半导体基础知识和半导体器件工艺

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半导体基础知识和半导体器件工艺

半导体基础知识和半导体器件工艺

半导体基础知识和半导体器件工艺第一章半导体基础知识通常物质根据其导电性能不同可分成三类。

第一类为导体,它可以很好的传导电流,如:金属类,铜、银、铝、金等;电解液类:NaCl水溶液,血液,普通水等以及其它一些物体。

第二类为绝缘体,电流不能通过,如橡胶、玻璃、陶瓷、木板等。

第三类为半导体,其导电能力介于导体和绝缘体之间,如四族元素Ge锗、Si硅等,三、五族元素的化合物GaAs砷化镓等,二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。

物体的导电能力可以用电阻率来表示。

电阻率定义为长1厘米、截面积为1平方厘米的物质的电阻值,单位为奥姆*厘米。

电阻率越小说明该物质的导电性能越好。

通常导体的电阻率在10-4奥姆*厘米以下,绝缘体的电阻率在109奥姆*厘米以上。

半导体的性质既不象一般的导体,也不同于普通的绝缘体,同时也不仅仅由于它的导电能力介于导体和绝缘体之间,而是由于半导体具有以下的特殊性质:(1) 温度的变化能显著的改变半导体的导电能力。

当温度升高时,电阻率会降低。

比如Si 在200℃时电阻率比室温时的电阻率低几千倍。

可以利用半导体的这个特性制成自动控制用的热敏组件(如热敏电阻等),但是由于半导体的这一特性,容易引起热不稳定性,在制作半导体器件时需要考虑器件自身产生的热量,需要考虑器件使用环境的温度等,考虑如何散热,否则将导致器件失效、报废。

(2) 半导体在受到外界光照的作用是导电能力大大提高。

如硫化镉受到光照后导电能力可提高几十到几百倍,利用这一特点,可制成光敏三极管、光敏电阻等。

(3) 在纯净的半导体中加入微量(千万分之一)的其它元素(这个过程我们称为掺杂),可使他的导电能力提高百万倍。

这是半导体的最初的特征。

例如在原子密度为5*1022/cm3的硅中掺进大约5X1015/cm3磷原子,比例为10-7(即千万分之一),硅的导电能力提高了几十万倍。

物质是由原子构成的,而原子是由原子核和围绕它运动的电子组成的。

电子很轻、很小,带负电,在一定的轨道上运转;原子核带正电,电荷量与电子的总电荷量相同,两者相互吸引。

第7章 半导体器件基础

第7章 半导体器件基础

7.3 晶体管
图7-������
16
晶体管的安全工作区
3)集电极-发射极反向击穿电压U(BR)CEO,是指当基极开路时,
7.3 晶体管
集电极-发射极间允许加的最高反向电压,通常比U(BR)CBO小一些。 (3) 集电极最大允许耗散功率PCM 由于集电极电流在流经集电结 时将产生热量,使结温升高,从而引起晶体管参数变化。
电工与电子技术
主编
第7章 半导体器件基础
7.1 半导体的基础知识
7.2 半导体二极管 7.3 晶体管 7.4 晶闸管
7.1 半导体的基础知识
1)热敏性:半导体对温度很敏感,随着温度的升高,其导电能力 大大增强。 2)光敏性:半导体对光照也很敏感,当受光照射时其导电能力大
大增强。 3)掺杂性:半导体对“杂质”很敏感,掺杂以后导电能力大大增 强。 7.1.1 本征半导体
7.2 半导体二极管
2)反向电压增加到一定数值时(如曲线中的C点或C′点),反向电流 急剧增大,这种现象称为反向击穿,此时对应的电压称为反向击 穿电压,用UBR表示,曲线中CD段(或段)称为反向击穿区。
7.2.3 二极管的主要参数 二极管的参数是反映二极管性能的质量指标,工程上必须根 据二极管的参数,合理地选择和使用二极管。 (1)最大正向整流电流IFM 它是指二极管长期工作时所允许通过的 最大正向平均电流。 (2)最高反向工作电压UFM 它是指二极管工作时所允许加的பைடு நூலகம்高 反向电压,超过此值二极管就有被反向电压击穿的危险。 (3)反向电流IR 它是指二极管未被击穿时的反向电流值。 (4)最高工作频率fM 主要由PN结电容大小决定。
图7-������
12 晶体管电流的实验电路
7.3 晶体管

半导体器件基础

半导体器件基础

自由电子 带负电荷 电子流
载流子
空穴 带正电荷 空穴流 +总电流
6
N型半导体和P型半导体
多余电子
N型半导体
硅原子
【Negative电子】
+4
+4 +4
在锗或硅晶体内
掺入少量五价元素
杂质,如磷;这样
+4
在晶体中就有了多 磷原子 余的自由电子。
+4
+5 +4 +4 +4
多数载流子——自由电子
少数载流子——空穴
不失真——就是一个微 弱的电信号通过放大器 后,输出电压或电流的 幅度得到了放大,但它 随时间变化的规律不能 变。
放大电路是模拟电路中最主要的电路,三极管是 组成放大电路的核心元件。
具有放大特性的电子设备:收音机、电视机、
手机、扩音器等等。
36
利用三极管组成的放大电路,最常用的接法是:基 极作为信号的输入端,集电极作为输出端,发射极 作为输入回路、输出回路的共同端(共发射极接法)
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饱和工作状态
调节偏流电阻RP的阻值, 使基极电流充分大时,集电 极电流也随之变得非常大, 三极管的两个PN结则都处于 正向偏置。集电极与发射极 之间的电压很小,小到一定 程度会削弱集电极收集电子 的能力,这时Ib再增大, Ic也不能相应地增大了, 三极管处于饱和状态,集电 极和发射极之间电阻很小, 相当开关接通。
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▪ 几种常见三极管的实物外形
大功率三极管
功率三极管
普通塑封三极管
28
▪ 三极管的分类
① 按频率分
高频管 低频管
硅管 ③ 按半导
体材料分 锗管
② 按功率分

