集成電路設計基礎ch(3)(存儲版)
【正文】 一種金屬 半導體結(jié) 。 ?在半導體內(nèi)產(chǎn)生多余的電子，稱為“施主雜質(zhì)”。 但是 ， 當半導體的溫度升高 （ 例如室溫 300K） 或受到光照等外界因素的影響時 ，本征激發(fā)所產(chǎn)生的自由電子和空穴數(shù)目是相同的 。 2022/2/4 23 半導體 /絕緣體材料系統(tǒng) ?半導體 /絕緣體材料系統(tǒng)是半導體與絕緣體相結(jié)合的材料系統(tǒng)。 ? 注入法的雜質(zhì)濃度為 1020cm3， 電阻率約是它的 10倍 。 非摻雜的多晶硅薄層實質(zhì)上是半絕緣的 ， 電阻率為 300 ?最上面一層通常用于供電及形成牢固的接地。所以第一第二層金屬必須和金鍺歐姆接觸相容，因此有許多金合金系統(tǒng)得到應用。 2022/2/4 13 銅 (Cu) ? 因為銅的電阻率為 ???cm,比鋁 ???cm的電阻率低 , 今后 ,以銅代鋁將成為半導體技術發(fā)展的趨勢 . ? IBM公司最早推出銅布線的 CMOS工藝 , 實現(xiàn)了 400MHz Power PC芯片 . ? ?m的 CMOS工藝中幾乎都引入了銅連線工藝 . 2022/2/4 14 金與金合金 ?由于 GaAs與 III/V器件及 IC被應用于對速度與可靠性要求很高的行業(yè)，如電腦、通訊、軍事、航空等。 ? 純金屬薄層用于制作與工作區(qū)的連線 ， 器件間的互聯(lián)線 ， 柵及電容 、 電感 、 傳輸線的電極等 。2022/2/4 1 第二章 IC制造材料結(jié)構(gòu)與理論 了解集成電路材料 半導體基礎知識 PN結(jié)與結(jié)型二極管 雙極型晶體管基本結(jié)構(gòu)與工作原理 MOS晶體管基本 結(jié)構(gòu)與工作原理 2022/2/4 2 表 集成電路制造所應用到的材料分類 1022~1014 S 如對 Si及絕緣材料有良好的附著力 ， 高導電率 ， 可塑性 ， 容易制造 ， 并容易與外部連線相連 。 例如 ,稍微在 Al中多加 1wt%的 Si即可使 Al導線上的缺陷減至最少 ， 而在 Al中加入少量 Cu， 則可使 電子遷移率提高 10?1000倍； ? 通過金屬之間或與 Si的互相摻雜可以增強 熱穩(wěn)定性 。在制作 N型 GaAs歐姆接觸時采用金與鍺(合金 )形成的低共熔混合物。 ? 多數(shù) VLSI工藝中使用 3層以上的金屬。 ? 多晶硅特性隨結(jié)晶度與雜質(zhì)原子而改變 。 ? 擴散法形成的雜質(zhì)濃度很高 （ =1021cm3） ， 故電阻率很小 。 制作高性能的 LED及 LD。 2022/2/4 26 本征半導體與雜質(zhì)半導體 ?本征半導體是一種完全純凈的 、 結(jié)構(gòu)完整的半導體晶體 。 ?電子為多數(shù)載流子，空穴為少數(shù)載流子。因此，它們的等效電路中通常至少包含柵 源和柵 漏兩個肖特基結(jié)二極管。 它們之間所能流過的電流就是二極管的反向漏電流 。反之，注入 N型雜質(zhì)將使閾值電壓降低。 一、三個區(qū)域 2022/2/4 45 ? ? Tgsds2dsdsTgsN 02 VVVVVVVKI ds ????????? ??? ? ?2TgsN2 VVKI ds ??描述 NMOS器件性能的理想表達式為： 二、三個表達式 2022/2/4 46 圖 MOS器件方程式中各幾何項 2022/2/4 47 線 性 區(qū)飽 和 區(qū)︱ Vd s︱ = ︱ Vg s－ Vt︱︱ Vd s︱︱ Id s︱︱ Vg s 1︱︱ Vg s 2︱︱ Vg s 3︱︱ Vg s 4︱圖 N型 MOS管與 P型 MOS管的電壓 電流特性 2022/2/4 48 )(1Tgs VVKR??NC （線性） gm（線性） = KNVds gm（飽和）
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