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內容簡介

　　《半導體工藝與測試實驗》主要內容包括半導體工藝的6個主要單項實驗、半導體材料特性錶徵與器件測試實驗、工藝和器件特性仿真實驗。並通過綜閤流程實驗整閤各單項實驗知識和技能，著重培養學生的半導體器件的綜閤設計能力。

目錄

前言
第1章緒論
1.1實驗目的
1.2實驗要求
1.3潔淨室簡介
1.4實驗室安全與注意事項
第2章半導體工藝實驗
2.1光掩模版介紹
2.2工藝流程介紹
2.3矽片清洗實驗
2.4熱氧化工藝實驗
2.5光刻工藝實驗
2.6濕法刻蝕工藝實驗
2.7磷擴散工藝實驗
2.8金屬蒸鍍工藝實驗
第3章半導體材料與器件特性錶徵實驗
3.1高頻光電導衰減法測量矽單晶少子壽命實驗
3.2四探針法測量矽片電阻率與雜質濃度實驗
3.3半導體材料的霍爾效應測量實驗
3.4pn結的電容-電壓（C-V）特性測試實驗
3.5雙極型晶體管的直流參數測試實驗
3.6薄膜晶體管器件電學特性測試實驗
3.7MOS結構的Si-SiO2界麵態密度分布測量實驗
第4章綜閤實驗
4.1半導體仿真工具SILVACO TCAD介紹
4.2工藝仿真的基本操作
4.3PMOS器件工藝仿真實驗
4.4半導體器件物理特性仿真
4.5半導體器件設計實驗
4.6半導體器件製備和特性測試實驗
參考文獻

精彩書摘

　　第1章緒論
　　半導體工藝與測試實驗是微電子學專業的基礎課程，圍繞半導體材料、器件、工藝等環節開設.根據微電子學專業的培養目標，實驗教學將為學生在電子器件領域從事工程技術工作和科學研究提供係統的實踐訓練.學生在實驗的學習過程中，要有意識地提高科學實驗素養，具有強烈的求知欲望、嚴謹的科學態度以及勇於探索的鑽研精神.本章是實驗的預備知識，內容安排如下： 1-1節和1-2節闡述本實驗課程中兩大部分實驗的目的與要求；1-3節介紹潔淨實驗室的環境；1-4節提齣學生進入實驗室學習的安全與注意事項.1-1實 驗 目 的隨著科學技術的發展，社會對大學生的素質要求也不斷提高，微電子學專業的學生不但要掌握集成電路的基本理論知識，而且還要掌握基本的實驗技能，並具有一定的科學研究能力.
　　半導體工藝與測試實驗是一門實踐性、技術性較強的專業實驗課，是微電子學專業教學內容必不可少的一部分.同時也是理論教學的深化和補充，鞏固和加深學生對所學的半導體材料、半導體物理、半導體器件、集成電路原理和微加工技術等專業課程的理解，進一步鞏固相關理論知識，為從事電子器件設計與製造打下良好的基礎.本課程通過半導體工藝實驗，加深學生對整個半導體器件製造工藝的瞭解，培養學生的動手能力和半導體器件工藝流程設計的能力，並提高學生獨立分析問題、解決問題的能力；通過半導體材料與器件特性錶徵實驗，使對半導體材料性能參數、半導體錶麵及界麵態的測量、半導體器件電學參數的觀測等實驗手段有較深入的認識，瞭解和掌握有關半導體材料和器件特性檢測方麵的基本方法和實驗手段，提高學生的實驗技能；通過綜閤實驗，利用TCAD(Technology Computer Aided Design)仿真軟件對工藝和器件進行仿真、設計，擴展對實驗局限性的認識，探討現代工藝和器件的主要改進方嚮.最後從器件設計、集成製備、錶徵檢測等方麵完成半導體器件項目的流程綜閤訓練，著重培養學生的綜閤設計和創新能力.
　　1-2實驗要求
　　1-2-1實驗預習要求
　　實驗前應仔細閱讀實驗教材和參考資料，熟悉儀器設備的說明書，瞭解相關的理論知識.明確實驗目的、實驗原理、實驗內容和注意事項，按要求做好預習報告，知道實驗該做什麼，怎麼做，大概會齣現如何的結果.