半导体器件的基础知识

半导体器件的基础知识

向电压—V(BR)CBO。 当集电极开路时,发射极与基极之间所能承受的最高反
向电压—V(BR)EBO。
精选课件
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1.2 半导体三极管
③ 集电极最大允许耗散功率 PCM 在三极管因温度升高而引起的参数变化不超过允许值时, 集电极所消耗的最大功率称集电极最大允许耗散功率。
三极管应工作在三极 管最大损耗曲线图中的安 全工作区。三极管最大损 耗曲线如图所示。
热击穿:若反向电流增大并超过允许值,会使 PN 结烧 坏,称为热击穿。
结电容:PN 结存在着电容,该电容为 PN 结的结电容。
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5
1.1 半导体二极管
1.1.3 半导体二极管
1.半导体二极管的结构和符号 利用 PN 结的单向导电性,可以用来制造一种半导体器 件 —— 半导体二极管。 电路符号如图所示。
将两个 NPN 管接入判断 三极管 C 脚和 E 脚的测试电 路,如图所示,万用表显示阻
值小的管子的 值大。
4.判断三极管 ICEO 的大小 以 NPN 型为例,用万用 表测试 C、E 间的阻值,阻值 越大,表示 ICEO 越小。
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1.2 半导体三极管
1.2.6 片状三极管
1.片状三极管的封装 小功率三极管:额定功率在 100 mW ~ 200 mW 的小功率 三极管,一般采用 SOT-23形式封装。如图所示。
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1.2 半导体三极管
由图可见: (1)当 V CE ≥ 1 V 时,特性曲线基本重合。 (2)当 VBE 很小时,IB 等于零,三极管处于截止状态。
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1.2 半导体三极管
(3)当 VBE 大于门槛电压(硅管约 0.5 V,锗管约 0.2 V) 时,IB 逐渐增大,三极管开始导通。

第1章-半导体器件基础

第1章-半导体器件基础

3. 反向电流 IR
指二极管加反向峰值工作电压时的反向电 流。反向电流大,说明管子的单向导电性 差,因此反向电流越小越好。反向电流受 温度的影响,温度越高反向电流越大。硅 管的反向电流较小,锗管的反向电流要比 硅管大几十到几百倍。
以上均是二极管的直流参数,二极管的应用是 主要利用它的单向导电性,主要应用于整流、限幅、 保护等等。下面介绍两个交流参数。
多余 电子
磷原子
+4 +4 +5 +4
N 型半导体中 的载流子是什 么?
1、由施主原子提供的电子,浓度与施主原子相同。 2、本征半导体中成对产生的电子和空穴。
掺杂浓度远大于本征半导体中载流子浓度,所以,自 由电子浓度远大于空穴浓度。自由电子称为多数载流 子(多子),空穴称为少数载流子(少子)。
二、P 型半导体
ui
ui
RL
uo
t
uo t
二极管的应用举例2: ui
ui
R
uR RL
uR
t
uo t
uo
t
1.2.5 稳压二极管
-
曲线越陡, I
电压越稳
定。
+
UZ
稳压
动态电阻: 误差
r U Z
Z
I Z
rz越小,稳 压性能越好。
UZ
IZ
U IZ IZmax
稳压二极管的参数:
(1)稳定电压 UZ
(2)电压温度系数U(%/℃)
基区空穴
向发射区
的扩散可
忽略。
B
进 少入部P分区与R的基B 电区子的
空穴复合,形成
电流IBEE,B 多数
扩散到集电结。
C
N

第1章半导体器件

第1章半导体器件

外电场
形成的电流,故反向电流
非常小,PN结呈现高阻性。
在一定的温度条件下,由本征激发决定的 少子浓度是一定的,故少子形成的漂移电流 是恒定的,基本上与所加反向电压的大小无 关,这个电流也称为反向饱和电流。
PN结加反向电压时的导电情况
PN结加反向电压时的导电 情况
图01.07 PN结加正向电压 时的导电情况
因五价杂质原子中四 个价电子与周围四个 半导体原子中的价电 子形成共价键,多余 的一个价电子因无共 价键束缚而很容易形 成自由电子。
热激发产生 的自由电子
掺杂磷产生 的自由电子
Si
SPi
Si
Si
Si
Si
•掺杂磷产生的自由电子数 〉〉热激发产生的自由电子数
•N型半导体中自由电子数 〉〉空穴数
•自由电子为 N型半导体的多数载流子(简称多), 空穴为N型半导体的少数载流子(简称少子)
N型半导体简化图
多 子
Si
P
Si
Si
Si
Si




l P型半导体:
往本征半导体中掺杂三价杂质硼形成的杂质半导体, P 型半导体中空穴是多数载流子,主要由掺杂形成;电 子是少数载流子,由热激发形成。空穴很容易俘获电 子,使杂质原子成为负离子。因而也称为受主杂质。
Si
B
Si
Si
Si
Si
热激发产生 的空穴
T=300K室温下,本征硅的电子和空穴浓度: n = p =1.4×1010/cm3
掺杂后 N 型半导体中的自由电子浓度:
n= 5×1016/cm3
本征硅的原子浓度: 4.96×1022/cm3 以上三个浓度基本上依次相差106/cm3

半导体器件的基本知识

半导体器件的基本知识

半导体器件的基本知识在当今科技飞速发展的时代,半导体器件已经成为了现代电子技术的核心基石。

从我们日常使用的智能手机、电脑,到各种先进的医疗设备、航空航天系统,半导体器件无处不在,深刻地影响着我们的生活和社会的发展。

那么,什么是半导体器件?它们是如何工作的?又有哪些常见的类型和应用呢?接下来,让我们一起走进半导体器件的世界,探寻其中的奥秘。

一、半导体的基本特性要理解半导体器件,首先需要了解半导体材料的特性。

半导体是一种导电性介于导体和绝缘体之间的材料,常见的半导体材料有硅(Si)、锗(Ge)等。

半导体的导电性可以通过掺杂等方式进行精确控制,这使得它们在电子器件中具有独特的应用价值。

半导体的一个重要特性是其电导特性对温度、光照等外部条件非常敏感。

例如,随着温度的升高,半导体的电导通常会增加。

此外,半导体还具有光电效应,即当半导体受到光照时,会产生电流或改变其电导特性,这一特性在太阳能电池、光电探测器等器件中得到了广泛应用。

二、半导体器件的工作原理半导体器件的工作原理主要基于 PN 结。

PN 结是在一块半导体材料中,通过掺杂工艺形成的P 型半导体区域和N 型半导体区域的交界处。

P 型半导体中多数载流子为空穴,N 型半导体中多数载流子为电子。

当P 型半导体和 N 型半导体结合在一起时,由于两种区域的载流子浓度差异,会发生扩散运动,形成内建电场。

在 PN 结上加正向电压(P 区接正,N 区接负)时,内建电场被削弱,多数载流子能够顺利通过 PN 结,形成较大的电流,此时 PN 结处于导通状态。

而加反向电压时,内建电场增强,只有少数载流子能够形成微小的电流,PN 结处于截止状态。

基于 PN 结的这一特性,可以制造出二极管、三极管等多种半导体器件。

三、常见的半导体器件1、二极管二极管是最简单的半导体器件之一,它只允许电流在一个方向上通过。

二极管在电路中常用于整流(将交流电转换为直流电)、限幅、稳压等。

例如,在电源适配器中,二极管组成的整流电路将交流市电转换为直流电,为电子设备供电。

半导体知识点总结

半导体知识点总结

半导体知识点总结半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料,它具有一些特殊的电子性质,因此在现代电子技术中具有重要的应用。

