文档介绍：1
第二章 IC制造材料结构与理论
了解集成电路材料
半导体基础知识
PN结与结型二极管
双极型晶体管基本结构与工作原理
MOS晶体管基本结构与工作原理
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集成电路制造所应用到的材料分类
10-22~10-14
S·cm-1
SiO2、SiON、Si3N4等
绝缘体
10-9~10-2 S·cm-1
硅、锗、砷化镓、磷化铟等
半导体
105 S·cm-1
铝、金、钨、铜等
导体
电导率
材料
分类
了解集成电路材料
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半导体材料在集成电路的制造中起着根本性的作用
掺入杂质可改变电导率/热敏效应/光电效应
半导体材料的重要物理特性
硅,砷化镓和磷化铟是最基本的三种半导体材料
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硅(Si)
基于硅的多种工艺技术:
双极型晶体管(BJT)
结型场效应管(J-FET)
P型、N型MOS场效应管
双极 CMOS(BiCMOS)
价格低廉,占领了90%的 IC市场
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砷化镓(GaAs)
能工作在超高速超高频,其原因在于这些材料具有更高的载流子迁移率,和近乎半绝缘的电阻率
GaAs的优点: fT可达150GHz/可制作发光器件/工作在更高的温度/更好的抗辐射性能
GaAs IC 的三种有源器件: MESFET, HEMT 和 HBT
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磷化铟(InP)
能工作在超高速超高频
三种有源器件: MESFET, HEMT和HBT
广泛应用于光纤通信系统中
覆盖了玻璃光纤的最小色散()和最小衰减()的两个窗口
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半导体表面制作了金属层后,根据金属的种类及半导体掺杂浓度的不同,可形成
肖特基型接触或欧姆接触
如果掺杂浓度较低,金属和半导体结合面形成肖特基型接触,构成肖特基二极管。
如果掺杂浓度足够高,以致于隧道效应可以抵消势垒的影响,那么就形成了欧姆接触(双向低欧姆电阻值)。
器件互连材料包括
金属,合金,多晶硅,金属硅化物
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IC制造用金属材料
铝,铬,钛,钼,铊,钨等纯金属和合金薄层在VLSI制造中起着重要作用。这是由于这些金属及合金有着独特的属性。如对Si及绝缘材料有良好的附着力,高导电率,可塑性,容易制造,并容易与外部连线相连。
纯金属薄层用于制作与工作区的连线,器件间的互联线,栅及电容、电感、传输线的电极等。