为什么半导体的温度不能过高?

为什么半导体的温度不能过高?,第1张

首先,常识我们知道,任何东西的温度太高,都会产生物理或者化学性的变化(烧坏),在理论上,实际应用的半导体大都是掺杂的半导体,而且大都是利用掺杂半导体中杂质电离产生的载流子进行工作的,在半导体工作温度下,杂质电离起主导作用,但半导体中的杂质电离和本征激发都是随温度的升高而升高,当温度太高时,杂质处于完全电离,本征激发继续随温度升高而继续激发出载流子,温度升高到一定值后本征激发产生的载流子浓度超过杂质电离,就很难通过外界的其他条件进行控制半导体中的载流子的运输,分布,从而失去了半导体所特有的电学性质了

这个是很好解释的,有些材料有半导体这个特性,是在一定温度,湿度等一些列条件下才具有的特性。当温度升高时,材料内部的分子机构有可能改变,也导致半导体特性减小或者消失。所以一般有其极限工作温度。

①热处理温度要求:650±5℃;

②热处理目的:还原直拉单晶硅片真实电阻率

1、热处理后电阻率会有什么变化

由于氧是在大约1400℃引入硅单晶的,所以在一般器件制造过程的温度范围(≤1200℃),以间隙态存在的氧是处于过饱和状态的,这些氧杂质在器件工艺的热循环过程中由于固溶度的降低会产生氧沉淀。一般而言,氧浓度越高,氧沉淀越易成核生长,形成的氧沉淀也就越多。反之,氧沉淀就越少。尤其是当氧浓度小于一定值时(<5×1017个/厘米3),几乎就观察不到氧沉淀的形成。

2、热处理的几个温度区间概念:

热施主:350-550℃,代表温度450℃.

450℃热处理后(或同等效果,如单晶在炉子里的冷却),可观察到N型样品的电阻率下降而P型样品的电阻率增高,有如引入一定数量的施主现象一样。这是由于在此温度下,溶解的氧原子迅速形成络合物(SiO4)所引起的热生施主,其电阻率与硅中氧含量的四次方成反比。

新施主:550-800℃,代表温度650℃.

650℃热处理,在迅速冷却的条件下(即迅速跨过450℃),可消除热生施主。即我们可观察到N型样品电阻率恢复高;P型样品电阻率恢复低。

沉淀:800-1200℃,代表温度1050℃

1050℃热处理,会带来氧沉淀,且因沉淀诱生层错等缺陷。

还原:>1200℃

>1200℃热处理,氧恢复到间隙态。


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