半导体器件物理课件2

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1、第二章：半导体器件物理基础•晶体及掺杂•电子态、能带•平衡载流子•电导率•非平衡统计•结、P-N结•MOSC-VP.-F.Wang,Ting-AoTangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.09FudanUniversity第二章：半导体器件物理基础•晶体及掺杂重点：1.能带的形成，能带中各个带的含义•电子态、能带2.费米能级•平衡载流子3.掺杂浓度激活4.玻尔兹曼分布统计与费米分布统计•电导率的区别及适用•非平衡统计•结、P-N结•MOSC-VP.-F.Wang,Ting-AoTangAdva

2、ncedsemiconductordevicesandphysics2012.09FudanUniversity如何理解MOSFET的工作原理MOSFETMOSFET:势垒图sourcedraingatechannelGatelength1.介于左右两端接触有一势垒导致无电流通过2.栅极上加电压，通过电容感应，改变势垒高度电流可以通过如何形成势垒？如何通过栅极调节势垒？接下来我们将探究半导体器件的基本物理原理P.-F.Wang,Ting-AoTangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.09Fud

3、anUniversity第二章：半导体器件物理基础•晶体及掺杂•电子态、能带•平衡载流子•电导率•非平衡统计•结、P-N结•MOSC-VP.-F.Wang,Ting-AoTangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.09FudanUniversity在芯片制造中的应用：单晶硅衬底绝大多数芯片使用了单晶硅衬底Sicrystal(100)oxidep-SiStartingwithn,p-dopedSiliconwaferOxidationfordeviceisolationIsolationopeni

4、ngfordeviceareaIonimplantation,P,orBPoly-SigategatesourcedrainGateoxideandpoly-SidepositionPoly-SietchforgateOveralln-doping->self-adjustingS/DmetalnitrideOxideetchback+isolationdepositionOpeningofcontactwindowsOveralldepositionofmetal+patterningP.-F.Wang,Ting-AoTangAdvanced

5、semiconductordevicesandphysics2012.09FudanUniversity在芯片制造中的应用：单晶硅衬底VideofromIFDDP.-F.Wang,Ting-AoTangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.09FudanUniversity单晶（singlecrystal），多晶（polycrystalline），无定形(amorphous)GrainboundaryAmorphouspolycrystallinesinglecrystal仅在一些原子许多原子或分

6、子整个材料内所有或分子的规模有规律排布，但原子或分子都规上有一定排布存在许多个微小则排布规律单晶P.-F.Wang,Ting-AoTangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.09FudanUniversity基于不同Si材料的器件高迁移率，低漏电流低迁移率，较高漏电流单晶硅无定形硅/多晶硅应用于超大规模集成应用于LCD显示屏电路，或高压器件。（在玻璃基板上制造的MOSFET器件）无定形硅：e迁移率＜1cm2/sV，多晶硅：e迁移率~几十cm2/sVP.-F.Wang,Ting-AoTangAdv

7、ancedsemiconductordevicesandphysics2012.09FudanUniversity半导体单晶•单晶：原子在空间按一定的规律周期性排列。面心立方简单立方体心立方•金刚石、硅、砷化镓等大部分半导体是两个面心立方晶格的套移。后者两个格子分别是由异种原子组成。砷化镓金刚石、锗、硅P.-F.Wang,Ting-AoTangAdvancedsemiconductordevicesandphysics2012.09FudanUniversity晶列指数-晶向指数•任何两个原子之间的连C线在空间有许多与它相同的平行线。[111]

8、•一族平行线所指的方向用晶列指数表示。•晶列指数是按晶列矢量在坐标轴上的投影的比B例取互质数。O[100]A•[111]、[100]、[110]P.-