一般情况下,ND<NC或NA <NV;费米能级处于禁带之中。当ND≥NC或NA≥NV时,EF将与EC或EV重合,或进入导带或价带,此时的半导体称为简并半导体。也即,简并半导体是指:费米能级位于导带之中或与导带重合;费米能级位于价带之中或与价带重合。
选取EF = EC为简并化条件,得到简并时最小施主杂质浓度:
选取EF = Ev为简并化条件,得到简并时最小受主杂质浓度:
半导体发生简并时:
(1)ND ≥ NC;NA ≥ NV;
(2)ΔED越小,简并所需杂质浓度越小。
(3)简并时施主或受主没有充分电离。
(4)发生杂质带导电,杂质电离能减小,禁带宽度变窄。
扩展资料
半导体芯片的制造过程可以分为沙子原料(石英)、硅锭、晶圆、光刻,蚀刻、离子注入、金属沉积、金属层、互连、晶圆测试与切割、核心封装、等级测试、包装等诸多步骤,而且每一步里边又包含更多细致的过程。
1、沙子:硅是地壳内第二丰富的元素,而脱氧后的沙子(尤其是石英)最多包含25%的硅元素,以二氧化硅(SiO2)的形式存在,这也是半导体制造产业的基础。
2、硅熔炼:12英寸/300毫米晶圆级,下同。通过多步净化得到可用于半导体制造质量的硅,学名电子级硅(EGS),平均每一百万个硅原子中最多只有一个杂质原子。此图展示了是如何通过硅净化熔炼得到大晶体的,最后得到的就是硅锭。
3、单晶硅锭:整体基本呈圆柱形,重约100千克,硅纯度99.9999%。
4、硅锭切割:横向切割成圆形的单个硅片,也就是我们常说的晶圆(Wafer)。
5、晶圆:切割出的晶圆经过抛光后变得几乎完美无瑕,表面甚至可以当镜子。
6、光刻胶(Photo Resist):图中蓝色部分就是在晶圆旋转过程中浇上去的光刻胶液体,类似制作传统胶片的那种。晶圆旋转可以让光刻胶铺的非常薄、非常平。
7、光刻:光刻胶层随后透过掩模(Mask)被曝光在紫外线(UV)之下,变得可溶,期间发生的化学反应类似按下机械相机快门那一刻胶片的变化。掩模上印着预先设计好的电路图案,紫外线透过它照在光刻胶层上,就会形成微处理器的每一层电路图案。
8、溶解光刻胶:光刻过程中曝光在紫外线下的光刻胶被溶解掉,清除后留下的图案和掩模上的一致。
9、蚀刻:使用化学物质溶解掉暴露出来的晶圆部分,而剩下的光刻胶保护着不应该蚀刻的部分。
10、清除光刻胶:蚀刻完成后,光刻胶的使命宣告完成,全部清除后就可以看到设计好的电路图案。
再次光刻胶:再次浇上光刻胶(蓝色部分),然后光刻,并洗掉曝光的部分,剩下的光刻胶还是用来保护不会离子注入的那部分材料。
11、离子注入(Ion Implantation):在真空系统中,用经过加速的、要掺杂的原子的离子照射(注入)固体材料,从而在被注入的区域形成特殊的注入层,并改变这些区域的硅的导电性。经过电场加速后,注入的离子流的速度可以超过30万千米每小时。
12、清除光刻胶:离子注入完成后,光刻胶也被清除,而注入区域(绿色部分)也已掺杂,注入了不同的原子。注意这时候的绿色和之前已经有所不同。
13、晶体管就绪:至此,晶体管已经基本完成。在绝缘材(品红色)上蚀刻出三个孔洞,并填充铜,以便和其它晶体管互连。
14、电镀:在晶圆上电镀一层硫酸铜,将铜离子沉淀到晶体管上。铜离子会从正极(阳极)走向负极(阴极)。
15、铜层:电镀完成后,铜离子沉积在晶圆表面,形成一个薄薄的铜层。
16、抛光:将多余的铜抛光掉,也就是磨光晶圆表面。
17、金属层:晶体管级别,六个晶体管的组合,大约500纳米。在不同晶体管之间形成复合互连金属层,具体布局取决于相应处理器所需要的不同功能性。芯片表面看起来异常平滑,但事实上可能包含20多层复杂的电路,放大之后可以看到极其复杂的电路网络,形如未来派的多层高速公路系统。
18、晶圆测试:内核级别,大约10毫米/0.5英寸。图中是晶圆的局部,正在接受第一次功能性测试,使用参考电路图案和每一块芯片进行对比。
19、晶圆切片(Slicing):晶圆级别,300毫米/12英寸。将晶圆切割成块,每一块就是芯片的内核(Die)。
20、丢弃瑕疵内核:晶圆级别。测试过程中发现的有瑕疵的内核被抛弃,留下完好的准备进入下一步
