文档介绍：IC制造材料结构与理论
金属材料有三个功能：
1. 形成器件本身的接触线
2. 形成器件间的互连线
3. 形成焊盘
金属材料
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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（In-Situ法）来掺杂。
扩散法形成的杂质浓度很高（>=1021cm-3），故电阻率很小。
注入法的杂质浓度为 1020cm-3，电阻率约是它的10倍。
而In-Situ法的浓度为1020---1021cm-3。
三种掺杂工艺中，后两种由于可在较低的工艺温度下进行而在VLSI工艺中被优先采用。
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材料系统
材料系统指的是在由一些基本材料，如Si, GaAs或InP制成的衬底上或衬底内，用其它物质再生成一层或几层材料。
材料系统与掺杂过的材料之间的区别 :
在掺杂材料中, 掺杂原子很少
在材料系统中,外来原子的比率较高
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半导体材料系统
半导体材料系统是指不同质（异质）的几种半导体(GaAs与AlGaAs, InP与InGaAs和Si与SiGe等)组成的层结构。
应用 :
制作异质结双极性晶体管HBT。
制作高电子迁移率晶体管HEMT。
制作高性能的LED及LD。
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半导体/绝缘体材料系统
半导体/绝缘体材料系统是半导体与绝缘体相结合的材料系统。其典型代表是绝缘体上硅(SOI: Silicon On Insulator)。
注入氧隔离（SIMOX）和晶片粘接两种SOI制造技术（）
SOI: 由于在器件的有源层和衬底之间的隔离层厚，电极与衬底之间的寄生电容大大的减少。器件的速度更快，功率更低。
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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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半导体的晶体结构
固体材料分为两类：晶体和非晶体。从外观看晶体有一定的几何外形，非晶体没有一定的形状。用来制作集成电路的硅、锗等都是晶体，而玻璃、橡胶等都是非晶体。
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本征半导体与杂质半导体
本征半导体是一种完全纯净的、结构完整的半导体晶体。但是，当半导体的温度升高（例如室温300K）或受到光照等外界因素的影响时，本征激发所产生的自由电子和空穴数目是相同的。在外加电场作用下，电子和空穴的运动方向相反，但由于电子和空穴所带电荷相反，因而形成的电流是相加的，即顺着电场方向形成电子和空穴两种漂移电流。
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杂质半导体
根据掺入杂质性质的不同，杂质半导体可以分为N型半导体和P型半导体。
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P型半导体
掺入少量的3价元素，如硼、铝或铟，有3个价电子，形成共价键时，缺少1个电子，产生1个空位。
空穴为多数载流子，电子为少数载流子。
3价杂质的原子很容易接受价电子，称为“受主杂质”。
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N型半导体
掺入少量的5价元素，如磷、砷或锑，有5个价电子，形成共价键时，多余1个电子。
电子为多数载流子，空穴为少数载流子。
在半导体内产生多余的电子，称为“施主杂质”。
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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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PN结的扩散与漂移
由于两种半导体内带电粒子的正、负电荷相等，所以半导体内呈电中性。
PN结的形成
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平衡状态下的PN结
在耗尽区中正负离子形成了一个电场ε，其方向是从带正电的N区指向带负电的P区的。这个电场一方面阻止扩散运动的继续进行，另一方面，将产生漂移运动，即进入空间电荷区的空穴在内建电场ε作用下向P区漂移，自由电子向N区漂移。漂移运动和扩散运动方向相反。动态平衡时，扩散电流和漂移电流大小相等、方向相反，流过PN结的总电流为零。
扩散电流
漂移电流
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PN结型二极管
(a)
(b) (c)
PN结二极管原理性结构(a), 符号(b)与I-V特性曲线(c)
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肖特基结二极管
金属与半导体接触
金属与掺杂半导体接触形成的肖特基二极管的工作原理
基于GaAs和InP的MESFET和HEMT器件中，其金属栅极与沟道材料之间形成的结就属于肖特基结。因此，它们