电子科学与技术专业生产实习光电二极管光电池原理及步骤

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1、综合实验(微电子学)《硅平面器件制作及性能表征》教学指导书陈炳若戴锋2005.12《硅平面器件制作及性能表征》教学大纲一．实验目的微电子技术的进步，给社会和经济的发展注入了巨大的活力。微电子学是一门实践性很强的学科，本实验目的是：经过《电子材料》、《半导体物理》、《半导体器件原理》、《半导体集成电路》、《微电子技术实践》等课程的学习，学生在具备一定专业理论的基础上，通过相关的实验课程，对以硅平面工艺为代表的半导体器件的制作过程以及材料、器件的性能及表征方法有比较全面的了解，并在实验过程中训练基本的实验技能，培养分析和解决问题的能力。二．实验要求硅PN结是双极器件

2、的基本单元，PN结的制作过程基本能反映硅平面器件的全部核心工艺，双极晶体管和集成电路都是由PN结衍生出来的。另外，考虑到课程学时数的限制，拟选取硅PN结光电二极管和太阳电池的制作为硅平面器件制作的实验对象，要求学生：w了解并掌握硅PN结光电二极管和太阳电池的材料参数与器件特性的关系、器件制作的工艺流程及工艺条件的设计，完成硅PN结光电二极管和太阳电池的制作；w了解并掌握相关的硅材料及器件的性能参数及表征方法；w认真完成实验报告，并进行成品率考核，培养学生的责任感和成就感。三．实验大纲114《硅平面器件制作及性能表征》由两大部分组成，一是硅平面器件的制作，二是材料

3、与器件性能表征，各36学时，完成的全部内容共需72学时。但考虑到器件制作过程中工艺监控所需要的基本实验技能，硅平面器件制作中必须加做几个性能表征实验，共需54学时，学生可根据实验课程学时数的安排，选作部分或全部。w硅平面器件制作(54学时)，具体要完成：选用不同衬底材料，制作PN结光电二极管和太阳电池硅材料参数的设计2学时制作工艺参数的设计2学时硅平面工艺的全部前道工序30学时硅平面工艺的辅助工艺2学时并加做以下实验三、四、五和九。w材料与器件性能表征（36学时），具体要完成：实验一.双极型晶体管特性的测量与分析4学时实验二.场效应晶体管特性的测量与分析4学时实

4、验三.硅光电器件管芯特性的测量与分析4学时实验四.硅材料电阻率及扩散薄层电阻的测量4学时实验五.硅光电池光照特性的测量与分析4学时实验六.功率晶体管热参数的测量4学时实验七.硅光电器件光谱响应特性的测量4学时实验八.单晶体的激光定向及材料缺陷的显示与观察4学时实验九.用椭偏仪测量透明介质薄膜的厚度和折射率4学时114四.教材与参考书教材：[1]半导体实验教程（第1版）天津大学出版社，郑云光，1989年。[2]光敏感器件及其应用（第1版）科学出版社，齐丕智,1987年。参考书：[1]半导体专业实验，讲义，鄢和平陈伟秀，1984年。[2]半导体器件工艺原理（第1版）

5、，人民教育出版社，厦门大学，1977年。五.考核方式实验报告、动手能力的课堂考核。第一部分硅平面器件制作(54学时)实验要求PN结是结型器件的核心，PN结的制作几乎包括了硅平面器件的所有基本工艺过程，综合考虑本教学实习基地的工作基础、学时数及教学实习基地承受能力的限制，本实验要求完成：1.完成硅PN结光电二极管(PD)的工艺条件设计与制作的前道工序；2.完成单晶硅太阳能电池(PV)的工艺条件设计与制作的前道工序；3.学习并完成与制作工艺相关的监控测试和PD、PV芯片性能的测试；相关实验包括:114用椭偏仪测量二氧化硅层厚度和折射率、硅材料电阻率及扩散薄层电阻的测

6、量、导电类型的判断、硅光敏器件管芯特性的测量与分析、硅光电池光照特性的测量与分析。4．以科研小论文形式完成实验报告，实验报告要求包括详细的工艺流程、工艺条件及工艺条件的设计（依据）、实验结果（含成品率）、问题与分析。目录1．工艺流程2．基本工艺原理3．光电器件的基础理论一.工艺流程p—n结光电二极管和太阳电池的核心都是一个p—n结，其制作的主要工艺流程如下：1．硅光电二极管：N型、（111）面硅衬底材料[测衬底的材料电阻率]—清洗、氧化[测二氧化硅层的厚度和折射率]—光刻扩散区—清洗、预淀积（预扩）、再分布（主扩）[测扩散层的方块电阻]—磨片、清洗[衬底材料导电

7、类型的判断]—磷吸杂—光刻引线孔—清洗、蒸铝电极—反刻铝电极—蒸金—初测[逐个测管芯的光电流、暗电流、击穿电压，判断优劣、统计成品率]—后道2．硅太阳电池：N型（或P型）（100）面硅衬底材料[测衬底的材料电阻率]—表面处理、制绒面—清洗、氧化[测二氧化硅层的厚度和折射率]—光刻扩散区—清洗、预淀积（预扩）、再分布（主扩）[测扩散层的方块电阻]—磨片、清洗[衬底材料导电类型的判断]—磷吸杂—光刻引线孔—清洗、蒸铝电极—反刻铝电极—涂银浆—初测[逐个测管芯的短路电流、开路电压，并与已知的商品硅太阳电池相比较，判断优劣、统计成品率]—后道114二.基本工艺原理（一）

8、氧化1.氧化层的作用：（