微電子參考實驗報告

1硅片氧化層性能測試預習報告試驗調(diào)研1：型氧化工藝調(diào)研試驗報告氧化層性能測試質(zhì)量要求:二氧化硅薄膜質(zhì)量好壞，對器件的成品率和性能影響很大。因此要求薄膜外表無斑點、裂紋、白霧、發(fā)花和針孔等缺陷。厚度到達規(guī)定指標并保持均勻，構(gòu)造致密。對薄膜中可動帶電離子，特別是鈉離子的含量要有明確的要求。檢驗方法厚度的檢查測量二氧化硅薄膜厚度的方法很多。如精度不高的比色法，腐蝕法，京都要求稍高的雙光干預法，電容電壓法，還有精度高達10埃的橢圓偏振光法等。顏色氧化層厚度〔?！潮壬ɡ貌煌穸妊趸ぃ诎咨怪闭找聲尸F(xiàn)出不同顏色的干預顏色這一現(xiàn)象顏色氧化層厚度〔?！郴?00黃褐300藍800紫1000275046506500深藍1500300049006800綠1850330052007200黃2100370056007500橙225040006000紅250043506250雙光干預法[測試儀器與裝置]1—白織燈2—聚光鏡3—濾光片4—準直物鏡5—分光板6—補償板7、8—顯微物鏡M—被測工件M—參考反射鏡9—關(guān)心物鏡10、14—反射鏡11—分劃板12—測微目鏡2 113—攝影物鏡15—照相底版或觀看屏16—孔徑光闌17—視場光闌[試驗原理]工后，工件外表的微觀不平度很小，實際上工件外表存在很多極細的“溝槽先通過顯微系統(tǒng)將“溝槽”放大，然后利用干預原理再將微觀不平度顯示出來。常用的干預顯微鏡是以邁克耳遜干預儀為原型的雙物鏡干預顯微鏡系統(tǒng)。它的典型光路如上圖所示。1(白織燈)216317445處分為兩局部：7會聚在被測工件外表M2

上，M2

7的焦面重合。由M2759121111912可以看到被測外表M2

清楚的象。568M1

上，M1

8M返回的光束也會聚在測微目鏡的分劃11M、M

返回的1 1 2121013可將干預條紋成象在照相底板15處，便于記錄分析。擋住參考光，通過目鏡可以單獨觀看被測外表。此時，儀器相當于金相顯微鏡。在邁克耳遜干預儀中，只要某一光程差發(fā)生變化，就要引起干預場中條紋移動，光程差每轉(zhuǎn)變半個波長(2)，則干預條紋移動一個條紋間距。因此，在干預顯微鏡中。以此條紋為“分劃板”(其格值2)來測量比較由于被測外表的微觀不平度所引起的干預條紋中的不平直的局部。M、M是兩個不嚴格垂直的抱負平面，則得到等厚干預直線條紋。假設外表M上有1 2 2溝槽，干預條紋將發(fā)生彎曲或斷折，如以下圖所示。溝槽的深度h由下式打算。 Hh 2 e式中，Ｈ為干預條紋曲折量，e為條紋的間距。假設用白光照明，e是指兩根接近黑色的干預條紋中心間的距離。這時λ550nm。外表溝槽及干預條紋的外形

