干预原理再将微观不平度显示出来。常用的干预显微镜是以迈克耳逊干预仪为原型的双物镜干预显微镜系统。它的典型光路如上图所示。1(白织灯)216317445处分为两局部：7会聚在被测工件外表M2

上，M2

7的焦面重合。由M2759121111912可以看到被测外表M2

清楚的象。568M1

上，M1

8M返回的光束也会聚在测微目镜的分划11M、M

返回的1 1 2121013可将干预条纹成象在照相底板15处，便于记录分析。挡住参考光，通过目镜可以单独观看被测外表。此时，仪器相当于金相显微镜。在迈克耳逊干预仪中，只要某一光程差发生变化，就要引起干预场中条纹移动，光程差每转变半个波长(2)，则干预条纹移动一个条纹间距。因此，在干预显微镜中。以此条纹为“分划板”(其格值2)来测量比较由于被测外表的微观不平度所引起的干预条纹中的不平直的局部。M、M是两个不严格垂直的抱负平面，则得到等厚干预直线条纹。假设外表M上有1 2 2沟槽，干预条纹将发生弯曲或断折，如以下图所示。沟槽的深度h由下式打算。 Hh 2 e式中，Ｈ为干预条纹曲折量，e为条纹的间距。假设用白光照明，e是指两根接近黑色的干预条纹中心间的距离。这时λ550nm。外表沟槽及干预条纹的外形

薄膜与其干预条纹的外形假设被测件的局部外表镀有厚度为he和因镀了膜而引起的干预条纹位移量Ｈ，就可算出该薄膜的厚度。如上图所示。双光干预法设备简洁，只需一台单色光源和一台一般干预显微镜。操作简便，但不宜用于测试太薄的氧化膜，因此误差较大。一般要求被测氧化膜大于2023埃。通过双光干预法验证氧化层时间和氧化层厚度关系：h2=Ct〔1000摄氏度〕其中C为氧化速率常数，单位为微米2/分钟[内容和步骤]硅毛片粗糙度测试用酒精、乙醚混合液擦净硅毛片面待用。将被测件放到载物台上，应使被测外表对下对着物镜。经变压器接通照明系统电源，假设视场太亮或太暗，可调整变压器上旋钮，直到亮度适当为止。顺时针方向转动遮光板手轮〔箭头向上，挡住参考光束。6，从目镜9中看到被测外表清楚的象〔如加工痕迹等。逆时针方向转手轮〔箭头水平，从目镜中应看到干预条纹。假设换用白光照明，应能看到彩色干预条纹。否则微转手轮6进展细调，直至调出干预条纹为止。旋转手轮4以便于测量。用目视估测方法，测量工件外表粗糙度。通过目镜观看干预条纹，估测条纹弯曲的矢高是条纹间距的几倍或几分之一，再利用下表就可查到被测件的外表粗糙度级别。条纹弯曲量与外表粗糙度比照表条纹弯曲量条纹弯曲量He16~1 16 3~123 ~1.3231.3~2.6粗糙度等级Ra0.010Ra0.012Ra0.025Ra0.050Ra0.100测量薄膜厚度利用测定氧化膜台阶上的干预条纹数来求氧化层薄膜厚度的一种方法。在已经氧化过的硅片外表，用黑封蜡或真空油脂保护肯定的区域〔约占硅片外表的3。然后将硅片放入氢氟酸溶液中，除去未保护住的氧化膜。然后利用有机溶剂〔如甲苯、四氯化碳等〕将蜡或真空油脂去除。用酒精、乙醚混合液擦净镀膜面待用。轻轻转动载物台微动手轮2，将薄膜的待测部位移至视场之中。这时应看到两组直线状干预条纹。利用测微目镜测得eH，求出镀膜层的厚度。假设H>e，应先用白光干预条纹确定同级干预条纹移动的或许位置，再用单色光的干预条纹准确测定h。[试验结果]分三小组。每小组测量三种工艺条件下生长的硅片外表氧化层的厚度，并记录数据，汇总四小组h数据求平均值作为校准值=〔h1+h2+h3〕/3，计算各自小组偏差值。氧化工艺条件1100摄氏度，20min1100摄氏度，45min1100摄氏度，65min

