《硅材料生产技术》实验教学大纲.docx

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1、硅材料生产技术实验教学大纲一、课程基本情况课程代码：101145223201课程名称（中/英文）硅材14生产技术/Techno1.ogyofSi1.iconMateria1.Production课程类别：专业方向特色课程课程性质：专业选修课程课程类型；课程实骁总学分：3.5总学时：56实脸/实践学时：16适用专业：材料物理适用对象：本科先修课程：半导体物理与案件，材料研究马测试方法开课学院：材料科学与工程学院二、课程茴介硅材料生产技术3实验课程是材料物理专业的一门课程实验.f史学生埋解和掌握半导体硅材料常规电学参数（电阻率和少数我流于寿命）的物理刈试方法和检测晶体缺陷的化学腐蚀法的原理及分析方

2、法,理耨纯水的制品流程及高纯水分析检测方法.通过本实验课程内容的学习，提高学生在硅材料性能检测、生产工艺等方面综合能力，培养学生的实践能力和创新能力。三、实验破学目标通过本课程的学习，使学生掌握行关硅材料的常规仪器设备的工作原理和操作规范，培养学生使用仪器、观察现望、正确记录数据、处埋数据和分析实验结果的能力.同时培养学生团队精神、创新能力和一定的科研能力.四、实验项目及学时安排序号实验项目名称实验学时实验类型实验要求每组人数备注1硅单晶电阻率的测试4绘合性必做4-62化学腐蚀法检冽晶体缺陷4验证性必做443硅的晶少数载流于寿命的测试4绘合性必做4-64健子交换法制在纯水以及海纯水的检测4演示

3、性必做44五、实3内容实验一硅单晶电阻率的测试实验实勘目的：学习单品碎电阻率性能测试仪器-四探针电阻率测试仪的原理与构造以及通过四探针法测试硅单晶的实脸步臊、实脸原理和性质分析.实裟设在：KDY-I型四探针电阻率/方阳测试仪实验内容及步骤：实验内容半导体硅单晶电阻率的测1.it：熟悉四探针电阻率冽试仪的原理构造,旎够钻练操作四探针电阻率测试仪设备并能鲂通过分析测试结果判定单晶硅的物理性能.实般步骤（1主机面板、背板介绍仪器除电源开关在行板外其它控制部分均安装在面板上，面板的左边集中了所有与测玳电漉有关的显示和控制部份,电流入DMVI）显示各档电流位，电流选择按钮供电流选档f1.-22OV电淑接

4、通后仪/自动选择在常用的IQmA档，此时1.0上方的红色指示灯亮.的若选择开关的按动,指示灯在不同的档位亮起,直选到档位合适为止.打开恒流派.上方指示灯亮，电流表整示电流值，调节相调旋钮使前三位数达到目标值，再调细同掂钮使后两位数达到目标值，这样就完成了电流调节工作，此时我们可以把注意力巢中到右边，面板的右边集中了所有电压冽依有关的控制部件，电压表DMV2）显示各档（NR手动/自动）的正向、反向电压测量值.NR城必须选对，否则测玳他会相差IO倍：同样手伸动档也必双选对,否则仪器拒绝工作（2）使用仪零前将电源线、测试架联接线、主机与微控制器的连接线（如使KDY测此系统）取接好，并注意一下冽试架上

5、是否已接好探针头。电源战插头插入22OV座插后，开启背板上的电源开关，此时前面板上的数字表、发光：极管都会亮起来。探针头压在被测单晶上，打开恒流源开关，左边的表显示从I、4探针流入总岛的刈麻电波，右边的我显示电阻率（测单晶淀时）或2,3探针间的电位差.电流大小通过旋转前面板左下方的两个电位潺旋钮加以调节,其它正、反向测肽、pR选择、自动/手动测出都通过前面板上可自锁的按钮开关控制，(3)仪器测量电流分五档:O-OhnA(IOgA),0.1mA(100A).ImAsIOmAx100mA.读数方法如下：电流表显示1.0000时为本档满档电流，在0.0ImA档显示：1.0000表示电流为：O.O1.