薄膜與其干預條紋的外形假設被測件的局部外表鍍有厚度為he和因鍍了膜而引起的干預條紋位移量Ｈ，就可算出該薄膜的厚度。如上圖所示。雙光干預法設備簡潔，只需一臺單色光源和一臺一般干預顯微鏡。操作簡便，但不宜用于測試太薄的氧化膜，因此誤差較大。一般要求被測氧化膜大于2023埃。通過雙光干預法驗證氧化層時間和氧化層厚度關(guān)系：h2=Ct〔1000攝氏度〕其中C為氧化速率常數(shù)，單位為微米2/分鐘[內(nèi)容和步驟]硅毛片粗糙度測試用酒精、乙醚混合液擦凈硅毛片面待用。將被測件放到載物臺上，應使被測外表對下對著物鏡。經(jīng)變壓器接通照明系統(tǒng)電源，假設視場太亮或太暗，可調(diào)整變壓器上旋鈕，直到亮度適當為止。順時針方向轉(zhuǎn)動遮光板手輪〔箭頭向上，擋住參考光束。6，從目鏡9中看到被測外表清楚的象〔如加工痕跡等。逆時針方向轉(zhuǎn)手輪〔箭頭水平，從目鏡中應看到干預條紋。假設換用白光照明，應能看到彩色干預條紋。否則微轉(zhuǎn)手輪6進展細調(diào)，直至調(diào)出干預條紋為止。旋轉(zhuǎn)手輪4以便于測量。用目視估測方法，測量工件外表粗糙度。通過目鏡觀看干預條紋，估測條紋彎曲的矢高是條紋間距的幾倍或幾分之一，再利用下表就可查到被測件的外表粗糙度級別。條紋彎曲量與外表粗糙度比照表條紋彎曲量條紋彎曲量He16~1 16 3~123 ~1.3231.3~2.6粗糙度等級Ra0.010Ra0.012Ra0.025Ra0.050Ra0.100測量薄膜厚度利用測定氧化膜臺階上的干預條紋數(shù)來求氧化層薄膜厚度的一種方法。在已經(jīng)氧化過的硅片外表，用黑封蠟或真空油脂保護肯定的區(qū)域〔約占硅片外表的3。然后將硅片放入氫氟酸溶液中，除去未保護住的氧化膜。然后利用有機溶劑〔如甲苯、四氯化碳等〕將蠟或真空油脂去除。用酒精、乙醚混合液擦凈鍍膜面待用。輕輕轉(zhuǎn)動載物臺微動手輪2，將薄膜的待測部位移至視場之中。這時應看到兩組直線狀干預條紋。利用測微目鏡測得eH，求出鍍膜層的厚度。假設H>e，應先用白光干預條紋確定同級干預條紋移動的或許位置，再用單色光的干預條紋準確測定h。[試驗結(jié)果]分三小組。每小組測量三種工藝條件下生長的硅片外表氧化層的厚度，并記錄數(shù)據(jù)，匯總四小組h數(shù)據(jù)求平均值作為校準值=〔h1+h2+h3〕/3，計算各自小組偏差值。氧化工藝條件1100攝氏度，20min1100攝氏度，45min1100攝氏度，65min