本文将对半导体的基本概念、特性、原理以及应用进行详细的介绍和总结。

一、半导体的基本概念1、半导体材料半导体材料是一类电阻率介于导体和绝缘体之间的材料,它具有一些特殊的电子能带结构。

常见的半导体材料包括硅(Si)、锗(Ge)、GaAs等。

2、半导体的掺杂半导体材料经过掺杂后,可以改变其电子结构和导电性质。

常见的掺杂有N型和P型两种类型,分别通过掺入杂质原子,引入额外的自由电子或空穴来改变半导体的导电性质。

3、半导体的结构半导体晶体结构通常是由大量的晶格排列组成,具有一定的晶格参数和对称性。

在半导体器件中,常见的晶体结构有晶体管、二极管、MOS器件等。

二、半导体的特性1、能带结构半导体的能带结构是其特有的性质,它决定了半导体的导电性质。

半导体的能带结构通常包括价带和导带,其中价带中填充电子的能级较低,而导带中电子的能级较高,两者之间的能隙称为禁带宽度。

2、电子迁移和载流子在外加电场的作用下,半导体中的自由电子和空穴可以在晶体内迁移,并形成电流。

这些移动的载流子是半导体器件工作的基础。

3、半导体的导电性半导体的导电性是由自由电子和空穴共同贡献的,通过掺杂和外加电场的调制,可以改变半导体的导电性。

三、半导体的原理1、P-N结P-N结是半导体器件中最基本的结构之一,它由P型半导体和N型半导体组成。

P-N结具有整流、放大、开关等功能,是二极管、光电二极管等器件的基础。

2、场效应器件场效应器件是一类利用外加电场控制半导体导电性质的器件,包括MOS场效应管、JFET场效应管等。

场效应器件具有高输入电阻、低功耗等优点,在数字电路和模拟电路中得到广泛应用。

3、半导体光电器件半导体光电器件是一类利用光电效应将光能转化为电能的器件,包括光电二极管、光电导电器件等。

光电器件在光通信、光探测、光伏等领域有着重要的应用。

半导体的基本 知识

半导体的基本 知识
• 半导体材料很多,按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体两大 类。锗和硅是最常用的元素半导体;化合物半导体包括l一V族化合物 (砷化嫁、磷化嫁等),II一VI族化合物(硫化福、硫化锌等)、氧化物(锰、 铬、铁、铜的氧化物),以及由l一V族化合物和B一VI族化合物组成的 固溶体(嫁铝砷、嫁砷磷等)。除上述晶态半导体外,还有非晶态的玻 璃半导体、有机半导体等。
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第二节 半导体二极管
• 二、二极管的结构和符号 • 将PN结的两个区,即P区和N区分别加上相应的电极引线引出,并
用管壳将PN结封装起来就构成了半导体二极管,其结构与图形符号 如图6一1所示,常见外形如图6一2所示。从P区引出的电极为阳极 (或正极),从N区引出的电极为阴极(或负极),并分别用A,K表示。 • 三、二极管的伏安特性 • 二极管的主要特性是单向导电性,其伏安特性曲线如图6一3所示(以 正极到负极为参考方向)。 • 1.正向特性 • 外加正向电压很小时,二极管呈现较大的电队,几乎没有正向电流通 过。曲线OA段(或OA‘段)称作死区,A点(或A‘点)的电压称为死区电 压,硅管的死区电压一般为0. 5 V,锗管则约为0. 1 V 。
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第一节 半导体的基本知识
• 电阻是随着温度的上升而降低的。这是半导体现象的首次发现。 1839年法国的贝克莱尔发现半导体和电解质接触形成的结,在光照 下会产生一个电压,这就是后来人们熟知的光生伏特效应,这是被发 现的半导体的第二个特征。在1874年,德国的布劳恩观察到某些硫 化物的电导与所加电场的方向有关,即它的导电有方向性,在它两端 加一个正向电压,它是导通的;如果把电压极性反过来,它就不导电, 这就是半导体的整流效应,也是半导体所特有的第三种特性。同年, 舒斯特又发现了铜与氧化铜的整流效应。1873年,英国的史密斯发 现硒晶体材料在光照下电导增加的光电导效应,这是半导体又一个特 有的性质。

半导体基础知识和半导体器件工艺

半导体基础知识和半导体器件工艺

半导体基础知识和半导体器件工艺第一章半導體基礎知識通常物質根據其導電性能不同可分成三類。

第一類爲導體,它可以很好的傳導電流,如:金屬類,銅、銀、鋁、金等;電解液類:NaCl水溶液,血液,普通水等以及其他一些物體。

第二類爲絕緣體,電流不能通過,如橡膠、玻璃、陶瓷、木板等。

第三類爲半導體,其導電能力介於導體和絕緣體之間,如四族元素Ge鍺、Si矽等,三、五族元素的化合物GaAs砷化鎵等,二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。

物體的導電能力可以用電阻率來表示。

電阻率定義爲長1釐米、截面積爲1平方釐米的物質的電阻值,單位爲歐姆*釐米。

電阻率越小說明該物質的導電性能越好。

通常導體的電阻率在10-4歐姆*釐米以下,絕緣體的電阻率在109歐姆*釐米以上。

半導體的性質既不象一般的導體,也不同于普通的絕緣體,同時也不僅僅由於它的導電能力介於導體和絕緣體之間,而是由於半導體具有以下的特殊性質:(1) 溫度的變化能顯著的改變半導體的導電能力。

當溫度升高時,電阻率會降低。

比如Si在200℃時電阻率比室溫時的電阻率低幾千倍。

可以利用半導體的這個特性製成自動控制用的熱敏元件(如熱敏電阻等),但是由於半導體的這一特性,容易引起熱不穩定性,在製作半導體器件時需要考慮器件自身産生的熱量,需要考慮器件使用環境的溫度等,考慮如何散熱,否則將導致器件失效、報廢。

