《半导体器件物理》课程实验教学大纲

《半导体器件物理》课程实验大纲

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实验课，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掌握半导体材料和器件的一些基本物理参数和物理性质的测试方法以及清洗、氧化、扩散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基础和实际操作技能。

培养学生实事求通过实验培养学生对半导体器件制造工艺的实验研究能力，
是、严谨的科学作风，培养学生的实际动手能力，提高实验技能。其具体要求如下：
1.了解微电子相关的一些设备的功能和使用方法，并能够操作。

2.通过亲自动手操作提高理论与实践相结合的能力，提高理论学习的主动性。3.了解半导体器件制造的基本工艺流程。

二、实验项目、内容、要求及学时分配
实验一用晶体管特性图示仪测量晶体管的特性参数
实验目的或实验原理
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； 实验内容
测量共发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。

实验主要仪器设备及材料
晶体管特性图示仪:XJ4810A型，NPN和PNP晶体管。

实验二四探针法测量电阻率
实验目的或实验原理
掌握四探针法测量电阻率的基本原理和方法，以及具有各种几何形状样品的修正；分析影响测量结果的各种因素。

实验内容
1.测量单晶硅样品的电阻率；
2.测量扩散薄层的方块电阻；
3.测量探针间距S及样品的尺寸；
4.对测量结果进行必要的修正。

实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。

实验三P—N导电类型鉴别
实验目的或实验原理
1.了解热电动势（也称冷热探针法）和整流法的工作原理；2.分别采用热电动势和整流法来判断硅片的导电类型。

实验内容
1.采用整流法来判断硅片的导电类型；
2.采用热电动势法来判断硅片的导电类型。

实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。

实验四用光电导衰退法测量硅单晶中少数载流子的寿命τ
实验目的或实验原理
了解光生伏特效应；正确连接各实验仪器，掌握少子寿命τ测试原理和方法。

实验内容
1.用光电导衰退法测量硅单晶中少数载流子的寿命τ。

实验主要仪器设备及材料
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。

实验五MOS结构的高频C-V特性测量
实验目的或实验原理
了解MOS结构的C-V特性；学会用高频C-V关系测量确定氧化层厚度，衬底掺杂浓度以及Si/SiO2界面附近的电荷密度。

实验内容
1.测量MOS结构的高频C-V特性曲线。

2.通过数据确定氧化层厚度，衬底掺杂浓度以及Si/SiO2界面附近的电荷密度。

实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。

实验六变温霍尔效应测量半导体的电学特性
实验目的或实验原理
了解霍尔效应的基本原理；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。

实验内容
1.常温下测量样品的霍尔系数和电导率；
2.变温下测量样品的霍尔系数和电导率；
3.确定半导体载流子浓度和迁移率。

实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。

实验七清洗
实验目的或实验原理
了解清洗在微电子工艺中的意义和重要性；掌握清洗原理；掌握硅衬底/常用器具与金属的清洗方法；能够操作。

实验内容
1.衬底的清洗；
2.常用器具与金属的清洗。

实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。

实验八热氧化方法生长二氧化硅
实验目的或实验原理
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结构和性质；了解热氧化方法制备二氧化硅薄膜设备的结构、工作原理、操作规程；掌握热氧化方法制备二氧化硅薄膜的工艺。

实验内容
1.硅片的清洗处理；

2.确定炉温，使炉温上升到所设定的温度；
3.采用热氧化方法在单晶硅衬底上生长二氧化硅；
4.取出硅片，观察硅衬底表面二氧化硅薄膜的表面情况，测量二氧化硅的厚度，分析影响薄膜质量的因素。

实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、1号和2号清洗液、单晶硅片、氧气等。

实验九杂质的热扩散
实验目的或实验原理
了解扩散在微电子工艺中的重要作用；了解杂质扩散的几种方式；了解热扩散设备的结构、工作原理、操作规程；掌握热扩散方法进行杂质扩散的原理；掌握热扩散的工艺。

实验内容
1.硅片的清洗处理；
2.确定炉温，使炉温上升到所设定的温度；
3.N型杂质（磷）的热扩散；
4.扩散电阻的测量。

实验主要仪器设备及材料
纯水机、超声波清洗机、扩散炉；酒精、1号和2号清洗液、石英舟、石英钩；磷源、硅片。

实验十溅射薄膜淀积
实验目的或实验原理

了解真空的获得、制备和测量的一般知识；了解超高真空磁控溅射设备的结构、工作原理、操作规程；掌握TiO2薄膜制备的工艺。

实验内容
1.硅片的清洗处理；
2.真空的获得与测量；
3.TiO2薄膜的溅射沉积。

实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Ti靶、O2、氩气等。

实验十一PECVD制备薄膜材料
实验目的或实验原理
；学了解PECVD制备薄膜的基本原理，掌握PECVD设备的结构和操作规程会利用PECVD制备碳薄膜材料。

实验内容
1.衬底的清洗和预处理；
2.掌握PECVD设备的结构和操作规程；
3.操作PECVD进行薄膜的制备。

实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。

实验十二P-N结结深的测量
实验目的或实验原理

了解P-N结结深的各种测量方法和原理，掌握用磨角和染色法测量P-N结的结深的方法。

实验内容
1.用磨角器磨角；
2.对磨角过的样品进行清洗和染色；
3.在显微镜下对染色过的样品进行测量。

实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、、硫酸铜HF、样品等。

说明：实验性质选项（验证、演示、综合），备注选项（必开、选开） 三、考核方式及成绩评定
本课程考核办法分为三部分：实验预习（20%）、实验操作（30%）和实验报告（50%）；成绩评定分为五等：优、良、中、及格、不及格。

四、实验指导书、教材及主要参考书
1.《半导体器件物理实验讲义》,自编教材
2.Donald A.Neamen,赵毅强等译.《半导体物理与器件》，2005
3.[美]A.S.格罗夫编,齐健译.《半导体器件物理与工艺》.科学出版社，1976六、其他说明
实验器材和配置在实验内容中已注明。

执笔人：洪云 教研室审核： 二级学院审批：