微電子參考實(shí)驗(yàn)報(bào)告

1硅片氧化層性能測(cè)試預(yù)習(xí)報(bào)告試驗(yàn)調(diào)研1：型氧化工藝調(diào)研試驗(yàn)報(bào)告氧化層性能測(cè)試質(zhì)量要求:二氧化硅薄膜質(zhì)量好壞，對(duì)器件的成品率和性能影響很大。因此要求薄膜外表無斑點(diǎn)、裂紋、白霧、發(fā)花和針孔等缺陷。厚度到達(dá)規(guī)定指標(biāo)并保持均勻，構(gòu)造致密。對(duì)薄膜中可動(dòng)帶電離子，特別是鈉離子的含量要有明確的要求。檢驗(yàn)方法厚度的檢查測(cè)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(yù)法，電容電壓法，還有精度高達(dá)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?huì)呈現(xiàn)出不同顏色的干預(yù)顏色這一現(xiàn)象顏色氧化層厚度〔?！郴?00黃褐300藍(lán)800紫1000275046506500深藍(lán)1500300049006800綠1850330052007200黃2100370056007500橙225040006000紅250043506250雙光干預(yù)法[測(cè)試儀器與裝置]1—白織燈2—聚光鏡3—濾光片4—準(zhǔn)直物鏡5—分光板6—補(bǔ)償板7、8—顯微物鏡M—被測(cè)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(cè)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(chǎng)光闌[試驗(yàn)原理]工后，工件外表的微觀不平度很小，實(shí)際上工件外表存在很多極細(xì)的“溝槽先通過顯微系統(tǒng)將“溝槽”放大，然后利用干預(yù)原理再將微觀不平度顯示出來。常用的干預(yù)顯微鏡是以邁克耳遜干預(yù)儀為原型的雙物鏡干預(yù)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(huì)聚在被測(cè)工件外表M2

上，M2

7的焦面重合。由M2759121111912可以看到被測(cè)外表M2

清楚的象。568M1

上，M1

8M返回的光束也會(huì)聚在測(cè)微目鏡的分劃11M、M

返回的1 1 2121013可將干預(yù)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(dú)觀看被測(cè)外表。此時(shí)，儀器相當(dāng)于金相顯微鏡。在邁克耳遜干預(yù)儀中，只要某一光程差發(fā)生變化，就要引起干預(yù)場(chǎng)中條紋移動(dòng)，光程差每轉(zhuǎn)變半個(gè)波長(zhǎng)(2)，則干預(yù)條紋移動(dòng)一個(gè)條紋間距。因此，在干預(yù)顯微鏡中。以此條紋為“分劃板”(其格值2)來測(cè)量比較由于被測(cè)外表的微觀不平度所引起的干預(yù)條紋中的不平直的局部。M、M是兩個(gè)不嚴(yán)格垂直的抱負(fù)平面，則得到等厚干預(yù)直線條紋。假設(shè)外表M上有1 2 2溝槽，干預(yù)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(yù)條紋曲折量，e為條紋的間距。假設(shè)用白光照明，e是指兩根接近黑色的干預(yù)條紋中心間的距離。這時(shí)λ550nm。外表溝槽及干預(yù)條紋的外形