(2) 半導體在受到外界光照的作用是導電能力大大提高。

如硫化鎘受到光照後導電能力可提高幾十到幾百倍,利用這一特點,可製成光敏三極管、光敏電阻等。

(3) 在純淨的半導體中加入微量(千萬分之一)的其他元素(這個過程我們稱爲摻雜),可使他的導電能力提高百萬倍。

這是半導體的最初的特徵。

例如在原子密度爲5*1022/cm3的矽中摻進大約5X1015/cm3磷原子,比例爲10-7(即千萬分之一),矽的導電能力提高了幾十萬倍。

物質是由原子構成的,而原子是由原子核和圍繞它運動的電子組成的。

電子很輕、很小,帶負電,在一定的軌道上運轉;原子核帶正電,電荷量與電子的總電荷量相同,兩者相互吸引。

电路中的半导体器件基础知识总结

电路中的半导体器件基础知识总结

电路中的半导体器件基础知识总结电路中的半导体器件是电子技术的重要组成部分,广泛应用于各种电子设备和系统中。

了解和掌握半导体器件的基础知识对于工程师和电子爱好者来说至关重要。

本文将对半导体器件的基础知识进行总结,包括半导体材料、二极管、场效应管和晶体三极管等方面。

一、半导体材料半导体器件的基础是半导体材料。

半导体材料具有介于导体和绝缘体之间的导电性能,其电阻随着温度的变化而变化。

常用的半导体材料有硅和锗。

硅是最重要的半导体材料之一,应用广泛。

半导体材料的导电特性由材料中的杂质控制,将适当的杂质加入纯净的半导体中可以改变其导电性能,这就是掺杂。

二、二极管二极管是一种最简单的半导体器件,它由正负两极组成。

二极管的主要作用是对电流进行整流,也可以用于稳压、开关等电路。

二极管的工作原理是利用PN结的特性。

PN结是由P型半导体和N型半导体连接而成,在PN结的接触面上形成空间电荷区,通过控制电势差,可以控制空间电荷区的导电状态。

在正向偏置时,电流可以从P端流向N端,形成导通状态;在反向偏置时,电流不能从N端流向P端,形成截止状态。

三、场效应管场效应管是一种三电极器件,由栅极、漏极和源极组成。

场效应管的工作原理是利用栅极电场的调控作用来控制漏极和源极之间的电流。

常用的场效应管有MOSFET(金属氧化物半场效应晶体管)和JFET(结型场效应晶体管)等。

MOSFET主要由金属栅极、绝缘层和半导体构成,栅极电压的变化可以控制漏极和源极之间的电流;JFET 主要由PN结构成,通过栅极电压的变化来控制漏极和源极之间的空间电荷区的导电状态。

四、晶体三极管晶体三极管是一种三电极器件,由发射极、基极和集电极组成。

晶体三极管的主要作用是放大和控制电流。

晶体三极管的工作原理是利用少数载流子在不同电极之间的输运和扩散来实现,发射极和基极之间的电流变化可以通过集电极和基极之间的电流放大。

晶体三极管有NPN型和PNP型两种,其中NPN型的晶体三极管发射极和基极连接为N型半导体,集电极为P型半导体;PNP型的晶体三极管发射极和基极连接为P型半导体,集电极为N型半导体。

半导体行业必备知识

半导体行业必备知识

半导体行业必备知识标题: 半导体行业必备知识:从基础概念到未来发展引言:半导体行业是现代科技和电子行业的核心,对我们的生活产生了深远的影响。

为了更好地理解和掌握半导体行业,本文将从基础概念开始,逐步深入探讨相关主题。

我们将介绍半导体的定义、材料和工艺,以及半导体芯片的制造和应用。

此外,我们还将讨论半导体行业的未来发展趋势和挑战,以及对环境和社会的影响。

第一部分:半导体基础知识1. 半导体的定义和特性- 解释什么是半导体,以及半导体材料的特性。

- 讨论半导体材料的能带结构和导电性质。

2. 半导体材料- 介绍常见的半导体材料,如硅(Si)和砷化镓(GaAs)。

- 分析不同材料的特点、优缺点和在半导体行业中的应用。

3. 半导体器件和工艺- 介绍半导体器件的基础结构,如二极管和晶体管。

- 解释常用的半导体工艺,如光刻和离子注入,以及它们对半导体器件性能的影响。

第二部分:半导体芯片制造和应用1. 半导体芯片制造工艺- 详细描述半导体芯片的制造过程,包括晶圆加工、沉积、刻蚀和清洗等步骤。

- 分析不同制造工艺对芯片性能和产量的影响。

2. 半导体芯片应用领域- 探讨半导体芯片在各个领域的应用,如通信、计算机、医疗和能源。

- 强调半导体芯片在现代科技和电子领域的关键作用。

第三部分:半导体行业的未来发展1. 新兴半导体技术- 介绍新兴的半导体技术,如碳纳米管和量子点。

- 分析这些技术在提高芯片性能和创新应用方面的潜力。

2. 挑战和趋势- 讨论半导体行业面临的挑战,如技术复杂性和成本压力。

- 分析行业的发展趋势,如人工智能和物联网对半导体需求的增长。

第四部分:半导体行业的环境和社会影响1. 可持续发展- 探讨半导体行业在可持续发展方面的挑战和努力。

- 分析行业在能耗、废弃物管理和碳减排方面的可持续性措施。

2. 社会责任- 强调半导体行业在社会责任方面的作用,如创造就业机会和支持教育项目。

- 讨论行业在社会和经济发展中的贡献和责任。

半导体器件重要知识点总结

半导体器件重要知识点总结

半导体器件重要知识点总结一、半导体基础知识1. 半导体的概念及特性:半导体是指导电性介于导体和绝缘体之间的一类材料。

由于半导体材料的导电性能受温度、光照等外部条件的影响比较大,它可以在不同的条件下表现出不同的导电特性。

半导体材料常见的有硅、锗等。

2. P型半导体和N型半导体:P型半导体是指在半导体材料中掺入了3价元素,如硼、铝等,使其成为带正电荷的空穴主导的半导体材料。

N型半导体是指在半导体材料中掺入了5价元素,如磷、砷等,使其成为自由电子主导的半导体材料。

3. 掺杂:半导体器件在制造过程中一般都要进行掺杂,以改变其导电性能。

掺杂分为N型掺杂和P型掺杂,通过掺杂可以使半导体材料的导电性能得到调控,从而获得所需要的电子特性。

4. pn结:pn结是指将P型半导体和N型半导体直接连接而成的结构,它是构成各类半导体器件的基础之一。

pn结具有整流、发光、光电转换等特性,在各类器件中得到了广泛的应用。

二、半导体器件的基本知识1. 二极管(Diode):二极管是一种基本的半导体器件,它采用pn结的结构,在正向偏置时可以导通,而在反向偏置时则将电流阻断。

二极管在各类电子电路中具有整流、电压稳定、信号检测等重要作用。

2. 晶体管(Transistor):晶体管是一种由半导体材料制成的三电极器件,它采用多个pn结的结构,其主要功能是放大信号、开关电路和稳定电路等。

晶体管在各类电子器件中扮演着至关重要的作用,是现代电子技术的重要组成部分。

3. 集成电路(IC):集成电路是将大量的半导体器件集成在一块半导体芯片上的器件,它可以实现各种功能,如存储、计算、通信等。

集成电路在现代电子技术中已成为了各类电子产品不可或缺的一部分,是现代电子产品的核心之一。

4. MOS场效应管(MOSFET):MOSFET是一种基于金属-氧化物-半导体的结构的场效应晶体管,它在功率控制、开关电路、放大器等方面有着重要的应用。

MOSFET在各类电源、电动机控制等领域得到了广泛的应用。

(完整word版)半导体基础知识

(完整word版)半导体基础知识

1.1 半导体基础知识概念归纳本征半导体定义:纯净的具有晶体结构的半导体称为本征半导体。

电流形成过程:自由电子在外电场的作用下产生定向移动形成电流。

绝缘体原子结构:最外层电子受原子核束缚力很强,很难成为自由电子。

绝缘体导电性:极差。

如惰性气体和橡胶.半导体原子结构:半导体材料为四价元素,它们的最外层电子既不像导体那么容易挣脱原子核的束缚,也不像绝缘体那样被原子核束缚得那么紧.半导体导电性能:介于半导体与绝缘体之间.半导体的特点:★在形成晶体结构的半导体中,人为地掺入特定的杂质元素,导电性能具有可控性。