21、封装
参考资料来源:百度百科-半导体
参考资料来源:百度百科-简并半导体
现在被称作半导体器件的种类如下所示。按照其制造技术可分为分立器件半导体、光电半导体、逻辑IC、模拟IC、存储器等大类,一般来说这些还会被再分成小类。此外,IC除了在制造技术上的分类以外,还有以应用领域、设计方法等进行分类,最近虽然不常用,但还有按照IC、LSI、VLSI(超大LSI)及其规模进行分类的方法。此外,还有按照其所处理的信号,可以分成模拟、数字、模拟数字混成及功能进行分类的方法。半导体器件的种类: 一、分立器件1、 二极管A、一般整流用B、高速整流用:①FRD(Aast Recovery Diode:高速恢复二极管)②HED(Figh Efficiency Diode:高速高效整流二极管)③SBD(Schottky Barrier Diode:肖特基势垒二极管)C、定压二极管(齐纳二极管)D、高频二极管①变容二极管②PIN二极管③穿透二极管④崩溃二极管/甘恩二极管/骤断变容二极管2、 晶体管①双极晶体管②FET(Fidld Effect Transistor:场效应管)Ⅰ、接合型FETⅡ、MOSFET③IGBT(Insulated Gate Bipolar Transistor:绝缘栅双极晶体管)3、 晶闸管①SCR(Sillicon Controllde Rectifier:硅控整流器)/三端双向可控硅②GTO(Gate Turn off Thyristor:栅极光闭晶闸管) ③LTT(Light Triggered Thyristor:光触发晶闸管)二、光电半导体1、LED(Light Emitting Diode:发光二极管)2、激光半导体3、受光器件①光电二极管(Photo Diode)/太阳能电池(Sola Cell)②光电晶体管(Photo Transistor)③CCD图像传感器(Charge Coupled Device:电荷耦合器)④CMOS图像传感器(complementary Metal Oxide Semiconductor:互补型金属氧化膜半导体)4、光耦(photo Relay)①光继电器(photo Relay)②光断路器(photo Interrupter)5、光通讯用器件三、逻辑IC1、通用逻辑IC2、微处理器(Micro Processor)①CISC(Complex Instruction Set Computer:复杂命令集计算机)②RISC(Reduced instruction SET Computer:缩小命令集计算机)3、DSP(Digital Signal processor:数字信号处理器件)4、AASIC(Application Specific integrated Circuit:特殊用途IC)①栅陈列(Gate-Array Device)②SC(Standard Cell:标准器件)③FPLD(Field programmable Logic Device:现场可编程化逻辑装置)5、MPR(Microcomputer peripheral:微型计算机外围LSI)6、系统LSI(System LSI)四、模拟IC(以及模拟数字混成IC)1、电源用IC2、运算放大器(OP具Amp)3、AD、DA转换器(AD DA Converter)4、显示器用驱动器IC(Display Driver IC)五、存储器1、DRAM(Dynamic Random Access Memory:动态随机存取存储器)2、SRAM(Static Random Access Memory:静态随机存取储器)3、快闪式存储器(Flash Memory)4、掩模ROM(mask Memory)5、FeRAM(Ferroelectric Random Access Memory:强介电质存储器)6、MRAM(Magnetic Random Access Memory:磁性体存储器)欢迎分享,转载请注明来源:内存溢出
评论列表(0条)