比色法

雙光干預法e H h

h校準值偏差〔%〕1100h2-tC值，匯總?cè)〗MC值后求平均值作為校準值=th2測試值氧化速率常數(shù)Cth2測試值氧化速率常數(shù)C校準值偏差〔%〕[思考題]干預顯微鏡的工作原理及特點是什么？干預顯微鏡中的“分劃板”是怎樣形成的？它的作用是什么？試驗試驗2報告：光刻工藝預習報告試驗調(diào)研2：型的光刻工藝調(diào)研試驗報告〔記錄工藝內(nèi)容和技術(shù)參數(shù)〕勻膠前烘曝光顯影，漂洗定影堅膜腐蝕去膠工藝條件及工藝條件的設計〔依據(jù)〕如何對準圖形？如何掌握光刻膠的厚度？如何提高顯影質(zhì)量？曝光時間的選擇？腐蝕液中需留意的問題？試驗結(jié)果一次光刻的過程的圖形光刻后圖形〔注明顏色〕習題一次光刻的作用？為何光刻間選用黃色燈？正膠和負膠的區(qū)分？試驗試驗3、4報告：磷集中和磷氧化工藝預習報告試驗調(diào)研3：有關(guān)型液相集中工藝調(diào)研試驗報告工藝原理集中工藝原理〔300-400字〕氧化工藝原理〔300-400字〕具體的工藝流程清洗工藝條件：磷集中工藝條件：磷氧化工藝條件：工藝條件及工藝條件的設計〔依據(jù)〕為何分別設置兩號清洗溶液？如何掌握結(jié)深？承受濕氧+干氧+濕氧的目的？氧化層的厚度設計需考慮哪些因素？試驗測試結(jié)果繪制干氧和濕氧的管路記錄磷集中方塊電阻，估算磷擴結(jié)深依據(jù)附圖，理論上計算本試驗工藝條件的磷氧化層厚度畫出硅光敏二極管磷氧化和磷集中兩步工藝的剖面圖習題何謂恒定源集中和限定源集中？它們和預擴、主擴的關(guān)系？磷集中源放入冰塊的作用？說明陪片的作用。試述方塊電阻的物理意義及其影響因素。再集中前方塊電阻往往增大，請分析其緣由。氧化層有哪些作用？磷氧化的目的？氧化層的生長速率和哪些因素有關(guān)？試驗試驗5、6報告：硼集中和硼氧化工藝預習報告試驗調(diào)研3：有關(guān)型液相集中工藝調(diào)研試驗報告工藝原理集中工藝原理〔300字內(nèi)〕氧化工藝原理〔300字內(nèi)〕具體的工藝流程清洗工藝條件：硼集中工藝條件：電解法去硼硅玻璃：硼氧化工藝條件：〔依據(jù)〕為何分別設置兩號清洗溶液？如何掌握結(jié)深？承受濕氧+干氧+濕氧的目的？氧化層的厚度設計需考慮哪些因素？試驗測試結(jié)果繪制干氧和濕氧的管路記錄硼集中方塊電阻，估算硼擴結(jié)深依據(jù)附圖，理論上計算本試驗工藝條件的硼氧化層厚度畫出硅光敏二極管硼氧化和硼集中兩步工藝的剖面圖5.習題系？說明陪片的作用。硼硅玻璃是如何形成的？電阻往往增大，請分析其緣由。氧化層有哪些作用？硼氧化的目的？氧化層的生長速率和哪些因素有關(guān)？7蒸發(fā)工藝預習報告4：金屬膜的沉積工藝調(diào)研試驗報告真空蒸發(fā)工藝原理〔真空系統(tǒng)工作原理圖及其說明〕具體的工藝流程〔依據(jù)〕影響真空抽取時間的因素：試驗結(jié)果與測試〔〕習題電子束蒸發(fā)使用了哪些真空泵？分子泵與集中泵的工作原理和優(yōu)缺點比較？維持泵的作用？電子束蒸發(fā)的優(yōu)缺點？結(jié)合圖示說明電子束e型電子槍的工作原理和優(yōu)點。8磨角染色法測試P-N結(jié)結(jié)深一、 試驗目的：了解磨角染色法的測量方法，并計算P-N結(jié)結(jié)深二、 試驗原理N型染色劑：把含有氫氟酸的金屬鹽溶液滴在P-NP-N結(jié)的一邊擇優(yōu)鍍上一層金屬膜，從而可識別出P區(qū)和NCu化學反響式是：CuSO+Si+HO=2Cu+SiO+2HSO4 2 2 2 4SiO+6HF=HSiF+2HO2 2 6 2PN結(jié)兩邊的電極電位不同，由于SiCuSi能置換CuP-N結(jié)光照后，CuP-N結(jié)電位更負的一邊，即N型區(qū)。