★在光照和热辐射条件下,其导电性有明显的变化.晶格:晶体中的原子在空间形成排列整齐的点阵,称为晶格。

共价键结构:相邻的两个原子的一对最外层电子(即价电子)不但各自围绕自身所属的原子核运动,而且出现在相邻原子所属的轨道上,成为共用电子,构成共价键。

自由电子的形成:在常温下,少数的价电子由于热运动获得足够的能量,挣脱共价键的束缚变成为自由电子.空穴:价电子挣脱共价键的束缚变成为自由电子而留下一个空位置称空穴。

电子电流:在外加电场的作用下,自由电子产生定向移动,形成电子电流。

空穴电流:价电子按一定的方向依次填补空穴(即空穴也产生定向移动),形成空穴电流。

本征半导体的电流:电子电流+空穴电流.自由电子和空穴所带电荷极性不同,它们运动方向相反。

载流子:运载电荷的粒子称为载流子。

导体电的特点:导体导电只有一种载流子,即自由电子导电。

本征半导体电的特点:本征半导体有两种载流子,即自由电子和空穴均参与导电。

本征激发:半导体在热激发下产生自由电子和空穴的现象称为本征激发.复合:自由电子在运动的过程中如果与空穴相遇就会填补空穴,使两者同时消失,这种现象称为复合。

动态平衡:在一定的温度下,本征激发所产生的自由电子与空穴对,与复合的自由电子与空穴对数目相等,达到动态平衡。

载流子的浓度与温度的关系:温度一定,本征半导体中载流子的浓度是一定的,并且自由电子与空穴的浓度相等。

半导体主要知识点总结

半导体主要知识点总结

半导体主要知识点总结一、半导体的基本概念1.1半导体的定义与特点:半导体是介于导体和绝缘体之间的一类材料,具有介于导体和绝缘体之间的电阻率。

与导体相比,半导体的电阻率较高;与绝缘体相比,半导体的电子传导性能较好。

由于半导体具有这种特殊的电学性质,因此具有重要的电子学应用价值。

1.2半导体的晶体结构:半导体晶体结构通常是由离子键或共价键构成的晶体结构。

半导体的晶体结构对其电学性质有重要的影响,这也是半导体电学性质的重要基础。

1.3半导体的能带结构:半导体的电学性质与其能带结构密切相关。

在半导体的能带结构中,通常存在导带和价带,以及禁带。

导带中的载流子为自由电子,价带中的载流子为空穴,而在禁带中则没有载流子存在。

二、半导体的掺杂和电子输运2.1半导体的掺杂:半导体的电学性质可以通过掺杂来调控。

通常会向半导体中引入杂质原子,以改变半导体的电学性质。

N型半导体是指将少量的五价杂质引入四价半导体中,以增加自由电子的浓度。

P型半导体是指将少量的三价杂质引入四价半导体中,以增加空穴的浓度。

2.2半导体中的载流子输运:在半导体中,载流子可以通过漂移和扩散两种方式进行输运。

漂移是指载流子在电场作用下移动的过程,而扩散是指载流子由高浓度区域向低浓度区域扩散的过程。

这两种过程决定了半导体材料的电学性质。

三、半导体器件与应用3.1二极管:二极管是一种基本的半导体器件,由N型半导体和P型半导体组成。

二极管具有整流和选择通道的功能,是现代电子设备中广泛应用的器件之一。

3.2晶体管:晶体管是一种由多个半导体材料组成的器件。

它通常由多个P型半导体、N型半导体和掺杂层组成。

晶体管是目前电子设备中最重要的器件之一,具有放大、开关和稳定电流等功能。

3.3集成电路:集成电路是将大量的电子器件集成在一块芯片上的器件。

它是现代电子设备中最重要的组成部分之一,可以实现各种复杂的功能,如计算、存储和通信等。

3.4发光二极管:发光二极管是一种将电能转化为光能的半导体器件,具有高效、省电和寿命长的特点。

半导体工艺技术基础知识

半导体工艺技术基础知识

半导体工艺技术基础知识半导体工艺技术是制造半导体器件的关键技术之一,是现代电子产业发展的重要支撑。

以下是关于半导体工艺技术的基础知识。

半导体材料是一种介于导体与绝缘体之间的材料。

常见的半导体材料包括硅(Si)和砷化镓(GaAs)等。

半导体材料的导电性能受温度、掺杂物浓度和外加电场等因素的影响。

半导体材料的电导率可以通过掺杂来调控,将杂质原子(掺杂剂)添加到半导体材料中,可以使其导电性能得到改善。

半导体器件的制造通过一系列的工艺步骤完成。

首先,需要通过杂质掺杂的方法,改变半导体材料的导电性能。

常见的掺杂方法包括离子注入和溅射。

离子注入是将掺杂剂离子加速到高能量,并注入到半导体材料中,从而改变其电导率。

溅射是将掺杂剂材料蒸发,经过激发后,附着到半导体材料表面,改变其导电性能。

掺杂完成后,需要进行退火处理,使掺杂剂均匀分布在半导体材料中。

之后,需要进行光刻工艺,将器件的图形转移到半导体材料表面,形成光刻胶,再通过光照的方式选择性地去除部分光刻胶。

光刻胶的选择和图形的设计对器件的最终性能具有重要影响。

接下来是蚀刻工艺,通过湿法或干法将半导体材料表面的非需要部分去除,形成所需的器件结构。

湿法蚀刻使用化学液体,干法蚀刻使用高能粒子束。

蚀刻结束后,需要进行清洗工艺,去除蚀刻产生的杂质。

最后是沉积工艺,将需要的金属或绝缘体沉积在半导体材料上,形成金属引线或绝缘层等。

沉积工艺包括物理气相沉积(PVD)和化学气相沉积(CVD)等。

半导体工艺技术的基础知识不仅包括以上的材料和工艺步骤,还包括器件设计和测试等方面的知识。

器件设计需要根据需求和性能要求,选择合适的材料和工艺方法。

器件测试需要使用一系列的测试仪器,评估器件的性能和可靠性。

总之,半导体工艺技术是现代电子产业必不可少的一部分。

掌握半导体工艺技术的基础知识,对于理解和应用半导体器件具有重要的意义。

半导体工艺开发需要用到的知识

半导体工艺开发需要用到的知识

半导体工艺开发需要用到的知识随着科技的不断进步,半导体工艺开发在现代社会中扮演着重要的角色。

半导体工艺开发涉及到许多知识,包括物理学、化学、材料科学等多个学科领域。

本文将就半导体工艺开发需要用到的知识进行详细介绍。

一、半导体物理学知识半导体物理学是半导体工艺开发的基础。

了解半导体的性质,掌握半导体的能带理论、载流子的输运过程、PN结的原理、场效应晶体管等基本知识是非常重要的。

只有深入理解了半导体的本质,才能够在工艺开发中做出合理的设计和优化。

