为什么氮化钛可以避免铜扩散

为什么氮化钛可以避免铜扩散,第1张

人工智慧及大数据时代来临,芯片也必须透过不断微缩提升效能?然而面对7 纳米先进制程,如何生产出效能更高、耗电更少、面积更小,又符合可靠度要求的芯片,是当今半导体制程上的重要课题。

当今,随着摩尔定律,半导体7 纳米先进制程已进入量产阶段,从材料工程上来看,电晶体接点与导线的重大金属材料进行变革,是解除7 纳米以下先进制程效能瓶颈的关键。

这重大的金属材料就是──钴(Co)。然而坊间传言以钴(Co)取代铜(Cu)的真实性如何?

宜特材料分析实验室这次直接实测已量产的7 纳米芯片,带您进入7 纳米的微缩世界。

图1

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你能接受每天做核酸吗?

2.8w人表态

不能

做核酸不仅是为了自己的身体健康,而且也是对家人的一种负责,希望大家都可以保持理性的思维,不要因为一时的焦虑,影响到正常的生活和工作。

坚持核酸才能坚持动态清零。

浪费资源,吃饱了没事干

坚决不同意

做着做着就阳了[酷]

做核酸是个很正常的事儿,为什么现在疫情那么严重,人们都不知道该怎么办?

浪费生命

昨天看到个新闻,这几年一下子多出无数个生物检测公司要上市,部分公司盈利超过往年的2700倍。疫情再次大规模爆发,有没有可能是少部分人(核酸检测公司机构或者直接收益人)故意配合西方国家散播病毒造假报告,以达到持续高倍率盈利的目的???如果真有这样的公司或者个人存在这样的行为,我个人觉得应该以危害公共安全罪,叛国罪,反人类罪,就地击毙!没收所有非法收益,驱逐出境,其子孙后代以及非法获利的受益人的子孙后代三代以内不得加入中国国籍。

每天做核酸也不是多大的事,关键是做核酸的人太多,防护不力,怕感染被传染

又想清零,又让跨省或者让外国人进到中国来清零是不可能清零的,这是徒劳的,更多的是图例那些检测剂,那些厂商发了横财,进入一个死循环

160条观点

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半导体原子规则排列成点阵状态。其最小单元叫作晶包,对锗来讲是小四面体,即金刚石结构。电子在晶体中为晶包所公有,形成能带结构,如图4-1-1所示。下面的能带称为价带,又称满带,平时被电子填满。中间是禁带(又称能隙)。上面是导带,平时没有电子(又称空带)。在价带以下还有更低能量的价带;在导带以上还有更高能量的导带。如果令Eg代表禁带宽度,Eg(金属)< Eg< Eg(绝缘体)。中间是半导体。在T=0时,理想的半导体是无杂质的半导体,导带全空(无电子),价带全满,被电子充满,加上电压不导电,电阻率非常大。在T≠0时,热激发使价带电子跳到导带,电子都处在导带底层,空穴均处在价带上层,并且处于动平衡状态,激发的电子—空穴对数目等于复合电子—空穴对数目。这样的半导体叫作本征半导体。从能带模型看,产生电子—空穴对,破坏了一个原子的共价键,Eg就是该结合键的结合能:

式中 Ni——电子密度,与温度有关;Pi——空穴密度,与温度有关;K——波尔兹曼常数;T——绝对温度,°K;Eg——能隙(禁带宽度);N ( T )——表示跃迁到某一状态的状态函数。

本征半导体:晶格结构完整,没有缺陷,没有杂质,电阻率极大,电子充满价带,绝对零度不导电。

本征半导体Si或Ge,掺杂少量的三价或五价元素,便改变了半导体的电性能。如五价的P、As加入到Si或Ge,P、As置换了Ge晶格点阵的Ge原子。因是五价,四个电子与周围Ge组成四组共价键,第五个电子与As结合不紧密,在热激发下跳到导带,留下正电荷在点阵上形成正电中心,这种杂质称为施主杂质。

如果掺杂少量三价B、Ga元素,去置换Si或Ge原子,它要从周围的Ge原子拉过来一个电子,组成四对共价键,即原来价带的一个电子跳入Ga固定能级形成负电中心,在价带中留下一个空穴,这种杂质称为受主杂质。施主杂质As给出一个电子,它一般靠近导带,也称为浅层杂质,距禁带0.03~0.05eV。受主杂质Ga接受一个电子,它一般靠近满带,也称为深层杂质。

单晶本身浓度为1022原子/cm3,这是本征半导体。杂质浓度为109~1010原子/cm3,为高纯锗作半导体探测器;杂质浓度为1011~1012原子/cm3,为特种半导体,作特种器件;杂质浓度为1012~1013原子/cm3,为一般半导体,作晶体管。

半导体分为N型半导体、P型半导体。N型半导体的电子是多数载流子,空穴是少数载流子;P型半导体的电子是少数载流子,空穴是多数载流子。P型半导体与N型半导体结合在一起,接触面形成PN结。

