半导体器件半导体工艺掺杂PPT
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第十一章掺杂概述导电区和N-P结是晶圆内部或表面形成的半导体器件的基本组成部分。
他们是通过扩散或离子注入技术在晶圆中形成的。
本章将具体介绍N-P结的定义,扩散与离子注入的原理及工艺。
目的完成本章后您将能够:1.定义P-N结。
2.画出完整的扩散工艺流程图。
3.描述淀积步骤与推进步骤的不同。
4.列举三种类型的淀积源。
5.画出淀积和推进工艺的典型杂质浓度与深度位置的关系曲线。
6.列举离子注入机的主要部件。
7.描述离子注入的原理。
8.比较扩散与离子注入工艺的优势劣势。
结的定义使晶体管和二极管工作的结构就是N-P结。
结(junction)就是富含带负电的电子的区域(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。
这个概念在扩散结的形成章节中已作过解释。
在半导体表面形成结的通常做法是热扩散(diffusion)或离子注入(ion implantation)。
掺杂区的形成扩散的概念扩散掺杂工艺的发展是半导体生产的一大进步。
扩散,一种材料通过另一种材料的运动,是一种自然的化学过程,在现实生活中有很多例子。
扩散的发生需要两个必要的条件。
第一,一种材料的浓度必需高于另外一种。
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。
扩散的原理被用来将N-型或P-型杂质引进到半导体表层深部。
然而,小尺寸器件的要求使业界转而采用离子注入作为主要的掺杂技术。
但是,一旦杂质进入晶圆的表面,后续的高温过程都会使它继续移动。
扩散定律决定了后续的移动。
气相扩散的一个例子就是常见的充压的喷雾罐(图11.1),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。