二、化学知识在半导体工艺开发中,化学知识是不可或缺的。

半导体的制备过程中需要用到各种化学试剂,比如各种溶液、气体等。

同时,清洗、腐蚀、沉积等工艺步骤也都涉及到化学反应。

因此,熟悉化学知识,掌握化学实验技术对于半导体工艺开发而言显得尤为重要。

三、材料科学知识半导体材料的选择直接影响着器件的性能和稳定性,所以对材料科学的了解至关重要。

了解不同材料的物理化学性质、熟悉各种材料的制备工艺和表征方法,能够有效地指导半导体工艺开发的方向。

四、微电子学知识半导体工艺开发与微电子学紧密相关。

微电子学涉及到集成电路的设计、制备和测试技术,是半导体工艺开发不可或缺的一部分。

掌握微电子学知识,能够更好地理解半导体器件的工作原理,为工艺的优化提供更多的可能性。

五、工艺工程知识工艺工程知识包括清洁工艺、腐蚀工艺、沉积工艺、光刻工艺、离子注入工艺等多个方面。

掌握这些工艺的基本原理和具体操作方法,能够帮助工程师更好地设计和改进半导体的制备工艺。

六、设备技术知识半导体工艺开发需要用到各种先进的设备,比如离子注入机、化学气相沉积机、光刻机等。

掌握这些设备的结构、原理和操作方法对于开发半导体工艺至关重要。

以上所述的知识只是半导体工艺开发所涉及到的一部分。

实际上,半导体工艺开发需要多学科知识的融合,需要工程师对多个领域都有一定的了解和掌握。

同时,为了跟上技术的发展,工程师需要不断学习和更新知识,才能够在半导体工艺开发的道路上不断取得新的成就。

半导体制造工艺基础(3篇)

半导体制造工艺基础(3篇)

第1篇一、引言半导体制造工艺是半导体产业的核心技术,它是将半导体材料制备成各种电子器件的过程。

随着科技的飞速发展,半导体产业在电子信息、通信、计算机、国防等领域发挥着越来越重要的作用。

本文将从半导体制造工艺的基本概念、主要工艺步骤、常用设备等方面进行阐述。

二、半导体制造工艺的基本概念1. 半导体材料半导体材料是指导电性能介于导体和绝缘体之间的材料。

常用的半导体材料有硅、锗、砷化镓等。

其中,硅是半导体产业中最常用的材料。

2. 半导体器件半导体器件是指利用半导体材料的电学特性制成的各种电子元件,如二极管、晶体管、集成电路等。

3. 半导体制造工艺半导体制造工艺是指将半导体材料制备成各种电子器件的过程,包括材料制备、器件结构设计、器件制造、封装测试等环节。

三、半导体制造工艺的主要步骤1. 原料制备原料制备是半导体制造工艺的第一步,主要包括单晶生长、外延生长等。

(1)单晶生长:通过化学气相沉积(CVD)、物理气相沉积(PVD)等方法,将半导体材料制备成单晶硅。

(2)外延生长:在外延衬底上生长一层或多层半导体材料,形成具有特定结构和性能的薄膜。

2. 器件结构设计器件结构设计是根据器件的功能需求,确定器件的结构和参数。

主要包括器件类型、结构尺寸、掺杂浓度等。

3. 器件制造器件制造是半导体制造工艺的核心环节,主要包括光刻、蚀刻、离子注入、化学气相沉积、物理气相沉积等。

(1)光刻:利用光刻机将器件图案转移到半导体材料上。

(2)蚀刻:利用蚀刻液或等离子体将半导体材料上不需要的部分去除。

(3)离子注入:将掺杂剂以高能离子形式注入半导体材料中,改变其电学特性。

(4)化学气相沉积:利用化学反应在半导体材料表面沉积一层薄膜。

(5)物理气相沉积:利用物理过程在半导体材料表面沉积一层薄膜。

4. 封装测试封装测试是将制造好的半导体器件进行封装,并进行性能测试的过程。

(1)封装:将半导体器件封装在保护壳中,以防止外界环境对器件的影响。

半导体器件以及集成电路制造工艺介绍

半导体器件以及集成电路制造工艺介绍

半导体器件以及集成电路制造工艺介绍引言半导体器件是现代电子设备的核心组成部分,而集成电路制造工艺则是实现半导体器件制造和集成的关键技术。

本文将从基础知识开始介绍半导体器件及其相关概念,然后详细说明集成电路制造工艺的步骤和关键技术,最后探讨半导体器件和集成电路制造工艺的发展趋势。

一、半导体器件1. 半导体材料半导体材料是半导体器件的基础,其特点是在温度和压力的作用下,导电性介于导体和绝缘体之间。

常见的半导体材料有硅(Si)和镓砷化镓(GaAs)等。

半导体材料的导电特性可通过控制材料内的能带结构来实现。

2. PN结PN结是半导体器件的基本结构,它由P型半导体和N型半导体的结合组成。

PN结具有整流特性,即在正向偏置时电流会流动,而在反向偏置时电流被阻断。

这使得PN结可以用于实现二极管等器件。

3. MOSFET金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)是一种常见的半导体器件,用于在集成电路中放大或开关电流。

它由P型或N型半导体形成的源、漏和栅极组成,通过控制栅极电压来改变电流的通断。

4. LED发光二极管(LED)是将电能转化为光能的半导体器件。

其具有高效率、长寿命和快速响应的特点,被广泛应用于照明、显示和通信等领域。

二、集成电路制造工艺1. 晶圆制备晶圆是半导体器件制造的基础,它通常由硅单晶或其他类似材料制成。

晶圆制备的关键步骤包括材料净化、晶体生长、切割和抛光。

2. 晶圆上的工艺步骤将准备好的晶圆放入洁净室中进行后续的加工工艺。

主要包括光刻、蚀刻、沉积、扩散和离子注入等步骤。

光刻是一种将光照射到光刻胶上,然后通过显影、蚀刻和刻蚀等操作形成图案的过程。

而蚀刻则是使用化学溶液将不需要的材料去除。

沉积是将新的材料沉积在晶圆表面以增加或改善特定的性能。

扩散则是通过高温处理使材料中的杂质扩散到晶体内部。

离子注入是将离子注入晶体以改变半导体的导电特性。

这些步骤的重复和组合形成了复杂的线路和器件结构。

3. 封装测试完成晶圆上的工艺步骤后,需要将芯片封装起来,以保护芯片并为其提供连接。

半导体芯片和制造-理论和工艺实用指南

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半导体基础知识和半导体器件工艺第一章半導體基礎知識通常物質根據其導電性能不同可分成三類。