比色法

双光干预法e H h

h校准值偏差〔%〕1100h2-tC值，汇总三小组C值后求平均值作为校准值=th2测试值氧化速率常数Cth2测试值氧化速率常数C校准值偏差〔%〕[思考题]干预显微镜的工作原理及特点是什么？干预显微镜中的“分划板”是怎样形成的？它的作用是什么？试验试验2报告：光刻工艺预习报告试验调研2：型的光刻工艺调研试验报告〔记录工艺内容和技术参数〕匀胶前烘曝光显影，漂洗定影坚膜腐蚀去胶工艺条件及工艺条件的设计〔依据〕如何对准图形？如何掌握光刻胶的厚度？如何提高显影质量？曝光时间的选择？腐蚀液中需留意的问题？试验结果一次光刻的过程的图形光刻后图形〔注明颜色〕习题一次光刻的作用？为何光刻间选用黄色灯？正胶和负胶的区分？试验试验3、4报告：磷集中和磷氧化工艺预习报告试验调研3：有关型液相集中工艺调研试验报告工艺原理集中工艺原理〔300-400字〕氧化工艺原理〔300-400字〕具体的工艺流程清洗工艺条件：磷集中工艺条件：磷氧化工艺条件：工艺条件及工艺条件的设计〔依据〕为何分别设置两号清洗溶液？如何掌握结深？承受湿氧+干氧+湿氧的目的？氧化层的厚度设计需考虑哪些因素？试验测试结果绘制干氧和湿氧的管路记录磷集中方块电阻，估算磷扩结深依据附图，理论上计算本试验工艺条件的磷氧化层厚度画出硅光敏二极管磷氧化和磷集中两步工艺的剖面图习题何谓恒定源集中和限定源集中？它们和预扩、主扩的关系？磷集中源放入冰块的作用？说明陪片的作用。试述方块电阻的物理意义及其影响因素。再集中前方块电阻往往增大，请分析其缘由。氧化层有哪些作用？磷氧化的目的？氧化层的生长速率和哪些因素有关？试验试验5、6报告：硼集中和硼氧化工艺预习报告试验调研3：有关型液相集中工艺调研试验报告工艺原理集中工艺原理〔300字内〕氧化工艺原理〔300字内〕具体的工艺流程清洗工艺条件：硼集中工艺条件：电解法去硼硅玻璃：硼氧化工艺条件：〔依据〕为何分别设置两号清洗溶液？如何掌握结深？承受湿氧+干氧+湿氧的目的？氧化层的厚度设计需考虑哪些因素？试验测试结果绘制干氧和湿氧的管路记录硼集中方块电阻，估算硼扩结深依据附图，理论上计算本试验工艺条件的硼氧化层厚度画出硅光敏二极管硼氧化和硼集中两步工艺的剖面图5.习题系？说明陪片的作用。硼硅玻璃是如何形成的？电阻往往增大，请分析其缘由。氧化层有哪些作用？硼氧化的目的？氧化层的生长速率和哪些因素有关？7蒸发工艺预习报告4：金属膜的沉积工艺调研试验报告真空蒸发工艺原理〔真空系统工作原理图及其说明〕具体的工艺流程〔依据〕影响真空抽取时间的因素：试验结果与测试〔〕习题电子束蒸发使用了哪些真空泵？分子泵与集中泵的工作原理和优缺点比较？维持泵的作用？电子束蒸发的优缺点？结合图示说明电子束e型电子枪的工作原理和优点。8磨角染色法测试P-N结结深一、 试验目的：了解磨角染色法的测量方法，并计算P-N结结深二、 试验原理N型染色剂：把含有氢氟酸的金属盐溶液滴在P-NP-N结的一边择优镀上一层金属膜，从而可识别出P区和NCu化学反响式是：CuSO+Si+HO=2Cu+SiO+2HSO4 2 2 2 4SiO+6HF=HSiF+2HO2 2 6 2PN结两边的电极电位不同，由于SiCuSi能置换CuP-N结光照后，CuP-N结电位更负的一边，即N型区。