微電子學(xué)概論課件-文庫吧資料
2025-01-01 15:55本頁面
【正文】 正膠：曝光后可溶 負(fù)膠：曝光后不可溶 圖形轉(zhuǎn)換：光刻 ?幾種常見的光刻方法 ?接觸式光刻：分辨率較高，但是容易造成掩膜版和光刻膠膜的損傷。 ?屬于非破壞性可逆擊穿。 ? 雪崩擊穿 PN結(jié)擊穿 PN結(jié)加大的反向偏壓 ? 載流子從電場獲得能量 ? 載流子與勢壘區(qū)晶格碰撞 ? 能量足夠大時價帶電子被激發(fā)到導(dǎo)帶產(chǎn)生電子－空穴對 ? 新形成的電子、空穴被電場加速，碰撞出新的電子、空穴 ? 載流子倍增 硅 PN 結(jié)發(fā)生雪崩擊穿的電場強(qiáng)度為 105106 V / cm 屬于非破壞性可逆擊穿。 V? k平衡載流子 ? 在某以熱平衡狀態(tài)下的載流子稱為平衡載流子 ?非簡并半導(dǎo)體處于熱平衡狀態(tài)的判據(jù)式 （只受溫度 T影響） 由于受外界因素如光、電的作用，半導(dǎo)體中載流子的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱這些偏離平衡分布的載流子為過剩載流子，也稱為非平衡載流子 過剩載流子 非平衡載流子的光注入 小注入條件 0000,p n n nn p p p????小注入條件 ：注入的非平衡載流子濃度比平衡時的多數(shù)載流子濃度小的多 N型材料 P型材料 pn結(jié) PN結(jié)雜質(zhì)分布 ? PN結(jié)是同一塊半導(dǎo)體晶體內(nèi) P型區(qū)和 N型區(qū)之間的邊界 ? PN結(jié)是各種半導(dǎo)體器件的基礎(chǔ)，了解它的工作原理有助于更好地理解器件 ? 典型制造過程 ?合金法 ?擴(kuò)散法 6. PN結(jié)擊穿 ? PN結(jié)擊穿 (junction breakdown)： PN結(jié) 反向電壓 超過某一數(shù)值時，反向電流急劇增加的現(xiàn)象稱為“ PN結(jié)擊穿 ”，這時的電壓稱為 擊穿電壓（ VR） 。 本征半導(dǎo)體載流子濃度 00np?? 本征半導(dǎo)體 ? 無任何雜質(zhì)和缺陷的半導(dǎo)體 載流子輸運(yùn) ? 半導(dǎo)體中載流子的輸運(yùn)有三種形式： ?漂移 ?擴(kuò)散 ?產(chǎn)生和復(fù)合 熱運(yùn)動 ? 在無電場作用下，載流子永無停息地做著無規(guī)則的、雜亂無章的運(yùn)動，稱為熱運(yùn)動 ? 晶體中的碰撞和散射引起 ? 凈速度為零，并且凈電流為零 ? 平均自由時間為 psm ~?熱運(yùn)動 ? 當(dāng)有外電場作用時，載流子既受電場力的作用，同時不斷發(fā)生散射 ? 載流子在外電場的作用下為 熱運(yùn)動 和 漂移運(yùn)動 的疊加，因此電流密度是恒定的 散射的原因 ? 載流子在半導(dǎo)體內(nèi)發(fā)生撒射的 根本原因 是 周期性勢場遭到破壞 ? 附加勢場 使得能帶中的電子在不同 狀態(tài)間躍遷，并使得載流子的運(yùn)動速度及方向均發(fā)生改變，發(fā)生散射行為。 AE?DE?點(diǎn)缺陷 ? 弗倉克耳缺陷 ?間隙原子和空位成對出現(xiàn) ? 肖特基缺陷 ?只存在空位而無間隙原子 ? 間隙原子和空位這兩種點(diǎn)缺陷受溫度影響較大，為 熱缺陷 ，它們不斷產(chǎn)生和復(fù)合，直至達(dá)到動態(tài)平衡，總是 同時存在 的。 ? 雜質(zhì)處于兩種狀態(tài)：中性態(tài)和離化態(tài)。如 Si中的 P 和 As N型半導(dǎo)體 As 半導(dǎo)體的摻雜 DE? DECVE施主能級 受主 ：摻入在半導(dǎo)體中的雜質(zhì)原子，能夠向半導(dǎo)體中提供導(dǎo)電的空穴， 并成為帶負(fù)電的離子。如 Ⅲ 、 Ⅴ族元素在 Si、 Ge晶體中都為替位式雜質(zhì)。 ? 雜質(zhì)原子取代晶格原子而位于晶格點(diǎn)處，該雜質(zhì)稱為替位式雜質(zhì)。如 Si中摻的 B 本征載流子濃度： n=p=ni np=ni2 ni與禁帶寬度和溫度有關(guān) 5. 本征載流子 本征半導(dǎo)體：沒有摻雜的半導(dǎo)體 本征載流子：本征半導(dǎo)體中的載流子 載流子濃度 電 子 濃 度 n, 空 穴 濃 度 p 多子：多數(shù)載流子 n型半導(dǎo)體：電子 p型半導(dǎo)體：空穴 少子：少數(shù)載流子 n型半導(dǎo)體：空穴 p型半導(dǎo)體：電子 8. 過剩載流子 由于受外界因素如光、電的作用，半導(dǎo)體中載流子的分布偏離了平衡態(tài)分布，稱這些偏離平衡分布的載流子為過剩載流子 2innp ?公式 不成立 載流子的產(chǎn)生和復(fù)合：電子和空穴增加和消失的過程 電子空穴對：電子和空穴成對產(chǎn)生或復(fù)合 影響遷移率的因素： 有效質(zhì)量 平均弛豫時間（散射 〕 體現(xiàn)在：溫度和 摻雜濃度 半導(dǎo)體中載流子的散射機(jī)制： 晶格散射（ 熱 運(yùn) 動 引 起） 電離雜質(zhì)散射 Part 5 半導(dǎo)體物理學(xué) 微電子學(xué)研究領(lǐng)域 ?半導(dǎo)體器件物理 ?集成電路工藝 ?集成電路設(shè)計和測試 微電子學(xué)發(fā)展的特點(diǎn) 向高集成度、低功耗、高性能高可靠性電路方向發(fā)展 與其它學(xué)科互相滲透，形成新的學(xué)科領(lǐng)域： 光電集成、 MEMS、 生物芯片 半導(dǎo)體概要 固體材料分成： 超導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體 什么是半導(dǎo)體？ 半導(dǎo)體及其基本特性 晶體結(jié)構(gòu) ? 單胞 ? 對于任何給定的晶體，可以用來形成其晶體結(jié)構(gòu)的最小單元 注： （ a）單胞無需是唯一的 （ b）單胞無需是基本的 晶體結(jié)構(gòu) ? 三維立方單胞 ? 簡立方、 體心立方、 面立方 固體材料分成： 超導(dǎo)體、導(dǎo)體、半導(dǎo)體、絕緣體 固體材料的能帶圖 半導(dǎo)體的能帶 ? 本征激發(fā) 有效質(zhì)量的意義 ? 自由電子只受外力作用；半導(dǎo)體中的電子不僅受到外力的作用，同時還受半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用 ? 意義：有效質(zhì)量概括了半導(dǎo)體內(nèi)部勢場的作用，使得研究半導(dǎo)體中電子的運(yùn)動規(guī)律時更為簡便（有效質(zhì)量可由試驗(yàn)測定） 與理想情況的偏離
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