第一類爲導體,它可以很好的傳導電流,如:金屬類,銅、銀、鋁、金等;電解液類:NaCl 水溶液,血液,普通水等以及其他一些物體。

第二類爲絕緣體,電流不能通過,如橡膠、玻璃、陶瓷、木板等。

第三類爲半導體,其導電能力介於導體和絕緣體之間,如四族元素Ge鍺、Si矽等,三、五族元素的化合物GaAs砷化鎵等,二、六族元素的化合物氧化物、硫化物等。

物體的導電能力可以用電阻率來表示。

電阻率定義爲長1 釐米、截面積爲1 平方釐米的物質的電阻值,單位爲歐姆*釐米。

電阻率越小說明該物質的導電性能越好。

通常導體的電阻率在10-4 歐姆*釐米以下,絕緣體的電阻率在109 歐姆*釐米以上。

半導體的性質既不象一般的導體,也不同于普通的絕緣體,同時也不僅僅由於它的導電能力介於導體和絕緣體之間,而是由於半導體具有以下的特殊性質:(1) 溫度的變化能顯著的改變半導體的導電能力。

當溫度升高時,電阻率會降低。

比如Si在200C時電阻率比室溫時的電阻率低幾千倍。

可以利用半導體的這個特性製成自動控制用的熱敏元件 (如熱敏電阻等),但是由於半導體的這一特性,容易引起熱不穩定性,在製作半導體器件時需要考慮器件自身産生的熱量,需要考慮器件使用環境的溫度等,考慮如何散熱,否則將導致器件失效、報廢。

(2)半導體在受到外界光照的作用是導電能力大大提高。

如硫化鎘受到光照後導電能力可提高幾十到幾百倍,利用這一特點,可製成光敏三極管、光敏電阻等。

(3)在純淨的半導體中加入微量(千萬分之一)的其他元素(這個過程我們稱爲摻雜),可使他的導電能力提高百萬倍。

這是半導體的最初的特徵。

例如在原子密度爲5*1022/cm3 的矽中摻進大約5X1015/cm3 磷原子,比例爲10-7(即千萬分之一),矽的導電能力提高了幾十萬倍。

物質是由原子構成的,而原子是由原子核和圍繞它運動的電子組成的。

電子很輕、很小,帶負電,在一定的軌道上運轉;原子核帶正電,電荷量與電子的總電荷量相同,兩者相互吸引。

當原子的外層電子缺少後,整個原子呈現正電,缺少電子的地方産生一個空位,帶正電,成爲電洞。

物體導電通常是由電子和電洞導電。

前面提到摻雜其他元素能改變半導體的導電能力,而參與導電的又分爲電子和電洞,這樣摻雜的元素(即雜質)可分爲兩種:施主雜質與受主雜質。

將施主雜質加到矽半導體中後,他與鄰近的4個矽原子作用,産生許多自由電子參與導電,而雜質本身失去電子形成正離子,但不是電洞,不能接受電子。

這時的半導體叫N 型半導體。

施主雜質主要爲五族元素:銻、磷、砷等。

將施主雜質加到半導體中後,他與鄰近的4 個矽原子作用,産生許多電洞參與導電,這時的半導體叫p 型半導體。

受主雜質主要爲三族元素:鋁、鎵、銦、硼等。

電洞和電子都是載子,在相同大小的電場作用下,電子導電的速度比電洞快。

電洞和電子運動速度的大小用遷移率來表示,遷移率愈大,截流子運動速度愈快。

\假如把一些電洞注入到一塊N型半導體中,N型就多出一部分少數載子一一電洞,但由於N型半導體中有大量的電子存在,當電洞和電子碰在一起時,會發生作用,正負電中和,這種現象稱爲複合單個N型半導體或P型半導體是沒有什麽用途的。

但使一塊完整的半導體的一部分是N 型,另一部分爲P型,並在兩端加上電壓,我們會發現有很奇怪的現象。

如果將P型半導體接電源的正極,N型半導體接電源的負極,然後緩慢地加電壓。

當電壓很小時,一般小於0.7V 時基本沒有電流流過,但大於0.7V 以後,隨電壓的增加電流增加很快,當電壓增加到一定值後電流幾乎就不變化了。

這樣的連接方法爲正向連接,所加的電壓稱爲正向電壓。

將N型半導體接電源的正極,P型半導體接電源的負極,當電壓逐漸增大時,電流開始會有少量的增加,但達到一定值後電流就保持不變,並且電流值很小,這個電流叫反向飽和電流、反向漏電流。

當電壓繼續加到一定程度時,電流會迅速增加,這時的電壓稱爲反向擊穿電壓。

這是由於載子(電子和電洞)的擴散作用,在P型和N型半導體的交界面附近,由於電子和電洞的擴散形成了一個薄層(阻擋層),這個薄層稱作PN接面。

在沒有外加電壓時,PN接面本身建立起一個電場,電場的方向是由N區指向P 區,從而阻止了電子和電洞的繼續擴散。

當外加正電壓時,削弱了原來存在於PN接面中的電場,在外加電場的作用下,N 區的電子不斷地走向P 區,P區的電洞不斷地走向N區,使電流流通。

當外加反向電壓時,加強了電場阻止電子和電洞流通的作用,因此電流很難通過。

這就是PN接面的單向導電性。

半導體二極體是由一個PN接面組成,而三極管由兩個PN接面組成:射極接面和集極接面。

這兩個接面把電晶體分成三個區域:發射區、基區和集電區。

由於這三個區域的電類型不同,又可分爲PNP電晶體和NPN電晶體。

PNP電晶體和NPN 電晶體雖然形式不同,但工作原理是一樣的,都可以用PN接面論來說明。

第二章半導體器件和工藝第一節半導體器件的發展過程1947 年發明了電晶體,有了最簡單的點接觸電晶體和接面型電晶體。

五十年代初期才開始出現市售的電晶體産品。

在1959 年世界上第一塊積體電路問世,由於當時工藝手段的缺乏,例如採用化學方法選擇的腐蝕臺面、蒸發時採用金屬掩模板來形成引線,使得線寬限制在100um左右,集成度很低。