6、mAx1.OOOO=O.O1.mA在0.0ImA档显示I0.6282表示电流为：0.01mAx0.6282=0.006282mA(4)如果根据计算公式手动进行精确计算时，仪帮电乐表读数方法为：如电纸衣显示O1.(XK)(忽略小数点)，则电压读数为10.0Omv,即当选择不同档位进行测炭时,不论小数点移动到哪我，读取电压侑时小数点相当于固定在OOO.00处，电流档的选择采用循环步进式的选择方式，在仪器面板上有一个电流选择按钮，好按一次进一档,仪器通电后自动设定在常用的1.OmA档，如果你不断地按下“电流选择”按电流档位按下列顺序不断电循环.1.OniA-IOmA-100mA-0.()1mA-*0

7、.1mA-*1.0mA1(hnA-Ur以快速找到你所需要的档位.(4恒流源开关是在发现探针带电压触被测材料影响测信数据(或材料性能)时，再使用，即先让探针头压触在被测材料上，后开恒流源开关，避免接触瞬间打火，为了提高工作效率，如探M带电压触单赭对材料及测收并无影响时，恒流源开关可一直处于开的状态.(5)正、反向测盘开关只有在手动状态下才旎人工操作,在自动状态下连接KDY测肽系统时使用因此在手动状态下正反向开关不起作用时.先检查手动，自动开关是否处于手动状态.相反在使用数据处理器溯K材料电阻率时，仪器必须处于自动状态，否则KDY测局系统无法正常工作。(6在使用KDY测向系统时，必须严格按照使用说

8、明操作,特别注意输入数据的单位.有关测收系统的操作详见其说明竹，实验二化学腐蚀法检测品体缺陷实验实验目的：学习化学腐蚀法的作用机理和化学,腐饨剂的选择原则：能蛤通过对化学腐蚀剂成分及组成能比的调节来控制并得到适宜的腐蚀速度：学习金相显微镜的操作方法并能观察分析缺陷的类型、数量和分布情况等.实验设备；金相显微镜实验内容及步探：实骁内容半导体晶体的化学,腐蚀机埋及常.用腐煎剂，半导体单晶中的法陷，硅总品中位错的检测,硅单晶中潴涡缺陷的检泅.金相显微镜简介：掌握化学腐蚀法检测单晶硅缺陷的方法.掌握化学腐蚀剂的选用原则并能够独立操作金相显微悔：能好独立分析缺陷的类型、数量及分布情况.实脸步骤(1单晶硅

9、片的电化学腐蚀利用半导体晶体在各种酸或碱性电解旗溶液中，表面构成了微电池,由于微电池的电化学作用使晶体表面受到糊蚀，其实旗是种氧化还原反应，在HNO）和HF溶液电解质溶液中的腐独负极：Si+2H,O+2p=SiO2+4/,+2eSiOi+6=H.SiF6+2HiO正极：HNQ+3H=NOT+2/0+3总反应：35r+4rO,+IS/-33浒;+4NOT+8,O在NaOH和KOH溶液电解侦溶液中的腐蚀负极：Si+f）H=SiO+34Q+4e正极：2Z,+2e-3T总反应：Si+6OH+4H=Sia-+3HQ+2%T（2）金相显微镜操作I将光源插头接上电源变压器，然后将变压器接上户内220丫电源即

10、可使用。照明系统在出厂前己经经过校正。2每次更换灯泡时，必须将灯座反复调校.灯泡插上灯座后，在孔径光栏上面放上谑色玻璃,然后招灯座转动及前后调节，以使光源均匀明亮地照射于沌色玻璃上,这样.灯泡已调节.正确,这时则将灯座的偏心环转动一个角衣.以便利灯座器固于底盘内.灯座及偏心环上有红点翻，如卸出时,只要将红点相对即可。3观察前原则上要装上各个物镜，在装上或除下物镜时，然把我物台升起，以免碰触透银。如选用某种放大倍率，可参照总倍率表来选择目镜和物镜，试样放上教物台时，使被观察灰面兔徨在我物台当中，如果是小试样，可用弹黄压片把它压猛.5使用低倍物僦观察酒焦时.注意避免镜头与试样撞击.可从例而注视接物

11、镀将我物台尽量下移，H至俄头几乎与试样接触（但切不可接触），再从目统中观察，此时应先用粗调节手轮调节至初见初像，再改用细调节手轮调节至物像十分清楚为止。切不可用力过猛，以免损坏镜头，影响物像观察。柑村显微故当使用高信物镜观察，或使用油浸系物镜时，必须先注意极限标税.芬必使支架上的标线保持在齿轮箱外面二标城的中间，使微动剧有适当的升降余敬，当转动粗动手轮时，要小心地将我物台缓谖下降，当目镜视野里网出现了物像轮唬埼，立即改用微动手轮作正确调焦至物像最清晰为止.使用油授系物镜前，珞教物台升起,用一支光滑洁净小悻胸上一滴杉木油，滴在物镜的前透镜上,这时要蜀免小带碰乐透镀及不宜滴上过多的油.否则会弄伤或