當光照時，將產(chǎn)生電子空穴對。在PN結(jié)兩端的少子將集中到達勢壘邊界，并在內(nèi)建電場作用下通過PN結(jié)，導致NPPN結(jié)外表的溶液中，Cu離子被吸引到電位更負的N區(qū)，置換淀積下來，在硅外表形成紅色的銅鍍層，只要能恰當?shù)匕盐辗错憰r機，就能使N區(qū)鍍上銅，P區(qū)沒有。PHF〔48%〕P-N結(jié)上并加強光照，P區(qū)上有反響，生成大量氣體，N區(qū)無明顯氣體產(chǎn)生。三、 試驗方法和步驟測試樣品：可控硅〔P1N1P2N2〕磨角：用石蠟把硅薄片固定在磨角器的斜面上，安裝好磨角器放在細的金剛粉上研磨〔20-30分鐘11-5度之間。1磨角示意圖顯結(jié)〔2〕N型染色劑: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。參加HFHF過量容易引起反響加速，反響速度不易掌握，使硫酸過多會引起界面不整齊，測量不易測準。用的電化學原理，銅離子在陰極〔N區(qū)供給電子〕得到電子復原成銅，呈現(xiàn)紅色，在P區(qū)反響弱，顏色淺或無反響。P型染色劑：滴濃硝酸HF〔48%〕于P-N結(jié)上并加強光照，P區(qū)上產(chǎn)生大量氣泡，PN結(jié)消滅明暗色差，分界限平坦清楚。2染色后顯結(jié)圖〔顯微鏡的鏡筒與斜面垂直時到結(jié)深x：jsinxjL實際試驗中，取下硅片測量讀數(shù)時，在顯微鏡中所觀看到的僅僅是集中層斜面L的投影〔由于顯微鏡的鏡筒與斜面不垂直，與硅平面垂直，因此測量公式應為：x L”tgj1.數(shù)據(jù)記錄1.數(shù)據(jù)記錄染色劑類型N型染色劑P型染色劑xj斜面總長度耗盡層寬度2.PN結(jié)反響結(jié)果N型染色劑： P型染色劑：五、 思考題為什么有時候只能顯示可控硅的一個N結(jié)〔即，無？為什么耗盡層不會被染色？試驗試驗9硅光敏二極管性能初測預習報告試驗調(diào)研5：硅平面器件性能表征調(diào)研試驗報告一、光敏二極管性簡介PN結(jié)型光敏二極管同一般二極管一樣，也是PN構(gòu)造造，只是結(jié)面積較大，結(jié)深較淺，PN結(jié)的耗盡區(qū)中進展光電轉(zhuǎn)換，大的結(jié)面積增加了有效光面積，提高了光電轉(zhuǎn)換效率。測弱光電信號時，必需考慮用暗電流小的管子。光敏二極管有肯定光譜響應范圍，并對某波長的光有最高的響應靈敏度〔峰值波長。部電路電阻的乘積。響應靈敏度測試原理：用各種波長不同的單色光分別照耀太陽能電池板，由于光子能量，放射吸取特性，光生載流子的收集效率等的不同，產(chǎn)生不同的短路電流，以所測得的短路電流密度和輻照度之比，即單位輻照度產(chǎn)生的短路電流密度，與波長的函數(shù)關(guān)系來測定確定光譜響應，以最大值歸一化可測得相對光譜響應。確定光譜響應光源局部承受嚴格定標的激光器和確定輻射計。二、主要參數(shù)特性①最高反向工作電壓VRM:是指光敏二極管在無光照的條件下，反向漏電流不大于0.1μA時所能承受的最高反向電壓值。D②暗電流I:D光敏二極管的性能越穩(wěn)定，檢測弱光的力量越強。③光電流I:是指光敏二極管在受到肯定光照時，在最高反向工作電壓下產(chǎn)生的電流。其L測量的一般條件是:2856K10001x。④光電靈敏度Sn:它是反映光敏二極管對光敏感程度的一個參數(shù)，用在每微瓦的入射光能量下所產(chǎn)生的光電流來表示，單位為μA/μW。⑤響應時間Tζ:光敏二極管將光信號轉(zhuǎn)化為電信號所需要的時間。響應時間越短，說明光敏二極管的工作頻率越高。⑥正向壓降V

:是指光敏二極管中通過肯定的正向電流時，它兩端產(chǎn)生的壓降。F⑦結(jié)電容Cj:指光敏