　　1-2-2實驗過程要求
　　實驗過程中，要嚴格遵守實驗室有關規章製度，正確操作和使用儀器設備.實驗安全問題十分重要，學生應按照不同實驗的要求，佩戴好個人的防護，同時也要注意用電、用氣、熱輻射、化學腐蝕等安全問題.每個實驗儀器都有具體的指示牌，標明瞭儀器的正確操作步驟和最重要的注意事項，需要仔細閱讀.實驗時，需要填寫實驗記錄錶，把測量的原始數據記錄下來，同時實驗過程中遇到問題，也需要記錄下來，與老師共同尋求解決方案，最後要附在實驗報告裏.實驗結束後，要把儀器設備恢復到初始狀態，把有關的實驗用品整理好纔能離開，如有儀器設備損壞，須及時報告老師.
　　1-2-3實驗報告要求
　　實驗報告應簡單明瞭，語言通順，圖錶規範完整.實驗報告內容應包括：實驗原理簡述、實驗步驟、實驗數據（實驗原始記錄錶）、實驗結果分析（含圖錶）、實驗討論和思考題.按時提交實驗報告.
　　1-2-4實驗完成後要求
　　實驗課程完成後學生在知識結構和實驗技能方麵應達到以下要求：（1） 對整個集成電路工藝流程、半導體材料與器件特性錶徵方法有一個比較全麵的瞭解.（2） 能夠熟練掌握常見的半導體工藝設備和測試儀器，進一步鞏固和加深對集成電路器件的理解，綜閤運用所學知識提高獨立設計集成電路器件的能力.（3） 能根據實驗要求熟練查閱手冊及有關的參考資料，通過獨立思考，深入鑽研有關問題，培養自己獨立分析問題、解決問題的能力，具有一定的創新能力.（4） 準確分析實驗結果，認真撰寫實驗報告及設計報告，要求文理通順、說理清楚、立論準確.（5） 通過完成綜閤實驗，培養學生獨立解決實際問題的能力，提高學生的科研素質與創新意識.
　　1-3潔淨室簡介
　　半導體器件製造必須要在一個潔淨無汙染的環境中進行，基本原則是要有一個封閉的空間，由非汙染物建造，並能提供潔淨的空氣，還包括可以防止由外界或操作人員帶入的意外汙染.潔淨室是指能將一定空間範圍內的空氣中的微粒子、有害空氣、細菌等汙染物排除，並將室內溫度、潔淨度、室內壓力、氣流速度與氣流分布、噪音振動及照明、靜電等控製在某一需求範圍內而特彆設計的房間.也即是不論外在空氣條件如何變化，其室內均能具有維持原先所設定要求的潔淨度、溫濕度及壓力等性能特性.按照國際慣例，無塵淨化級彆主要是根據每立方米空氣中粒子直徑大於劃分標準的粒子數量來規定的.也就是說所謂無塵並非百分之百沒有一點灰塵，而是控製在一個非常微量的單位級彆上.當然這個標準中符閤灰塵標準的顆粒相對於我們常見的灰塵已經是小得微乎其微，但是對於半導體製造而言，哪怕是一點點的灰塵都會産生非常大的負麵影響，所以在半導體器件生産上，無塵是必然的要求.
　　每立方米將小於0-3μm粒徑的微塵數量控製在3500個以下，就達到瞭國際無塵標準的A級.目前應用在芯片級生産加工的無塵標準對於灰塵的要求高於A級，這樣的高標準主要被應用在一些等級較高的芯片生産上.5μm及以下的微塵數量被嚴格控製在每立方米1000個以內，這也就是業內俗稱的1K級彆.目前，一般半導體工藝潔淨實驗室主要由以下幾個功能區組成：更衣區、風淋室、純水間、空調機房和工藝實驗工作區.更衣區作為潔淨室與外界的緩衝部分，用於放置潔淨服.工作人員必須在此區域更換潔淨服，進入潔淨室的物品也必須在此清潔.風淋室是連接潔淨室和更衣區的部分，工作人員進入風淋室，高速流動的空氣可以吹落潔淨服外麵的顆粒.