薄膜與其干預(yù)條紋的外形假設(shè)被測(cè)件的局部外表鍍有厚度為he和因鍍了膜而引起的干預(yù)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(yù)法設(shè)備簡(jiǎn)潔，只需一臺(tái)單色光源和一臺(tái)一般干預(yù)顯微鏡。操作簡(jiǎn)便，但不宜用于測(cè)試太薄的氧化膜，因此誤差較大。一般要求被測(cè)氧化膜大于2023埃。通過雙光干預(yù)法驗(yàn)證氧化層時(shí)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(cè)試用酒精、乙醚混合液擦凈硅毛片面待用。將被測(cè)件放到載物臺(tái)上，應(yīng)使被測(cè)外表對(duì)下對(duì)著物鏡。經(jīng)變壓器接通照明系統(tǒng)電源，假設(shè)視場(chǎng)太亮或太暗，可調(diào)整變壓器上旋鈕，直到亮度適當(dāng)為止。順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)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(cè)外表清楚的象〔如加工痕跡等。逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)手輪〔箭頭水平，從目鏡中應(yīng)看到干預(yù)條紋。假設(shè)換用白光照明，應(yīng)能看到彩色干預(yù)條紋。否則微轉(zhuǎn)手輪6進(jìn)展細(xì)調(diào)，直至調(diào)出干預(yù)條紋為止。旋轉(zhuǎn)手輪4以便于測(cè)量。用目視估測(cè)方法，測(cè)量工件外表粗糙度。通過目鏡觀看干預(yù)條紋，估測(cè)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(cè)件的外表粗糙度級(jí)別。條紋彎曲量與外表粗糙度比照表?xiàng)l紋彎曲量條紋彎曲量He16~1 16 3~123 ~1.3231.3~2.6粗糙度等級(jí)Ra0.010Ra0.012Ra0.025Ra0.050Ra0.100測(cè)量薄膜厚度利用測(cè)定氧化膜臺(tái)階上的干預(yù)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(hù)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(hù)住的氧化膜。然后利用有機(jī)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(dòng)載物臺(tái)微動(dòng)手輪2，將薄膜的待測(cè)部位移至視場(chǎng)之中。這時(shí)應(yīng)看到兩組直線狀干預(yù)條紋。利用測(cè)微目鏡測(cè)得eH，求出鍍膜層的厚度。假設(shè)H>e，應(yīng)先用白光干預(yù)條紋確定同級(jí)干預(yù)條紋移動(dòng)的或許位置，再用單色光的干預(yù)條紋準(zhǔn)確測(cè)定h。[試驗(yàn)結(jié)果]分三小組。每小組測(cè)量三種工藝條件下生長(zhǎng)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(zhǔn)值=〔h1+h2+h3〕/3，計(jì)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(yù)法e H h