12、弄脏透镜.7为配合各种不同数值孔径的物镜，设置了大小可调的孔径光栏和觇场光栏，其目的是为了获得良好的物像和显微掇影衬度.当使用某一数值孔径的物钺时,先时试样正确调供，之后，可调节觇场光栏，这时从目镜视场里看到了视野逐渐遮收，然后再级级调节使光栏孔张开，至遮蔽部分恰到视场出现时为止，它的作用是把试样的观好范出之外的光源遮去，以消除表面反射的漫射散光.为配合使用不同的物镜和适应不同类型试样的亮度要求设置了大小可冏的孔径光栏.转动孔径光栏黄圈，使物像达到清晰明亮，轮廓分明，在光栏上刻有分度，表示孔径尺、h实脸三fi单品少数或液子寿命的测试实脸实粉目的：学习少数成流子寿命测试仪的僚理与构造，学习少数我

13、流子寿命的测试方法并能通过冽试结果分析单晶硅的性能，实验设在：1.T-I高领光电导少数我流子寿命测试仪实验内容及步骤：实验内容掌旌非平衡少数我流于寿命的测盘方法：熟悉少数我流子寿命冽试仪的原理构造,能笏熟练操作少数我流子寿命测试仪，并能第通过分析测试结果判定、评价单品珪的物理性能。实验步骤（1开机前检查电源开关、电源开关是否处于关断状态：“0”处于低位,“1”在商位关态在使用仪信号给出端也示波济通道I（QII）之间,用陆机配置的信号线联接.拧紫寿翁仪竹板的保险管相，插好电源线。（2）打开寿命仪电源开关即将电源开关“1”按下，此时“1”处于低位，“0”在高位.开关指示灯亮。先在被青铜电极尖端点上

14、两滴自来水,后将单晶放在电极上准备测（3）开启脓冲光源开关光脓冲发生器为双电源供电先按下光源开关“1”,此时“1”在低位“0”在高位,寿命仪内脉冲发生器开始工作。再版时针方向拧响带开关电位器光强调节），此时光强指示数字表在任时I秒左右（谛能电容完成充电）数假上升.光旗调节电位器顺时针方向旋转,脉冲光源工作电压升高，光强增强，最高可调到12V,此时流经发光管的电流高达12Ao警告；特别要注意的是光覆调节开关开启后，红外发光管已通入很大的脉冲电流，此时切勿用关或开光源开关，以免损坏昂贵的发光管.只有光强四节电位器逆时针旋转到关断状态(会听到响声)再关或开光源开关.(4)使用前请升机预热23分钟.更

15、换单晶测量时无需再开关仪渊.(5)批璇测试时，如发现信号不佳时，请先考虑补充两个金属电极尖裁的水滴，但注意水滴不要流入出光孔。(6)长期使用后，烟电极会氧化变黑，此时如加水也不能改善信号波形，清用照料片轻刮发黑部分，并用酒精棉签或纸巾将电极擦净(7)将寿命仪主机伯号线接入YCII2高频1辆座，按示波器顶施电源开关.检查C1.；RSORS(光标、MEASURE(自动测fit、C1I2,RUX/ST0P4个绿灯是否亮，如有缺亮的灯，谛按相应按键。RIR/SOTP灯红色时为停止，绿色方能运转.(8数字示波器前面板操作：基本设置完成后关闭电源示波器将白动保存设置.下次开机即可直接使用,蓝色A1.TO为

16、自动设置阻.按一下变成了出厂设置,不是我们要用的，如无意按下,辐按要求垂新设置(91首先打开示波涕顶端的电源开关,选择所使用的通道CH1.或CH2.(10)选好通道以后进行基本参数设置，其中设置菜单均在屏林右边，并使用旁边对应的冗个蓝色按钮来选择要设置的项，进入二级菜单时使用万能旋钮，通过板转使光标锁定在所需项，这时按下方能旋钮来确定，(11)调节波形：通过旋转水平Vo1.tZdiv及垂在S/div旋钮来调节波形的大小(12)数字示波器可以取信号的役加平均值，显著降低吸出，提升波形的质量，平均次数愈多波形和读数意稳定,但只要波形稳定,为了提高测圻速度一般选在32次即可.按功能械“采样ACQUI

