网站如何兼容ie6,直接拖拉做网站的软件,如何设立网站,山东平台网站建设设计概述半导体材料的独特性质之一是它们的导电性和导电类型(N型或P型)能被产生和控制。在本章中#xff0c;描述在晶圆内和表面上特别的小块导电区和PN结的形成。介绍扩散和离子注入两种掺杂技术的原理和工艺。简介使晶体管和二极管工作的结构就是PN结。结(junction)就是富含电子…概述半导体材料的独特性质之一是它们的导电性和导电类型(N型或P型)能被产生和控制。在本章中描述在晶圆内和表面上特别的小块导电区和PN结的形成。介绍扩散和离子注入两种掺杂技术的原理和工艺。简介使晶体管和二极管工作的结构就是PN结。结(junction)就是富含电子的区域(N型区)与富含空穴的区域(P型区)的分界处。结的具体位置就是电子浓度与空穴浓度相同的地方。这个概念在以后“由扩散形成掺杂区和扩散结”中解释。通常在半导体晶圆表面形成结的方法是热扩散(diffusion)或离子注入(ion implantation)。用热扩散掺杂材料被引入晶圆顶层暴露的表面典型的是通过在顶层二氧化硅的孔洞。通过加热它们被散布到晶圆的体内。散布的量和深度由一套规则控制说明如下。这些规则源自一套化学规则无论何时晶圆被加热到一个阈值温度这套规则将控制掺杂剂在晶圆中的任何运动。在离子注入中顾名思义掺杂剂材料被射入晶圆的表面进来的大部分掺杂剂原子静止于表面层以下。此外扩散规则也控制注入的原子运动(参见下图)。因此本节以讨论半导体的结开始进行到扩散技术和规则以描述离子注入工艺结尾。用扩散法形成掺杂区扩散掺杂工艺的开发是半导体生产的一个重要进步。扩散是一种材料通过另一种材料的运动是一种自然的化学过程在日常生活中有很多例子。扩散的发生需要两个必要的条件。第一一种材料的浓度必须高于另外一种材料的浓度。第二系统内部必须有足够的能量使高浓度的材料进入或通过另一种材料。气相扩散的一个例子就是常见的充压喷雾罐(参见下图)比如房间除臭剂。按下喷嘴时带有压力的物质离开罐子进入到附近的空气中。此后扩散过程使得气体移动分布到整个房间。这种移动在喷嘴被按开时开始并且在喷嘴关闭后还会继续。只要前面的喷雾引入的浓度高于空气中的浓度这种扩散过程就会一直继续。随着物质远离喷雾罐物质的浓度会逐渐降低。这是扩散过程的一个特性。扩散会一直继续直到整个房间的浓度均一为止。一滴墨水滴入一杯水中时展现的就是液态扩散的另一个例子。墨水的浓度高于周边水的浓度于是立即向杯中的水扩散。扩散过程会一直继续直到整杯水有相同的颜色为止。这个例子还可以用来说明能量对扩散过程的影响。如果杯中的水被加热(给予水更多的能量)墨水会更快地散布在杯中。当掺杂的晶圆暴露接触面比晶圆内杂质原子浓度更高时会发生相同的扩散现象称为固态扩散。扩散形成的掺杂区和结扩散工艺掺杂后的晶圆中杂质的检查显示了掺杂区和结的形成。初始时的情况显示在下图中。显示的晶圆来自p型晶体。图中的“”号代表单晶生长过程中引进的p型杂质。它们均匀地分布在整片晶圆中。晶圆经过热氧化及图形化工艺后氧化层上面会留出孔洞。在扩散炉管里晶圆在高温条件下暴露于一定浓度的N型杂质中(参见下图中的“一”号)。N型杂质透过氧化层上的孔洞扩散到晶圆内部。对晶圆不同深度处发生变化的检查显示了掺杂在晶圆内部引起的变化。扩散炉管中的条件设置使得扩散到晶圆内部的N型杂质原子数量高于第一层中p型原子的数量。在此演示中N型原子比P型原子多7个从而使其成为N型导电层。扩散过程随着N型原子从第一层向第二层的扩散而继续(参见下图)。同样第二层中N型杂质的数量高于P型使第二层转变为N型。下图中显示的是每一层中N型与p型原子的计数这个过程会继续到晶圆更深处。11.3.1 NP结在第4层中N型与P型原子的数量恰好完全相同。这一层就是NP结的所在。NP结的定义就是指N型与P型杂质原子数量相同的地方。注意在结下方的第5层只有3个N型原子不足以将该层改变为N型。NP结的定义指出掺杂区中N型原子的浓度较高。PN结意味着掺杂区域中P型杂质的浓度较高。电流通过半导体结的特征行为造成单个半导体器件的特殊性能表现。本系列的重点放在晶圆掺杂区的形成与特征上。11.3.2固态扩散的目的扩散工艺(热扩散或离子注入)的目的有三个在晶圆表面产生具体掺杂原子的数量(浓度)。2在晶圆表面下的特定位置处形成NP(或PN)结。3在晶圆表面层形成特定的掺杂原子(浓度)分布。1133横向扩散上图中的扩散掺杂工艺显示外来杂质原子竖直进入晶圆。实际上杂质原子朝各个方向运动。精确的截面图(参见下图)会显示一部分原子进行了横向的运动在氧化隔离层下面形成了结。这种运动称为横向(lateral)或侧向(side)扩散。横向或侧向扩散量约为纵向扩散结深的85。不论扩散或离子注入都会发生横向扩散现象。横向扩散对电路密度的影响在离子注入的介绍部分进行讨论。
