電子封裝課件：半導(dǎo)體工藝

第一部分：半導(dǎo)體簡(jiǎn)介硅的晶體結(jié)構(gòu)摻雜金屬—氧化物層—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體三級(jí)管(MOSFET)第二部分：半導(dǎo)體工藝潔凈室清洗氧化化學(xué)氣相沉積光刻蝕刻擴(kuò)散離子注入金屬化半導(dǎo)體、概念與工作原理硅的晶體結(jié)構(gòu)：Si原子結(jié)構(gòu)、Si晶體結(jié)構(gòu)、單晶硅與多晶硅摻雜：摻雜、正摻雜、負(fù)摻雜MOSFET：什么是MOSFET、MOSFET種類PMOS簡(jiǎn)介、PMOS工作原理NMOS簡(jiǎn)介、NMOS工作原理CMOS簡(jiǎn)介、CMOS工作原理Si是現(xiàn)在各種半導(dǎo)體中只用最廣泛的電子材料，他的來源極其廣泛，就是我們腳下的所踩的砂子。硅的含量占地殼的25％。Si的提純比較容易，提純成本低，因此成為制作半導(dǎo)體集成電路的主要材料。如常見的CPU，DRAM……等，都是以Si

為主要材料。在元素周期表中，他屬于4價(jià)元素，排在三價(jià)的鋁和五價(jià)的磷之間。硅屬于四價(jià)元素，原子序數(shù)為14。雖然原子內(nèi)所含的電子相當(dāng)多，但是因?yàn)檩^接近原子核的電子被外層電子遮蔽，所以內(nèi)層電子對(duì)整體材料的電性能影響也比較小。只有最外層的四個(gè)電子影響硅的性質(zhì)。最外層的四個(gè)電子稱為價(jià)電子。共價(jià)鍵：在硅晶體內(nèi)部，每個(gè)硅原子外層的四個(gè)價(jià)電子分別與四個(gè)臨近硅原子的一個(gè)外層價(jià)電子形成化學(xué)鍵結(jié)合，這種電子共有的化學(xué)鍵結(jié)構(gòu)稱為共價(jià)鍵。硅的晶體結(jié)構(gòu)：硅的晶體結(jié)構(gòu)同于金剛石結(jié)構(gòu)。在三維空間中硅晶體由很多四面體單元連接構(gòu)成，四面體中心有一個(gè)硅原子，此外有有四個(gè)硅原子位于四面體上的四個(gè)頂點(diǎn)，八個(gè)四面體構(gòu)成的立方體結(jié)構(gòu)成為金剛石結(jié)構(gòu)。物質(zhì)可分為晶體和非晶體。晶體的特點(diǎn)就是材料內(nèi)的原子或分子在三維空間中以周期性方式排列。硅晶體便是以金剛石結(jié)構(gòu)為單位，晶體內(nèi)的硅原子呈規(guī)則周期性的排列。單晶硅與多晶硅：當(dāng)一硅材整體的原子排列結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)規(guī)則排列，則此硅材稱為單晶硅；半導(dǎo)體技術(shù)中所用的硅晶圓就是單晶硅。當(dāng)硅材是由許多小單晶結(jié)構(gòu)構(gòu)成且各單晶顆粒之間的原子排列方向互異，此硅材稱為多晶硅。摻雜在半導(dǎo)體材料中加入三價(jià)（或五價(jià))原子,從而引入自由電子或空穴的過程成為摻雜。半導(dǎo)體就是利用電子或空穴來傳導(dǎo)電信號(hào)。摻雜可分為正摻雜與負(fù)摻雜。正摻雜在硅晶體中，摻入周期表中的三族元素（如硼原子，此摻雜元素稱為施主原子），由于和硅原子結(jié)合需要四個(gè)電子，三族元素原子僅可提供三個(gè)電子，因而形成了一個(gè)電子的空缺，稱為空穴。當(dāng)外加一電壓時(shí)，空穴向負(fù)電位方向移動(dòng)，形成了電的傳導(dǎo)。此摻雜的區(qū)域稱為P區(qū)，主要的傳導(dǎo)載流子為空穴。負(fù)摻雜在硅晶體中，摻入周期表中的五族元素（如磷原子，此摻雜元素也稱為施主原子），由于和硅原子結(jié)合需要四個(gè)電子，五族元素原子卻可提供五個(gè)電子，因而多了一個(gè)電子，而成為自由電子。當(dāng)外加一電壓時(shí)，自由電子向正電位方向移動(dòng)，形成了電的傳導(dǎo)。此摻雜的區(qū)域稱為N區(qū)，主要的傳導(dǎo)載流子為電子。MOSFET就是金屬—氧化物層—半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體三級(jí)管，其結(jié)構(gòu)是由金屬、氧化層及半導(dǎo)體疊在一起而構(gòu)成。MOSEFT依據(jù)載流子不同可分為PMOS和NMOS兩種。若將這兩種MOS和在一起則成為互補(bǔ)型金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體三極管——CMOS。PMOS指的是利用空穴導(dǎo)電的金屬氧化物半導(dǎo)體管，符號(hào)為：結(jié)構(gòu)為：由正型摻雜形成的源極、漏極、門極、氧化物構(gòu)成。門極漏極源極PMOS的工作原理：當(dāng)在門極施加負(fù)電壓時(shí)，就會(huì)在氧化層下方薄區(qū)內(nèi)感應(yīng)出許多空穴，當(dāng)在源極與漏極施加一偏壓后，聚集的空穴可就可以經(jīng)由源極與漏極之間的通道導(dǎo)通。NMOS指的是利用電子導(dǎo)電的金屬氧化物半導(dǎo)體管，符號(hào)為：結(jié)構(gòu)為：由負(fù)型摻雜形成的源極、漏極、門極、氧化物構(gòu)成。NMOS的工作原理：當(dāng)在門極施加正電壓時(shí)，就會(huì)在氧化層下方薄區(qū)內(nèi)感應(yīng)出許多電子，當(dāng)在源極與漏極之間施加一偏壓后，聚集的電子可就可以經(jīng)由源極與漏極之間的通道導(dǎo)通。CMOS的電路符號(hào)為：若將PMOS與NMOS的門極相連，且將PMOS和NMOS的漏極相連，即構(gòu)成一個(gè)基本的反相器。當(dāng)輸入端（Vin)為高電平（1）時(shí)，NMOS導(dǎo)通，而P