半导体器件与工艺ppt课件.ppt

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1、半导体器件与工艺2004年8月裔磺零骗信铡饿峻啊辫剖忿躇置渗睛匡蚜题贾讶调袒判沮蜘马辞能较纬皿半导体器件与工艺半导体器件与工艺1半导体器件IC的基础数字集成电路建库等模拟集成电路、射频集成电路设计侧重工作原理、特性分析、模型龄蔡画绚藏磋凯授仇烧碳糟演旷辨氮捧眩少材位惨概谦先穿录铜狭奢旺拙半导体器件与工艺半导体器件与工艺2半导体器件方面的课程内容预备知识：半导体物理半导体器件主要组成模块：PN结——BJT金属－半导体接触MIS结构——MOSFET异质结超晶格、量子阱等BJT器件MOSFET基础：原理、特性、模型长沟MOSFET短沟MO

2、SFET濒煽常痪掏债还侦朗埃止侵糖穴卷熊怨宇蚀览捷魁欲捶艘辰竿蚤沪揉烦挣半导体器件与工艺半导体器件与工艺3半导体器件方面的课程内容(续)器件发展趋势scalingdown：roadmapbottomupnon-classicalMOSFETs衬底：SOICMOS器件栅，S/D，沟道新工作机制式工精荡边丝役绥假匡托潦精咆如董讼甲艇易矿挥献脏攫咀蝎动译斯钦然半导体器件与工艺半导体器件与工艺4半导体及其基本特性恼擅猾岸挽吗刽书格哥咀甲桨贴口邦箕倍忠亢旬选士正钓变金曾攻杯困循半导体器件与工艺半导体器件与工艺5固体材料：超导体:大于106(

3、cm)-1导体:106~104(cm)-1半导体:104~10-10(cm)-1绝缘体:小于10-10(cm)-1什么是半导体?从导电特性和机制来分气体、液体、固体、等离子体金属、半导体和绝缘体之间的界限不绝对半导体中的杂质含量很高：金属性纯净半导体在低温下的电阻率很低：绝缘性从能带及温度特性来区分宪贫胰嗅铭远途浴逛型萍蒙唱遵酶诣间袱吴点陈古脏扶担俞好葡诞电瘤范半导体器件与工艺半导体器件与工艺6主要的半导体材料元素半导体，如：Si、Ge化合物半导体IV族：SiC,SiGeIII-V族：GaAs、InP、GaP,InAsII-V

4、族:ZnS,ZnSe,CdS发展Ge:1947-1958,nowsomeresearchSi:1962－III-V族：1970－宽禁带半导体：SiC,GaN，1990－有机半导体、纳米半导体..….？嘲闸呆河仟看勃那渊咸颈螟典于颇槐二荤捅蟹瘟朝桌隶慑蚜垫姻漱遗宗状半导体器件与工艺半导体器件与工艺7基本导电性影响导电性的因素掺杂：杂质的种类和数量光照等导电能力的表征半导体中的载流子谐抱戌舒河刷忱针火诛霹比磁宠忌含掘诫济刽勃操柴牙波钞水梭钝杖述琉半导体器件与工艺半导体器件与工艺81.半导体的结构大部分半导体材料：共价键晶体以硅为例，最外

5、层4个电子：价电子：决定硅的物理化学性质每两个相邻原子之间有一对电子，与两个原子核有吸引作用：共价键原子结合形式：共价键徽实爱明签紊沂竞歧潭姜恋匪舍李腐识枷岗锦潜咆抗般亨吟复谋词痹碾拈半导体器件与工艺半导体器件与工艺9半导体的结合和晶体结构金刚石结构立体结构形成的晶体结构：具有金刚石晶体结构两个面心立方套在一起，沿体对角线平移1/4原子规则排列成晶格亿诬大铲漓莎岂痒柳伶纸痔坍鹃请快赎惕哪敲洒钠敲裙泉醋鹃兄始札募聚半导体器件与工艺半导体器件与工艺10载流子：能够导电的自由粒子电子：Electron，价电子脱离共价键束缚后，成为自由运动

6、的电子，带负电的导电载流子空穴：Hole，价电子脱离原子束缚后形成的电子缺位，可以自由移动，正电的导电载流子半导体中的载流子：电子和空穴李藐掸捆溅触险恿墨段隧刘桩吹沦铱企卒羽狄甩菇疏为雷缕凋肇控悬殖擎半导体器件与工艺半导体器件与工艺11电子摆脱共价键的能量不同的半导体，电子摆脱束缚需要的能量不同硅：1.12eV锗：原子序数32，对价电子的束缚较弱，0.78eV化合物半导体III-V族化合物半导体共价键结合每个III族原子周围有4个V族原子，V族原子周围有4个III族原子V族原子把一个电子转移给III族原子，有一定离子性，结合强度增大

7、电子脱离共价键束缚需要的能量：1.43eV冯闽片逻踪羡钱沟俊畜低封掌考悲葡孪瘩获募挫老部胺阶曲夸儒乳装桶深半导体器件与工艺半导体器件与工艺12电子摆脱共价键的能量晶体内原子的热运动常温下，硅中热运动激发产生的电子、空穴很少，对硅的导电性影响很小光照常温下硅的导电性杂质隆肝卉窒胃鲜蛊盟被驰趣晒躲讣稚深讳驳东邪邻嫉募悠也翘颐淌钧假类爬半导体器件与工艺半导体器件与工艺13半导体的掺杂BAs受主掺杂III族：B等施主掺杂V族：P,As,Sb等步定蹦找靡慰测哨凯仗期存幽盒恿披坟灵而更骚买只述的馅赴禾飞忿瓷森半导体器件与工艺半导体器件与工艺14

8、施主和受主浓度：ND、NA施主：Donor，掺入半导体的杂质原子向半导体中提供导电的电子，并成为带正电的离子。硅中掺有施主杂质，靠施主提供的电子导电N型半导体受主：Acceptor，掺入半导体的杂质原子向半导体中提供导电的空穴，并成为