半導體器件物理之半導體接觸課件

第二章半導體接觸主要內(nèi)容pn結(jié)異質(zhì)結(jié)金屬-半導體接觸半導體-氧化物接觸,MIS2半導體器件的四種基礎結(jié)構在p型和n型半導體之間形成的“結(jié)”，具有整流特性，廣泛用于電子電路的整流、開關及其他工作中。若再加一層p型半導體，兩個p-n結(jié)構成p-n-p雙極晶體管。金屬-半導體界面，在金屬和半導體之間形成的一種緊密接觸。是第一個被研究的半導體器件。可作為整流接觸-肖特基勢壘，或用作歐姆接觸。也可以得到其他許多器件，如MESFET。p-n結(jié)EfEfEVECEVECEf32.1p-n結(jié)二級管主要內(nèi)容基本器件工藝介紹耗盡區(qū)和耗盡電容I-V特性結(jié)的擊穿瞬變特性端功能61。基本器件工藝介紹幾種器件制備方法

合金法得到的結(jié)的位置嚴格依賴于溫度-時間合金過程，難以精確控制。7

固態(tài)擴散法1?；酒骷に嚥捎媒^緣層的方法平面工藝—是制備半導體器件的主要方法外延襯底9與擴散（10000C)相比，是低溫工藝，可在室溫下進行。離子注入-更精確地控制雜質(zhì)的分布1?；酒骷に囋诘陀?00度下退火，去除晶格損傷10平面工藝中的主要工序外延生長1?；酒骷に嚳捎脷庀嗌L技術形成，例如：熱CVDMBEMOCVD也可用液相技術形成，化學氣相沉積物理氣相沉積精確控制組分和薄膜厚度-原子層生長11水汽氧化氧化--二氧化硅1?；酒骷に?31。基本器件工藝雜質(zhì)擴散一維擴散方程，菲克定律雜質(zhì)總量為S的“有限源”情況：高斯函數(shù)表面濃度為Cs的“恒定表面濃度“情形：余誤差函數(shù)擴散系數(shù)D依賴于溫度和雜質(zhì)濃度，在低濃度情況下，D與雜質(zhì)無關。雜質(zhì)擴散系數(shù)D與雜質(zhì)固溶度有關141?；酒骷に囯x子注入：為改變襯底的電學、冶金學或化學性質(zhì)而將帶電高能原子引入襯底。典型離子能量：10-400keV之間典型離子劑量：1011-1016離子數(shù)/cm2優(yōu)點：精確控制總劑量，深度分布和面均勻性低溫工藝注入結(jié)能與掩膜邊緣自對準激光處理：用高強度的激光輻射可去除離子注入損傷，使半導體層再結(jié)晶。缺點：離子注入損傷151?；酒骷に嚲€性緩變結(jié)—深擴散結(jié)線性緩變結(jié)近似的雜質(zhì)分布。171。基本器件工藝通過絕緣層上的窗口向半導體本底擴散形成p-n結(jié)時，雜質(zhì)要向下擴散，也要向側(cè)向擴散：柱形邊緣分布和球形角分布在擴散掩膜邊緣附近形成結(jié)彎曲的平面擴散工藝。通過矩形掩膜擴散形成近似的柱面和球面區(qū)。18p-n結(jié)p-n結(jié)理論是半導體器件物理的基礎。1。p-n結(jié)的理想靜態(tài)和動態(tài)特性。2。討論耗盡層內(nèi)的產(chǎn)生和復合。擴散勢、耗盡區(qū)電流-電壓特性結(jié)的擊穿瞬變特性端功能耗盡區(qū)電容PN結(jié)兩側(cè)電子和空穴濃度相差懸殊P區(qū)空穴和N區(qū)電子向?qū)Ψ綌U散，空間電荷區(qū)自建電場NP19熱平衡狀態(tài)（無外電壓，沒有電流）：凈電子和空穴電流為零，要求費米能級在整個樣品中為常數(shù)。根據(jù)電流密度方程：同理21-xPxN空間電荷區(qū)總寬度空間電荷分布：22電場分布：泊松方程+邊界條件根據(jù)泊松方程，得到：積分，得到電場分布X=0處的最大電場23能帶：

平衡時，結(jié)兩側(cè)空穴密度之間和電子密度之間的關系能帶圖

內(nèi)建勢25Ge，Si，GaAs單邊突變結(jié)的內(nèi)建勢26Si單邊突變結(jié)耗盡層寬度和單位面積耗盡層電容與摻雜濃度的關系。29單位面積的耗盡層電容定義為：單邊突變結(jié)，單位面積電容：F/cm2反向和正向偏置耗盡層電容：1/C2~V直線，斜率：襯底雜質(zhì)濃度，1/C2=0時截距：內(nèi)建勢。30

Si單邊突變結(jié)耗盡層寬度和單位面積耗盡層電容與摻雜濃度的關系。31泊松方程:2。耗盡區(qū)和耗盡電容-線性緩變結(jié)雜質(zhì)分布:雜質(zhì)濃度梯度積分,得到電場分布:最大電場:32兩次積分,得到內(nèi)建勢:

線性緩變結(jié)的耗盡層電容