　　風淋室采用互鎖係統，可以防止前後門同時打開.工藝實驗工作區是器件製造的主要場地，迴風空氣經過一係列過濾器，以均勻平行的方式流齣，為潔淨室提供潔淨的空氣，使之達到相應的潔淨級彆.為瞭維持潔淨室的高潔淨度，除瞭建立一個完整的空氣循環係統外，日常對其維護是很重要的.潔淨室的汙染源來自於工作人員、儀器、實驗用品（實驗材料、化學藥品等），其中工作人員是最大的汙染源，即使一個經過風淋的工作人員，當他坐著的時候，每秒鍾也可釋放10萬到100萬個顆粒，活動的時候，就會釋放得更多.因此，進入潔淨室，工作人員要把身體的每個部位罩住，也就是從頭到腳都要在潔淨服裏麵.
　　1-4實驗室安全與注意事項
　　實驗室是進行科學研究和實踐的地方，有大量的儀器設備、實驗材料和特殊的實驗環境.各類實驗室裝備不同，實驗環境要求也不同.學生進入實驗室學習一定要養成良好的實驗習慣，嚴格執行實驗室給齣的各項具體的操作規程和安全防護規則，確保人身安全和儀器安全.在半導體製造和器件測試的過程中，也存在著廣泛的安全隱患，如化學溶液（腐蝕或有毒）、壓縮氣體、高溫、高壓電、輻射、機械危險等.特彆是進入潔淨室前，必須學習如何使用這些材料和儀器，瞭解相關的安全準則.
　　1-4-1化學溶液使用
　　安全工藝實驗的潔淨室內要用到大量的化學溶液，如酸類藥品（濃硫酸、濃鹽酸、濃硝酸、氫氟酸、濃磷酸、醋酸）、堿類藥品（氫氧化鈉、氫氧化鉀、TMAH、氨水）和有機藥品（甲苯、丙酮、乙醇、異丙醇），要正確安全使用這些化學藥品，以及學習一些急救措施.使用化學試劑前，要先看清楚標簽和注意事項，或者查閱相關的安全資料，查明是否會對人體造成傷害，藥品使用完畢要放迴原位.特彆關注以下的操作規範：（1） 使用強酸和堿類藥品前，應戴上耐酸堿手套，穿上塑膠圍裙，並戴上防護麵罩；（2） 使用有機藥品時，應戴上乳膠手套，並戴上防護麵罩；（3） 在配置濃硫酸溶液時，濃硫酸應最後緩慢加入水溶液中，並用石英棒不斷的攪動，絕對禁止把水溶液倒入濃硫酸中，以免飛濺傷人；(4) 使用氫氟酸時，務必使用塑料容器，嚴禁使用玻璃容器；氫氟酸溶液使用完畢後，應把殘液倒入廢棄氫氟酸桶內，嚴禁直接倒入下水管道.酸廢液需稀釋後方可倒入酸堿腐蝕槽內（氫氟酸廢液除外），切不可任意傾倒，更不可與有機溶液混閤.尤其是濃硫酸廢液需稀釋後並等溶液完全冷卻，方可倒入酸堿腐蝕槽內；堿廢液需稀釋後方可倒入酸堿腐蝕槽內，切不可任意傾倒，更不可與有機溶液混閤.
　　若不慎接觸到化學有毒溶液，以下介紹一些緊急處理方法：(1) 皮膚或眼睛接觸濃硫酸切忌用水衝洗，先用棉布吸取濃硫酸，再用大量水衝洗，接著用3%～5%的碳酸氫鈉溶液中和，最後用水清洗；(2) 皮膚接觸氫氟酸時，先用大量清水衝洗較長時間，直至傷口錶麵發紅，然後用3%～5%的碳酸氫鈉溶液洗，再以甘油和氧化鎂（2∶1）懸浮劑塗抹，最後用消毒紗布包紮；（3） 眼睛接觸氫氟酸時，應先用大量水衝洗，再用3%～5%的碳酸氫鈉溶液清洗；(4) 皮膚或眼睛接觸濃鹽酸、濃硝酸、濃磷酸或醋酸時，應先用大量水衝洗，再用3%～5%的碳酸氫鈉溶液清洗；(5) 皮膚或眼睛接觸堿類藥品應先用大量水衝洗，再用2%的乙酸溶液清洗；(6) 皮膚接觸有機藥品時，應用清水和肥皂水徹底衝洗；(7) 眼睛接觸有機藥品時，提起眼瞼，用流動清水或生理鹽水衝洗.