h校準(zhǔn)值偏差〔%〕1100h2-tC值，匯總?cè)〗MC值后求平均值作為校準(zhǔn)值=th2測(cè)試值氧化速率常數(shù)Cth2測(cè)試值氧化速率常數(shù)C校準(zhǔn)值偏差〔%〕[思考題]干預(yù)顯微鏡的工作原理及特點(diǎn)是什么？干預(yù)顯微鏡中的“分劃板”是怎樣形成的？它的作用是什么？試驗(yàn)試驗(yàn)2報(bào)告：光刻工藝預(yù)習(xí)報(bào)告試驗(yàn)調(diào)研2：型的光刻工藝調(diào)研試驗(yàn)報(bào)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(jiān)膜腐蝕去膠工藝條件及工藝條件的設(shè)計(jì)〔依據(jù)〕如何對(duì)準(zhǔn)圖形？如何掌握光刻膠的厚度？如何提高顯影質(zhì)量？曝光時(shí)間的選擇？腐蝕液中需留意的問題？試驗(yàn)結(jié)果一次光刻的過程的圖形光刻后圖形〔注明顏色〕習(xí)題一次光刻的作用？為何光刻間選用黃色燈？正膠和負(fù)膠的區(qū)分？試驗(yàn)試驗(yàn)3、4報(bào)告：磷集中和磷氧化工藝預(yù)習(xí)報(bào)告試驗(yàn)調(diào)研3：有關(guān)型液相集中工藝調(diào)研試驗(yàn)報(bào)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(shè)計(jì)〔依據(jù)〕為何分別設(shè)置兩號(hào)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(shè)計(jì)需考慮哪些因素？試驗(yàn)測(cè)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(kuò)結(jié)深依據(jù)附圖，理論上計(jì)算本試驗(yàn)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(xí)題何謂恒定源集中和限定源集中？它們和預(yù)擴(kuò)、主擴(kuò)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(qǐng)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(zhǎng)速率和哪些因素有關(guān)？試驗(yàn)試驗(yàn)5、6報(bào)告：硼集中和硼氧化工藝預(yù)習(xí)報(bào)告試驗(yàn)調(diào)研3：有關(guān)型液相集中工藝調(diào)研試驗(yàn)報(bào)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(shè)置兩號(hào)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(shè)計(jì)需考慮哪些因素？試驗(yàn)測(cè)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(kuò)結(jié)深依據(jù)附圖，理論上計(jì)算本試驗(yàn)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(xí)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(qǐng)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(zhǎng)速率和哪些因素有關(guān)？7蒸發(fā)工藝預(yù)習(xí)報(bào)告4：金屬膜的沉積工藝調(diào)研試驗(yàn)報(bào)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(shí)間的因素：試驗(yàn)結(jié)果與測(cè)試〔〕習(xí)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(diǎn)比較？維持泵的作用？電子束蒸發(fā)的優(yōu)缺點(diǎn)？結(jié)合圖示說明電子束e型電子槍的工作原理和優(yōu)點(diǎn)。8磨角染色法測(cè)試P-N結(jié)結(jié)深一、 試驗(yàn)?zāi)康模毫私饽ソ侨旧ǖ臏y(cè)量方法，并計(jì)算P-N結(jié)結(jié)深二、 試驗(yàn)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(shí)別出P區(qū)和NCu化學(xué)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(fù)的一邊，即N型區(qū)。當(dāng)光照時(shí)，將產(chǎn)生電子空穴對(duì)。在PN結(jié)兩端的少子將集中到達(dá)勢(shì)壘邊界，并在內(nèi)建電場(chǎng)作用下通過PN結(jié)，導(dǎo)致NPPN結(jié)外表的溶液中，Cu離子被吸引到電位更負(fù)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(dāng)?shù)匕盐辗错憰r(shí)機(jī)，就能使N區(qū)鍍上銅，P區(qū)沒有。PHF〔48%〕P-N結(jié)上并加強(qiáng)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(yàn)方法和步驟測(cè)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(xì)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(huì)引起界面不整齊，測(cè)量不易測(cè)準(zhǔn)。用的電化學(xué)原理，銅離子在陰極〔N區(qū)供給電子〕得到電子復(fù)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(qiáng)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(shí)到結(jié)深x：jsinxjL實(shí)際試驗(yàn)中，取下硅片測(cè)量讀數(shù)時(shí)，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(cè)量公式應(yīng)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(zhǎng)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(shí)候只能顯示可控硅的一個(gè)N結(jié)〔即，無？為什么耗盡層不會(huì)被染色？試驗(yàn)試驗(yàn)9硅光敏二極管性能初測(cè)預(yù)習(xí)報(bào)告試驗(yàn)調(diào)研5：硅平面器件性能表征調(diào)研試驗(yàn)報(bào)告一、光敏二極管性簡(jiǎn)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(jìn)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(cè)弱光電信號(hào)時(shí)，必需考慮用暗電流小的管子。光敏二極管有肯定光譜響應(yīng)范圍，并對(duì)某波長(zhǎng)的光有最高的響應(yīng)靈敏度〔峰值波長(zhǎng)。部電路電阻的乘積。響應(yīng)靈敏度測(cè)試原理：用各種波長(zhǎng)不同的單色光分別照耀太陽(yáng)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(cè)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(zhǎng)的函數(shù)關(guān)系來測(cè)定確定光譜響應(yīng)，以最大值歸一化可測(cè)得相對(duì)光譜響應(yīng)。確定光譜響應(yīng)光源局部承受嚴(yán)格定標(biāo)的激光器和確定輻射計(jì)。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(shí)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(cè)弱光的力量越強(qiáng)。③光電流I:是指光敏二極管在受到肯定光照時(shí)，在最高反向工作電壓下產(chǎn)生的電流。其L測(cè)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(duì)光敏感程度的一個(gè)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(yīng)時(shí)間Tζ:光敏二極管將光信號(hào)轉(zhuǎn)化為電信號(hào)所需要的時(shí)間。響應(yīng)時(shí)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(shí)，它兩端產(chǎn)生的壓降。F⑦結(jié)電容Cj:指光敏