《半导体测试实习》PPT课件

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1、半导体材料的性能检测张雯信息功能材料研究所26582474，60202474多晶硅原料硅单晶棒单晶硅线切割设备抛光硅片铸造多晶硅铸造多晶硅铸造多晶硅太阳能电池片太阳太阳能电池片集成电路片体材料：材料制备过程的实时检测，体材料基础性能检测，不同种类体材料的性能检测器件：制备过程的实时检测，最终产品的常规性能检测，不合格产品的性能检测性能检测一、性能检测基础二、性能检测的必要性三、性能检测的种类和方法四、体材料的性能检测一、性能检测基础1、什么是半导体材料2、半导体材料的特性3、性能检测的物理基础1、什么是半导体材料半导体材料（semiconducto

2、rmaterial）传统定义：导电能力介于导体与绝缘体之间的物质。半导体材料是一类具有半导体性能、可用来制作半导体器件和集成电的电子材料，其电导率在10-3～10-9欧姆/厘米范围内。纯度很高的半导体材料称为本征半导体，常温下其电阻率很高，是电的不良导体。主要的半导体材料1.元素半导体，第一代半导体材料。锗、硅、硒、硼、碲、锑等。2.化合物半导体，第二代半导体材料。由两种或两种以上的元素化合成的半导体材料。重要的有砷化镓、磷化锢、锑化铟、碳化硅、硫化镉及镓砷硅等。3.外延化合物半导体。第三代半导体材料。其他种类的半导体材料1.无定形半导体材料。非晶

3、硅、氧化物玻璃和非氧化物玻璃。这类材料具有良好的开关和记忆特性和很强的抗辐射能力，主要用来制造阈值开关、记忆开关和固体显示器件。2.有机半导体材料。已知的有机半导体材料有几十种，包括萘、蒽、聚丙烯腈、酞菁和一些芳香族化合物等，目前尚未得到应用。2、半导体材料的特性半导体材料的电学性质对光、热、电、磁等外界因素的变化十分敏感，在半导体材料中掺入少量杂质可以控制这类材料的电导率。半导体材料的导电性对外界条件（如热、光、电、磁等因素）的变化非常敏感，据此可以制造各种敏感元件，用于信息转换。杂质敏感在高纯半导体材料中掺入适当杂质后，由于杂质原子提供导电载流

4、子，使材料的电阻率大为降低。这种掺杂半导体常称为杂质半导体。杂质半导体靠导带电子导电的称N型半导体，靠价带空穴导电的称P型半导体。不同类型半导体间接触（构成PN结）或半导体与金属接触时，因电子（或空穴）浓度差而产生扩散，在接触处形成位垒，因而这类接触具有单向导电性。光敏感光敏探测原件太阳能材料二、性能检测的必要性晶体的用途晶体组分的不均匀性晶体结构的不均匀性晶体性能的不均匀性晶体的用途用各种方法生产的体单晶再经过晶体定向、滚磨、作参考面、切片、磨片、倒角、抛光、腐蚀、清洗、检测、封装等全部或部分工序以提供相应的晶片。在晶片上制作器件电阻率在径向和轴

5、向上都发生变化硼掺杂的硅片，局部电阻率变化为±8％，而磷掺杂的硅片为±10～20％。杂质分凝三、性能检测的种类和方法1、体材料的性能检测2、器件的性能检测1）、膜材料（外延层）的性能检测（1）、电子器件（2）光电子器件2）、太阳电池四、体材料的性能检测1、体材料的制备2、体材料的性能检测指标和检测原理3、体材料性能检测设备1、体材料的制备常用的半导体材料制备工艺有原料的提纯、单晶的制备和薄膜外延生长。1）、原料的提纯原料要求的纯度在6个“9”以上，最高达11个“9”以上。提纯的方法分两大类，一类是不改变材料的化学组成进行提纯，称为物理提纯；另一类是

6、把元素先变成化合物进行提纯，再将提纯后的化合物还原成元素，称为化学提纯。2）、单晶的制备单晶的制备—直拉法单晶的制备--区熔法熔点（℃）1420沸点（℃）2355密度（固/液）（g/cm3）2．329/2．533临界温度（℃）4886临界压力（Mpa）53．6硬度（摩氏/努氏）6．5/950熔化热（KJ/g）16热导率（固/液）（W/m•k）150（300K）/46.84(熔点)线性膨胀系数（k-1）2．6×10-6比热（J/g•k）0.7电阻率（Ω·m）2.3×103硅的基本性质硅熔体的物理性质密度（kg/m3）2530体积膨胀系数（℃-1）1.

7、41×10-5动力粘滞系数(cP)0.7电阻率（Ω•m）8.1×10-4磁导率(H/m)1表面张力mN/m736（熔点）热扩散率（J/sm℃）56拉晶耗材拉单晶专用镓掺杂剂母合金籽晶：圆籽晶、方籽晶、锥形（直拉单晶）籽晶制造适于生产半导体器件的起始材料（即硅片）的过程称为硅片制备（Wafering）a）切段：已生长成的单晶晶锭要经过电阻率、杂质含量、晶体完整性、大小和重量的常规测定。晶锭的结晶不良、不规则形状和小于尺寸的部分被切割下来丢弃（籽晶和底或尾端也是同样）。b）滚圆：把原生态的晶体处理成有精确直径的圆柱形。3）、硅片制备c）定位：沿晶锭长度

8、方向研磨出一个或多个平边。其中最大的称为主平边（primaryflat）用来确定晶向和硅片的导电类型d）切片：<100>晶