PN結二極管工作原理及制備工藝課件

PN結二極管

制備工藝

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

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

N型半導體：電子+正離子

P型半導體：空穴+負離子多子主要由摻雜形成,少子本征激發(fā)形成一、PN結正向偏置在外電場作用下，多子將向ＰＮ結移動，結果使空間電荷區(qū)變窄，內電場被削弱，有利于多子的擴散而不利于少子的漂移，擴散運動起主要作用。結果，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就形成了ＰＮ結的正向電流。PN結外加正向電壓（P區(qū)接電源的正極，N區(qū)接電源的負極，或P區(qū)的電位高于N區(qū)電位），稱為正向偏置，簡稱正偏。PN結的單向導電性二、PN結反向偏置在外電場作用下，多子將背離ＰＮ結移動，結果使空間電荷區(qū)變寬，內電場被增強，有利于少子的漂移而不利于多子的擴散，漂移運動起主要作用。漂移運動產(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，反向電流遠小于正向電流。當溫度一定時，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結外加反向電壓（P區(qū)接電源的負極，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，簡稱反偏。PN結正偏時呈導通狀態(tài)，正向電阻很小，正向電流很大；PN結反偏時呈截止狀態(tài)，反向電阻很大，反向電流很小?！?/p>

PN結的單向導電性UFIF0URIR0反向電擊穿區(qū)(1)正向特性(2)反向特性半導體二極管的伏安特性工藝流程圖晶片準備平面工藝封裝測試（0）準備準備：1、制備單晶硅片（平整、無缺陷）

涉及到知識：單晶晶生長、晶圓切、磨、拋。（在形成單晶的過程中已經(jīng)進行了均勻的硼摻雜）

2、硅片表面的化學清洗涉及到知識：去除硅片表面雜質的方法及化學原理（有機物、吸附的金屬離子和金屬原子的化學清洗）p-Sip-SiSiO2(1)氧化問題：1、二氧化硅薄膜作用及制備的方法有哪些？涉及到知識：薄膜生長2、此處的二氧化硅薄膜的作用是？涉及到知識：薄膜生長3、為什么要雙面氧化？為后續(xù)的磷擴散做準備。熱生長一層氧化層

做為擴散的掩蔽膜。4、氧化層的厚度需要大于設計的厚度，為什么？

(2)涂膠photoresist問題：

1、涂膠.avi過程

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，有一個對光刻膠加固的過程叫做？？

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

2、選用腐蝕液要注意什么？

3、上面的圖片有錯誤，請指出。

（6）去膠1、通常用什么方法去膠？

(8)驅入硅片經(jīng)過適當?shù)那逑春螅M行雜質的再分布。在未被氧化層保護的區(qū)域形成了n+-p結。n+中的“+”號表示高摻雜。（9）金屬化

1、金屬化的目的？是將器件與外部連接起來。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）退火來改善金屬層與硅之間的歐姆接觸。(10)涂膠目的：通過光刻去除擴散結區(qū)域之外的多余的金屬薄膜。(11)曝光mask2板1、如果采用負膠，如何修改掩膜板Mask2？

(12)顯影

問題：顯影液的選擇(13)腐蝕1、此次腐蝕的目的？2、