集成電路原理制造工藝及原理技術(shù)--期末論文(已修改)
2025-01-16 12:24 本頁(yè)面
【正文】 ? ? ? ? ? 5. 集成電路的發(fā)展對(duì)硅片的要求 1 半導(dǎo)體材料 ? 目前用于制造半導(dǎo)體器件的材料有： 元素半導(dǎo)體（ Si Ge） 化合物半導(dǎo)體（ GaAs ） ? 本征半導(dǎo)體： 不 含 任 何 雜 質(zhì) 的 純 凈 半 導(dǎo) 體 ， 其純度在%（ 8~10個(gè) 9） 。 ? 摻雜半導(dǎo)體： 半導(dǎo)體材料對(duì)雜質(zhì)的敏感性非常強(qiáng) ， 例如在 Si中摻入千萬(wàn)分之一的磷 ( P )或者硼 （ B） ， 就會(huì)使電阻率降低 20萬(wàn)倍 。 2 硅的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu) 共價(jià)鍵共 用電子對(duì) +4 +4 +4 +4 +4表示除去價(jià)電子后的原子 3 共價(jià)鍵中的兩個(gè)電子被緊緊束縛在共價(jià)鍵中，稱為束縛電子，常溫下束縛電子很難脫離共價(jià)鍵成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體中的自由電子很少，所以 本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱。 形成共價(jià)鍵后，每個(gè)原子的最外層電子是八個(gè)，構(gòu)成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。 共價(jià)鍵有很強(qiáng)的結(jié)合力，使原子規(guī)則排列，形成晶體。 +4 +4 +4 +4 4 雜質(zhì)半導(dǎo)體 在本征半導(dǎo)體中摻入某些微量的雜質(zhì)，就會(huì)使半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能發(fā)生顯著變化。 其原因是摻雜半導(dǎo)體的某種載流子濃度大大增加。載流子：電子，空穴 N型半導(dǎo)體 （主要載流子為電子 [+]，電子半導(dǎo)體） P型半導(dǎo)體 （主要載流子為空穴 []，空穴半導(dǎo)體） 5 N型半導(dǎo)體 多余電子 磷原子 硅原子 + N型硅表示 Si P Si Si 6 空穴 P型半導(dǎo)體 硼原子 P型硅表示 Si Si Si B 硅原子 空穴被認(rèn)為帶一個(gè)單位的正電荷，并且可以移動(dòng) 7 Si： T=300K ρ=2 x 10 5 Ωcm T=320K ρ=2 x 10 4Ωcm 絕緣體 半導(dǎo)體 導(dǎo)體 1012— 1022 106— 1012 ≤ ⒈ 電阻率 ρ:電阻率可在很大范圍內(nèi)變化 、 半導(dǎo)體的主要特征 2x105 Ωcm Ωcm 2x105 B 105 P 105 硅 8 在光線作用下，對(duì)于半導(dǎo)體材料吸收了入射光子能量， 若光子能量大于或等于半導(dǎo)體材料的禁帶寬度， 就激發(fā)出電子 空穴對(duì)，使載流子濃度增加，半導(dǎo)體的 導(dǎo)電性增加，阻值減低， 這種現(xiàn)象稱為 光電導(dǎo)效應(yīng) 。 光敏電阻 就是基于這種效應(yīng)的光電器件。 9 1839年，法國(guó)科學(xué)家貝克雷爾 (Becqurel)就發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差。這種現(xiàn)象后來(lái)被稱為“光生伏打效應(yīng)”，簡(jiǎn)稱“光伏效應(yīng)” 。 伏特效應(yīng) 10 物質(zhì)分為 晶體 (單
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