1.载流子的寿命载流子寿命てe( h )越长越好,大约为300μs~1ms。对于一块完整的晶体,载流子迁移率与温度有关。当温度高时,晶格受热运动产生光学、声学振动,载流子在迁移过程中,可能发生碰撞而受阻力。反之亦然。载流子的迁移率μ与温度t关系曲线如图4-1-2所示。由于晶格点阵有空位,造成附近区点阵错乱,称为点缺陷;由于点阵错乱,引起点阵变形,称为线缺陷;面与面之间点阵错乱,即位错乱,引起的点阵畸变,称为面缺陷。由于上述三种缺陷产生了凸凹部分,使点阵的结合能发生改变,出现了能量的高低变化。能量低的地方被称为陷井。当载流子通过陷井时,把载流子陷进去,使载流子暂停一下,当得到适当机会后它再跃出。由于掺杂质后,施主杂质产生了正电荷中心,受主杂质产生了负电荷中心。有电荷中心就产生了库仑电场,当载流子经过库仑电场时,使其暂停一下,当得到适当机会,把它放出,这种电荷中心称为捕捉中心。当被电荷中心捕捉后,被进一步陷落于价带中,与价带中的一个空穴复合,使载流子消失,这种现象称为复合。载流子的寿命与陷井、捕捉、复合三种现象有很大关系。一般情况下,温度低迁移率大,载流子寿命长。电子—空穴对由产生到消失,所用时间称为载流子寿命:

式中 てe(h)——载流子寿命;μe(h)——载流子迁移率;λ——载流子的平均自由行程;?——受陷落截面;P——陷井密度。

对于厚度为1cm的耗尽层,由于载流子的损失,能量谱加宽0.1%。

2.载流子的平均自由行程在没有外界电场的情况下,电子—空穴对从产生到消失,所走的平均距离,称为载流子的平均自由行程。载流子的平均自由行程与陷井的密度、掺杂质的种类有关。陷井密度小,受陷落截面小,λ大。氧和铜在锗晶体中特别容易扩散。如果本征半导体在空气中暴露1min,就产生一个氧化层使表面造成破坏,导致漏电流增大。对于半导体,漏电流越小越好,漏电流与半导体制造工艺有很大关系。晶体表面清洁,漏电流就小,一般小于10-10A。

载流子的浓度随时间变化:

式中 N0exp——初始载流子密度;Nt——载流子随时间变化密度。

3.载流子的收集率当γ量子入射到本征区后,γ量子由于能量损失,便产生一定数量的电子—空穴对,在外界电场的作用下,被收集到阳极,产生电流脉冲,这种收集如果是完全的话,电流脉冲幅度达到极大值。收集载流子多少称为收集率。收集率大小与半导体制造工艺、材料、体积大小,本征区宽度有关;从本质上讲,还取决于载流子迁移率、迁移长度、复合效应、陷井、捕捉中心密度大小;另外还和外加电场强弱有关。

4.对半导体探测器的要求气体探测器:在电离室中产生一个电子—离子对,大约需要能量ε≈30eV;半导体探测器:在晶体中产生一个电子—空穴对,大约需要能量ε≈3eV;闪烁体探测器:在光电倍增管光阴极上,产生一个光电子,大约需要能量ε≈300eV。

半导体探测器产生一个电子—空穴对需要的能量ε越小,能量分辨率越高。产生一个电子—空穴对需要能量/γ光子损耗能量= 0.3~0.35,γ光子损耗的能量主要消耗于晶格的光学、声学振动中。

5.载流子的漂移速度原子在外加电场作用下,在晶体内产生区域电场,电场有固定指向,电子—空穴对沿电场漂移,漂移速度ve( h):

式中 μe(h)——电子一空穴对漂移率或漂移本领,也叫载流子迁移率。

在室温情况下,电子的漂移率μe=1300cm2/(V?s),空穴的漂移率μ(h)=500cm2/(V?s);在不同电场下,μe(h)不是常数,在1000~2000V/cm时,μe(h)达到极大值,为1×107~2×107cm2/(V?s)。

μe(h)是温度T的函数,温度为0时,μe(h)达到极大值,因为0时晶格无振动,电子—空穴对不受任何碰撞,运动无阻力。晶体的任何参杂和晶格的不完整性都会引起μe (h)的减小。

材料的电阻率表示为:

用式(4-1-4)计算的Pi与实际测得的Pi相差极大,因为在实际上没有真正无杂质的纯晶体。

电子密度Ni与温度关系较大,随温度变化快。Ni与μe(h)比较,μe(h)随温度变化较慢一些:

6.几种材料的禁带度

禁带宽度越宽,晶体的使用温度越高,0.66eV(低温)→1.45eV(室温)→2.8eV(高温)。锗原子序数为32,碘化钠原子序数为11、53,因此两个探测器探测效率相差不多。

7.Si和Ge的基本特性参数

8.产生一个电子—空穴对需要的能量/γ量子损耗能量≈0.3~0.35的原因γ量子入射到本征区,它并不是只与弗米表面起作用,还与满带下面能量更低的带起作用,交给满带能量,是随机性的。这样激发出来的电子,其能量有高、有低。这样一来,能量高的就可以跳到导带,还有的跳到更高导带上去。这时它是不稳定的,放出能量回到低能导带上;处在低能价带上的空穴也是不稳定的,它也要逐渐回到价带的最表层(空穴移动是通过上一层满带的电子来补偿的),同时空穴也将放出能量。电子与空穴放出的能量大部分交给晶格,能量低的产生光学振动,能量高一点的作声学振动,所以点阵总是处于一种振动状态,γ量子损耗的能量不是完全都用于产生电子—空穴对,而是一大部分用于产生各种点阵的振动。产生一个电子—空穴对需要的能量/γ量子损耗能量≈0.3~0.35。产生一个电子—空穴对损耗的能量比禁带宽度大好几倍。


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