17、RE”即可选获取方式为平均.同时选择平均次数、按测Ift犍(MEASURE)采集灯自动烛灭.(13)使用数字式寿命仪我们会发现，影响寿命测依伯的诸多因素：样品表面状态、波长、光演、采集次数、波形在算窑上的左右位汽、衰退由践的读数部位都会对寿命值有影响，因此在验收产品时供需双方要互相沟通.攒索出较好的测疑条件,以便达成共识，实验四离子交换法制备纯水以及高纯水的检测实验实验目的：了解纯水在半导体生产中的应用,学习离子交换法制备纯水的原理、性质检测以及纯水制备系统的运行与维护实粉设备；超纯水制符系统实脸内容及步猱：实骁内容禹子交换法制备纯水的原理，纯水制备系统的主要设备及工作原理,高纯水的馀测；了解

18、离子交换法制备纯水的原理，了解圈子交换法制备纯水仪器的堪本操作，掌握离子交换法制备纯水的步骤与方法,挈握纯水的测试方法,制备出合格的纯水，对其进行检测.实验步骡（1）开启进水球网接通水源.观察系统各处有否渗漏.若有海漏水应关闭进水球阀后进行重装。（2）通水10-20杪后打开机旃后部电源开关接通电源,当有源水时，面板上的“进水压力”灯点亮。本机RO系统即启动运行.当源水水压无或水压不和时，“进水压力”开始灯闪烁.（3）开机运行一段时间后，储水箱达到高水位，增压泵自动停机.面板上的“水箱水满”灯点亮,表明Hi力水箱已谛满水.当储水箱水位下降时,“水箱水满”灯爆灭.表明压力水箱没有酒水，增压泵自动开

19、机百.到高水位时停机，（4）纯水取用：轻按RO按钮取水阀打开，从主机前左侧取水嘴即可取用纯水，出水戢为1-1.21.Zmine（5）超纯水取用：轻按“UP”按妞取水阀打开,从主机前右侧取水啼即可取用纯水，出水赋为I-1.2IJmin.同时本机控制面板上部的水质在线监测仪显示此时管路内的超纯水电阻率,再按即可杼止取用超纯水.六、实验报告格式实验名称（一）实脸目的（二）实验设备（三）实验内容及步骤（四）结果与分析（五）一题讨论七、考核方式（一）实验成绩的构成实麟成绩占本门课程总成绩20%,参考实险操作和实般报告成绩综合给定（二）评分标准1 .实验成缄五级制（优、良、中、及格、不及格）填报，按比例记

20、入该课程成绩中，2 .多个实验项目的要最后填报平均成绩.3 .按照实验指导书的具体要求,根据每个学生实聆过程的具体实单操作情况和实验报告的质量,综合给出实验成绩。4 .实验评分应包括三个方面：（1）实舲操作占60%：（2实般报传40%：评分等级：评定成绩分优、良、中、及格和不及格十i个等级,优：90分以上：良：80-89分；中：70-79及格：60-69分；不及格：S9分以下。实验成绩考核评定去考核环节考核结果及标准评估项目及权理优秀(90700分)良好（注90分）中等（70-80分）及格（6070分）不及格（60分）操作敏捷规操作较敏捷规操作基本敏捷操作不规范，实验中严血范,能好按照稔.能好

21、按照指规范,能好按但是能鲂按照违章违纪,指号老师和实导老师和实脸讲照指导老师和指导老师工：无法完成实实验操作验讲义的要求义的要求主动完实验讲义的要验讲义的要求验.(60%)主动、按时完成实险，并且未出现实验失误.成实验,未出现明显实验失误。求完成实验.完成实5金.实脸报告结构实验报告结构较实验报告结构有实物记录,能抄袭别人报完整，报缶内容完整,报告内容较基本完整，报告分析实险中出告或未提交实验报告（40%）准确、具体,实史记录清楚洋细，有自己的见解，能筋根据实验现缸结果和数据进行合挥分析，得出站论，能正确独立的解答思考题。准确、具体，实验记录比较清楚,有自己一定的见解，能够根据实验现象、结果和数据进行较合理的分析.能正确解答思考题.内容明本准确，实5记录基本清楚，缺乏自己的见解，能弊根据实验现象、结果和数据进行场木的分析，能正确解答思考喙现的现效和结果，并回答思考SS。实的报告.八、教学资M实验指硅材料生产技术3实验讲义.参考书：（1）马强主编.太阳能晶体硅电池组件生产实务.机械工业出版社.2013（2）梁骏吾等译,（英）马克沃特等主编.太阳电池:材料、制备工艺及检测.机械工业H1.版社，2009