　　此外還要注意其他安全事項：（1） 在傾注或加熱溶液時，不要俯視容器，以防濺在臉上或皮膚上；(2) 使用藥品時，應在通風櫥中完成.加熱液體時，或超聲有機溶液時，應關閉好櫥櫃門，以免液體飛濺傷人；（3） 溶液配置完畢後，應在容器上貼上標簽，注明所配置溶液的名稱；（4） 在工作時，應養成良好的工作姿勢，上身應避免前傾入通風櫥中，除避免危險外亦減少汙染機會；（5） 無論晶片處於清洗或腐蝕狀態，絕不可輕忽省略，擅自離開；（6） 化學藥品外泄時應立即嚮工作人員匯報，並作適當處理，若有撤離需要時應按照指示撤離.
　　1-4-2儀器使用安全
　　使用儀器前要先瞭解儀器的性能、配置和正確操作方法，嚴禁拆卸零件及附件，不能私自調整儀器的參數.曝光機使用時，應注意以下安全事項：1- 光刻膠不能在日常白光下打開，需要戴防護手套，避免與化學藥品直接接觸；2- 汞燈電源冷卻風機停轉或發生某種故障時禁止使用電源；3- 汞燈觸發時存在很高的電壓和電磁乾擾，務必注意人身安全和其他電子器件的乾擾；4- 在測量光強度和調整汞燈時，不要直視光源，要戴好防護眼鏡，以免紫外光灼傷眼睛；5- 汞燈燈泡飽含水銀，水銀是危險材料，應小心對待，汞燈光源運行中會達到較高溫度，要注意熱防護.氧化擴散爐運行時，爐內溫度可以達到1000℃，注意熱防護，避免直接觸碰爐體；矽片和擴散源送入爐體時，必須佩戴絕熱手套.電阻蒸發鍍膜機使用時，需要用到機械泵和分子泵抽真空，注意分子泵的使用安全，當分子泵高速鏇轉時，切勿觸碰.在搬運玻璃鍾罩的過程中，小心掉落破碎.1-4-3用電安全電氣設備與電纜要保證有良好的絕緣和接地，在帶電設備上操作時，決不能用金屬筆、金屬尺，或佩戴戒指、手錶.當手、腳或身體在有汗、水濕的情況下，不能觸碰電氣設備.對於一些高壓設備，操作過程中身體切勿觸碰儀器的電壓輸齣端，以防觸電.當忽然停電、停水時，應立刻切斷儀器設備的電源和水源開關，以防來電、來水時，因無人在場發生意外事故和水淹事故.
　　1-4-4用氣安全
　　打開氣瓶時，必須觀察流量計，以免因充氣過度使儀器損壞；氣體使用完畢，必須把氣瓶的總開關關閉.附錄《潔淨室安全衛生工作管理條例》(1) 進入潔淨室前，必須知會管理人員，並通過基本訓練；(2) 進入潔淨室嚴禁吸煙、飲食，除規定紙張和物品外，其他物品一概不得攜帶進入潔淨室，並嚴禁嬉鬧奔跑；(3) 進入潔淨室前，需在潔淨室外脫去外鞋，將鞋放置於鞋櫃內；(4) 進入風淋室前，需從更衣區的衣櫃中取齣潔淨服，依程序穿著潔淨服，把鞋子、帽子整理好，佩戴好手套和口罩；(5) 潔淨服穿好後，排隊通過風淋室，去除灰塵後纔能進入潔淨室；(6) 不論進入或離開潔淨室，須按規定在更衣區內穿脫潔淨服，不可在其他區域，尤其是不可在潔淨室內邊走邊脫；(7) 潔淨服應定期清洗，有破損、脫綫時，應及時換新；(8) 脫下潔淨服後必須把潔淨服疊好，放進衣櫃相應的位置；(9) 更衣區的衣櫃，除瞭放置潔淨服等規定物品外，不得放置其他物品；(10) 潔淨服等不得攜帶齣潔淨室，用畢放置於規定的地方；(11) 任何物品進入潔淨室前，必須用酒精擦拭乾淨；(
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前言/序言

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