在1961年出現了矽平面工藝後,利用氧化、擴散、光刻、外延、蒸發等平面工藝,在一塊矽片上集成多個元件,因而誕生了平面型積體電路。

六十年代初,實現了平面積體電路的商品化,這時的積體電路是由二極體、三極管和電阻互連所組成的簡單邏輯門電路。

隨後在1964年出現MOS積體電路,從此雙極型和MOS型積體電路並行發展,積體電路也由最初的小規模積體電路發展到中規模集成、大規模集成甚至於超大型積體電路。

第二節半導體器件的分類大多數半導體器件可以分成四組:雙極器件、單極器件、微波器件和光子器件。

雙極器件可分成PN接面二極體、雙極電晶體即三極管、晶體閘流管(又稱晶閘管、可控硅)。

單極器件可分成接面型場效應電晶體(JFER、金屬一半導體場效應電晶體(MESFE、MIS 金屬一氧化物一半導體場效應電晶體(MOSFET 微波器件和光子器件各方面要求比較高,生産比較困難。

目前本公司主要生産雙極器件(三極管和積體電路、,另外還有少量的單極器件(場效應電晶體、和可控硅、芯片等。

第三節半導體器件生産工藝概述半導體器件製造技術是一門新興的電子工業技術,它是發展電子電腦、宇航、通訊、工業自動化和家用電器等電子技術的基礎。

半導體技術的發展是與半導體器件的發展緊密相連的。

如用合金技術製成的合金管,然後又相繼出現了合金擴散管、臺面管等。

1960 年左右矽平面工藝和外延技術的誕生,半導體器件的製造工藝獲得了重大突破,使得半導體器件向微型化、低功耗和高可靠性方向發展。

平面電晶體具有許多優點:(一)由于平面管在整個製造過程中硅片表面及最後的管芯表面都覆蓋有一層二氧化矽薄膜。

使P—N 結面始終不直接裸露在外面,因此一方面可減少生産過程中受到污染,同時也可避免在管子製成後環境中水汽、各種離子和氣體分子對P —N接面狀態的影響,從而有效地提高了平面管的可靠性和穩定性。

(二)提高了電晶體的參數性能,主要是三項:1. 噪音低。

電晶體的低頻噪音與接面狀態關係非常密切,而平面管P—N結面有二氧化矽保護,表面非常穩定,所以比其他類型的電晶體都要小。

2. 反向電流特別小。

由於二氧化矽的保護,使接面比較潔淨,因此表面漏電流非常小,使得反向電流特別小。

3. 高頻大功率特性好。

通過光刻和選擇擴散可以得到電極圖形十分精致複雜的電晶體,使電晶體的高頻大功率性能有了很大的提高。

(三)特別適合於大量的成批生産且參數一致性好。

平面管管芯是用選擇擴散、蒸發電極等工藝製成,在矽片上可同時生産許多管芯,而且平面工藝比較穩定,重復性好,所以一致性也比其他類型的電晶體好。

第四節矽外延平面管製造工藝以NPN管爲例矽外延平面管的結構如圖其主要工藝流程如下所示:(1)切、磨、抛襯底(2)外延(3)一次氧化(4)基區光刻(5)硼擴散/硼注入、退火(6)發射區光刻(7)磷擴散(磷再擴)(8)低氧(9)刻引線孔(10)蒸鋁(11)鋁反刻(12)合金化(13)CV(14)壓點光刻(15)烘焙(16)機減(17)抛光(18)蒸金(19)金合金(20)中測。

下面對上述各工序進行簡單說明。

(1)切、磨、抛:根據管子的性能選擇相應的單晶矽,按要求的厚度沿(111)面進行切割,然後用金剛砂進行研磨,最後用抛光粉進行抛光,使表面光亮,無傷痕。

(2)外延:在低電阻率的矽片上外延生長一層電阻率較高的矽單晶,這樣高電阻率的外延層可提高集電極的擊穿電壓,低電阻率的襯底矽片可降低集電極的串聯電阻,減少飽和壓降。

(3)一次氧化(基區氧化):將矽片放在高溫爐中進行氧化使表面生長一層一定厚度的二氧化矽薄膜。

(4)一次光刻(基區光刻):在二氧化矽層上,按器件要求的基區圖形刻出視窗,使雜質只能通過此視窗進入矽片,而不能進入有二氧化矽覆蓋的矽片其他區域。

基區光刻要求窗口、邊緣平整,無小凸起和針孔。

(5)硼擴散/硼注入、退火:採用擴散或注入的方法在N型的外延層中形成P型的導電區—基區。

採用注入的方法需使用退火來恢復注入對晶格的破壞以及啟動注入進的硼原子。

(6)發射區光刻:爲發射區磷擴散刻出一定圖形的視窗。

要求同基區光刻。

(7)磷擴散(磷再擴):形成發射區的過程。

改變再擴條件來改變參數B值和BVCE(的值。

(8)低氧:在整個矽片上生長一層氧化層以進行引線光刻,同時也可進行放大係數B的微調。

(9) 引線孔光刻:刻出電極引線接觸窗口。

要求引線孔不刻偏,減少針孔。

(10) 蒸鋁:用真空蒸發的方法將鋁蒸發到矽片表面。

(11) 反刻鋁:刻蝕掉電極引線以外的鋁層,留下電極窗口處的鋁作爲電極內引線。

(12) 合金化:蒸發在矽表面的鋁和矽之間的接觸不是歐姆接觸,必須通過合金化使其變成歐姆接觸。

(13) CVD:在矽片表面澱積一層二氧化矽,作爲佈線的最後鈍化層,作爲電極間絕緣,消除有害缺陷。

(14) 壓點光刻:刻蝕出壓焊點。

(15) 烘焙:改變矽片的表面狀況,減小小電流不好。

(16) 機減:根據矽片功率耗散的要求,減薄至所要求的厚度。

(17) 抛光:使減薄後的表面更加平整。

(18) 蒸金:在矽片背面蒸上一薄層高純度金,提高電路的開關速度,而且便於以後晶片燒結。

(19) 金合金:使金與矽形成更好的接觸,防止在燒結時金脫落。

(20) 中測:將參數不合格的管芯剔除。

半導體積體電路製造工藝基本與平面電晶體差不多。

具體流程如下: ( 1 )襯底製備(2) 埋層氧化(3) 埋層光刻(4) 埋層擴散(5) 外延(6) 隔離氧化(7) 隔離光刻(8) 隔離擴散(9) 基區氧化(10) 基區光刻(11) 硼擴散/ 硼注入、退火(12) 發射區光刻(13) 磷擴散(磷再擴) (14) 低氧(15) 刻引線孔(16) 蒸鋁(17) 鋁反刻(18) 合金化(19)CVD (20) 壓點光刻(21) 烘培(22) 中測。

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