当光照时，将产生电子空穴对。在PN结两端的少子将集中到达势垒边界，并在内建电场作用下通过PN结，导致NPPN结外表的溶液中，Cu离子被吸引到电位更负的N区，置换淀积下来，在硅外表形成红色的铜镀层，只要能恰当地把握反响时机，就能使N区镀上铜，P区没有。PHF〔48%〕P-N结上并加强光照，P区上有反响，生成大量气体，N区无明显气体产生。三、 试验方法和步骤测试样品：可控硅〔P1N1P2N2〕磨角：用石蜡把硅薄片固定在磨角器的斜面上，安装好磨角器放在细的金刚粉上研磨〔20-30分钟11-5度之间。1磨角示意图显结〔2〕N型染色剂:CuSO•5HO：HO：HF〔48%〕=5g：50ml：2ml滴在磨好的斜面上，快速爆4 2 2露在光照下。参加HFHF过量容易引起反响加速，反响速度不易掌握，使硫酸过多会引起界面不整齐，测量不易测准。用的电化学原理，铜离子在阴极〔N区供给电子〕得到电子复原成铜，呈现红色，在P区反响弱，颜色浅或无反响。P型染色剂：滴浓硝酸HF〔48%〕于P-N结上并加强光照，P区上产生大量气泡，PN结消灭明暗色差，分界限平坦清楚。2染色后显结图〔显微镜的镜筒与斜面垂直时到结深x：jsinxjL实际试验中，取下硅片测量读数时，在显微镜中所观看到的仅仅是集中层斜面L的投影〔由于显微镜的镜筒与斜面不垂直，与硅平面垂直，因此测量公式应为：x L”tgj1.数据记录1.数据记录染色剂类型N型染色剂P型染色剂xj斜面总长度耗尽层宽度2.PN结反响结果N型染色剂： P型染色剂：五、 思考题为什么有时候只能显示可控硅的一个N结〔即，无？为什么耗尽层不会被染色？试验试验9硅光敏二极管性能初测预习报告试验调研5：硅平面器件性能表征调研试验报告一、光敏二极管性简介PN结型光敏二极管同一般二极管一样，也是PN构造造，只是结面积较大，结深较浅，PN结的耗尽区中进展光电转换，大的结面积增加了有效光面积，提高了光电转换效率。测弱光电信号时，必需考虑用暗电流小的管子。光敏二极管有肯定光谱响应范围，并对某波长的光有最高的响应灵敏度〔峰值波长。部电路电阻的乘积。响应灵敏度测试原理：用各种波长不同的单色光分别照耀太阳能电池板，由于光子能量，放射吸取特性，光生载流子的收集效率等的不同，产生不同的短路电流，以所测得的短路电流密度和辐照度之比，即单位辐照度产生的短路电流密度，与波长的函数关系来测定确定光谱响应，以最大值归一化可测得相对光谱响应。确定光谱响应光源局部承受严格定标的激光器和确定辐射计。二、主要参数特性①最高反向工作电压VRM:是指光敏二极管在无光照的条件下，反向漏电流不大于0.1μA时所能承受的最高反向电压值。D②暗电流I:D光敏二极管的性能越稳定，检测弱光的力量越强。③光电流I:是指光敏二极管在受到肯定光照时，在最高反向工作电压下产生的电流。其L测量的一般条件是:2856K10001x。④光电灵敏度Sn:它是反映光敏二极管对光敏感程度的一个参数，用在每微瓦的入射光能量下所产生的光电流来表示，单位为μA/μW。⑤响应时间Tζ:光敏二极管将光信号转化为电信号所需要的时间。响应时间越短，说明光敏二极管的工作频率越高。⑥正向压降V

:是指光敏二极管中通过肯定的正向电流时，它两端产生的压降。F⑦结电容Cj:指光敏