PN結(jié)二極管工作原理及制備工藝課件

PN結(jié)二極管

制備工藝

在物理學(xué)中，根據(jù)材料的導(dǎo)電能力，可以將他們劃分為導(dǎo)體、絕緣體和半導(dǎo)體。典型的半導(dǎo)體是硅Si和鍺Ge，它們都是4價(jià)元素。硅原子鍺原子硅和鍺最外層軌道上的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。

本征半導(dǎo)體的共價(jià)鍵結(jié)構(gòu)束縛電子在絕對(duì)溫度T=0K時(shí)，所有的價(jià)電子都被共價(jià)鍵緊緊束縛在共價(jià)鍵中，不會(huì)成為自由電子，因此本征半導(dǎo)體的導(dǎo)電能力很弱，接近絕緣體。本征半導(dǎo)體（IntrinsicSemiconductor)完全純凈的、結(jié)構(gòu)完整的半導(dǎo)體晶體。雜質(zhì)半導(dǎo)體N型半導(dǎo)體：雜質(zhì)元素：磷，砷正離子+++++++++++++++多數(shù)載流子少數(shù)載流子在本征Si和Ge中摻入微量五價(jià)元素后形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體。多子：自由電子少子：空穴---------------P型半導(dǎo)體：雜質(zhì)元素：硼，銦負(fù)離子多數(shù)載流子少數(shù)載流子在本征Si和Ge中摻入微量三價(jià)元素后形成的雜質(zhì)半導(dǎo)體。多子：空穴少子：自由電子雜質(zhì)半導(dǎo)體說(shuō)明雜質(zhì)半導(dǎo)體呈電中性，任一空間的正負(fù)電荷數(shù)相等

N型半導(dǎo)體：電子+正離子

P型半導(dǎo)體：空穴+負(fù)離子多子主要由摻雜形成,少子本征激發(fā)形成一、PN結(jié)正向偏置在外電場(chǎng)作用下，多子將向ＰＮ結(jié)移動(dòng)，結(jié)果使空間電荷區(qū)變窄，內(nèi)電場(chǎng)被削弱，有利于多子的擴(kuò)散而不利于少子的漂移，擴(kuò)散運(yùn)動(dòng)起主要作用。結(jié)果，Ｐ區(qū)的多子空穴將源源不斷的流向Ｎ區(qū)，而Ｎ區(qū)的多子自由電子亦不斷流向Ｐ區(qū)，這兩股載流子的流動(dòng)就形成了ＰＮ結(jié)的正向電流。PN結(jié)外加正向電壓（P區(qū)接電源的正極，N區(qū)接電源的負(fù)極，或P區(qū)的電位高于N區(qū)電位），稱為正向偏置，簡(jiǎn)稱正偏。PN結(jié)的單向?qū)щ娦远N結(jié)反向偏置在外電場(chǎng)作用下，多子將背離ＰＮ結(jié)移動(dòng)，結(jié)果使空間電荷區(qū)變寬，內(nèi)電場(chǎng)被增強(qiáng)，有利于少子的漂移而不利于多子的擴(kuò)散，漂移運(yùn)動(dòng)起主要作用。漂移運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的漂移電流的方向與正向電流相反，稱為反向電流。因少子濃度很低，反向電流遠(yuǎn)小于正向電流。當(dāng)溫度一定時(shí)，少子濃度一定，反向電流幾乎不隨外加電壓而變化，故稱為反向飽和電流。PN結(jié)外加反向電壓（P區(qū)接電源的負(fù)極，N區(qū)接電源的正極，或P區(qū)的電位低于N區(qū)電位），稱為反向偏置，簡(jiǎn)稱反偏。PN結(jié)正偏時(shí)呈導(dǎo)通狀態(tài)，正向電阻很小，正向電流很大；PN結(jié)反偏時(shí)呈截止?fàn)顟B(tài)，反向電阻很大，反向電流很小?！?/p>

PN結(jié)的單向?qū)щ娦訳FIF0URIR0反向電擊穿區(qū)(1)正向特性(2)反向特性半導(dǎo)體二極管的伏安特性工藝流程圖晶片準(zhǔn)備平面工藝封裝測(cè)試（0）準(zhǔn)備準(zhǔn)備：1、制備單晶硅片（平整、無(wú)缺陷）

涉及到知識(shí)：?jiǎn)尉ЬL(zhǎng)、晶圓切、磨、拋。（在形成單晶的過(guò)程中已經(jīng)進(jìn)行了均勻的硼摻雜）

2、硅片表面的化學(xué)清洗涉及到知識(shí)：去除硅片表面雜質(zhì)的方法及化學(xué)原理（有機(jī)物、吸附的金屬離子和金屬原子的化學(xué)清洗）p-Sip-SiSiO2(1)氧化問(wèn)題：1、二氧化硅薄膜作用及制備的方法有哪些？涉及到知識(shí)：薄膜生長(zhǎng)2、此處的二氧化硅薄膜的作用是？涉及到知識(shí)：薄膜生長(zhǎng)3、為什么要雙面氧化？為后續(xù)的磷擴(kuò)散做準(zhǔn)備。熱生長(zhǎng)一層氧化層

做為擴(kuò)散的掩蔽膜。4、氧化層的厚度需要大于設(shè)計(jì)的厚度，為什么？

(2)涂膠photoresist問(wèn)題：

1、涂膠.avi過(guò)程

2、光刻膠分類，作用，常用的光刻膠？

聚乙烯醇肉桂酸酯光刻膠

3、涂膠后，曝光前，有一個(gè)對(duì)光刻膠加固的過(guò)程叫做？？

烘烤黑色部分都是不透光的，中間的白色部分是做擴(kuò)散的位置。MaskMask的剖面圖Mask1（4）顯影問(wèn)題：1、什么是顯影工藝？用顯影液除去曝光后硅片上應(yīng)去掉的那部分光致蝕劑的過(guò)程2、顯影后有一步烘烤的工藝叫什么，作用是？堅(jiān)膜，除去光刻膠3、顯影液選擇的注意事項(xiàng)。（5）腐蝕問(wèn)題：1、腐蝕分為哪兩種形式，各有什么特點(diǎn)

2、選用腐蝕液要注意什么？

3、上面的圖片有錯(cuò)誤，請(qǐng)指出。

（6）去膠1、通常用什么方法去膠？

(8)驅(qū)入硅片經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)那逑春螅M(jìn)行雜質(zhì)的再分布。在未被氧化層保護(hù)的區(qū)域形成了n+-p結(jié)。n+中的“+”號(hào)表示高摻雜。（9）金屬化

1、金屬化的目的？是將器件與外部連接起來(lái)。2、淀積金屬薄膜有幾種方法？濺射或者蒸發(fā)Al都可以在整個(gè)硅片表面上形成很薄金屬膜。3、通常還需要在低溫下（低于或等于500oC）退火來(lái)改善金屬層與硅之間的歐姆接觸。(10)涂膠目的：通過(guò)光刻去除擴(kuò)散結(jié)區(qū)域之外的多余的金屬薄膜。(11)曝光mask2板1、如果采用負(fù)膠，如何修改掩膜板Mask2？

(12)顯影

問(wèn)題：顯影液的選擇(13)腐蝕1、此次腐蝕的目的？2、