- •210202 – Проектирование и технология электронно-вычислительных средств,
- •140609 – Электрооборудование летательных аппаратов,
- •140610 – Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений
- •Рецензенты:
- •Предисловие
- •1. Основные сведения о физических явлениях и процессах в полупроводниковых структурах
- •1.1. Основные понятия и уравнения твердотельной электроники
- •Температурный потенциал
- •Закон действующих масс
- •1.2. Электронно-дырочный переход
- •1.2.2. Образование переходов методом диффузии.
- •1.3. Структура "металл-полупроводник"
- •1.4. Структура "металл-диэлектрик-полупроводник"
- •2. Состав индивидуального задания
- •Заключение
- •Библиографический список и требования к нему
- •4. Варианты индивидуальных заданий
- •4.1. Электронно-дырочный переход Варианты 1.1 – 1.12
- •Варианты 2.1 – 2.12
- •Варианты 3.1 – 3.5
- •Варианты 4.1 – 4.5
- •4.2. Структура металл-полупроводник Варианты 5.1 – 5.5
- •4.3. Структура металл-диэлектрик-полупроводник Варианты 6.1 – 6.5;
- •5. Некоторые Примеры расчетов электрофизических характеристик полупроводниковых структур
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Решение
- •Приложения п 1. Соотношения между некоторыми физическими единицами. Множители для образования дольных и кратных единиц
- •П 2. Некоторые физические постоянные
- •П 3. Основные параметры и свойства некоторых полупроводников и диэлектриков, применяемых в твердотельной электронике
- •П 4. Логарифмический масштаб
- •П 9. Темы рефератов
- •210202 – Проектирование и технология электронно-вычислительных средств,
- •140609 – Электрооборудование летательных аппаратов,
- •140610 – Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений
4.2. Структура металл-полупроводник Варианты 5.1 – 5.5
Рассчитать ВАХ контакта "металл-полупроводник" на основе кремния с концентрацией примеси, равной N, при заданной температуре Т. Площадь контакта "металл-полупроводник" считать равной S = 110-6м2.
С этой целью необходимо определить:
– контактную разность потенциалов 0 и высоту барьера Шоттки b;
– толщину обедненного слоя полупроводника W в равновесном состоянии;
– величину длины свободного пробега l носителей заряда в полупроводнике и на основе сравнения с величиной W выбрать выражение для расчета ВАХ.
Определить барьерную емкость контакта металл-полупроводник при обратном напряжении смещения Uсм.
Оценить вероятность туннелирования электронов с энергией E, сквозь барьер при заданном прямом напряжении смещения Uсм.
Выполнить расчет и построение энергетической диаграммы контакта "металл-полупроводник" для заданного напряжения смещения.
Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 5.1 – 5.5, представлены в табл. 5.
Таблица 5
№ варианта |
Тип проводи-мости кремния |
Работа выхода электронов из металла М, эВ |
Т, К |
N, см-3 |
Uсм, B |
E/b |
5.1 |
p |
4,1 (Al) |
320 |
51013 |
3 |
0,9 |
5.2 |
p |
4,4 (Cr) |
305 |
51017 |
0,5 |
0,95 |
5.3 |
n |
4,75 (Au) |
310 |
51015 |
4 |
0,95 |
5.4 |
n |
4,3 (Ag) |
315 |
51016 |
1 |
0,95 |
5.5 |
n |
4,5 (W) |
300 |
51013 |
2 |
0,9 |
Задание к вопросу о методе формирования
полупроводниковой структуры
5.1. Методы получения монокристаллических подложек.
5.2. Механизмы роста пленок на подложках.
5.3. Механизмы удаления поверхностных загрязнений подложек.
5.4. Кинетика химического травления кремния.
5.5. Методы и механизмы геттерирования собственных и
примесных дефектов в полупроводниковых подложках.
4.3. Структура металл-диэлектрик-полупроводник Варианты 6.1 – 6.5;
7.1 – 7.5
В МДП-транзисторе с поликремниевым затвором рассчитать и построить зависимость порогового напряжения как функции концентрации примесных атомов (ND или NA) в подложке из кремния соответствующего типа проводимости. Диэлектрик – SiO2. Влиянием поверхностных состояний на границе раздела "диэлектрик-полупроводник" пренебречь.
Основываясь на данных расчета, построить энергетическую диаграмму МДП-структуры с заданной концентрацией примесей в кремнии NDi или NAi в режиме сильной инверсии.
Рассчитать величину дифференциальной емкости МДП-структуры в данном транзисторе в режимах сильной инверсии и обогащения.
Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 6.1 – 6.5, а также 7.1 – 7.5 представлены в табл. 6 и табл. 7, соответственно.
Таблица 6
№ вариан-та |
Тип затвора: вырож-денный полик-ремний |
Толщи-на окисла, нм |
Т, К |
Диапазон изменения величины концентрации примесей Nd, см-3
|
NDi, см-3 |
6.1 |
p+ |
80 |
280 |
(1013–1017) |
1,51016 |
6.2 |
n+ |
90 |
290 |
(1013–1017) |
21016 |
6.3 |
p+ |
100 |
300 |
(1013–1017) |
31016 |
6.4 |
n+ |
110 |
310 |
(1013–1017) |
41016 |
6.5 |
p+ |
120 |
320 |
(1013–1017) |
51016 |
Таблица 7
№ вариан-та |
Тип затвора: вырож- денный поли-кремний |
Толщи- на окисла, нм |
Т, К |
Диапазон изменения величины концентрации примесей NA, см-3 |
NAi, см-3 |
7.1 |
n+ |
100 |
250 |
(1013–1017) |
1,51016 |
7.2 |
p+ |
120 |
270 |
(1013–1017) |
21016 |
7.3 |
n+ |
140 |
290 |
(1013–1017) |
31016 |
7.4 |
p+ |
160 |
320 |
(1013–1017) |
41016 |
7.5 |
n+ |
180 |
340 |
(1013–1017) |
51016 |
Задание к вопросу о методе формирования
полупроводниковой структуры
(6.1 – 6.5)
6.1. Технология изготовления МОП-транзистора с каналом p-типа.
6.2. Технология изготовления комплементарных МОП-транзисторов.
6.3. Конструктивно-технологические методы управления зарядом в подзатворном диэлектрике МДП-структуры.
6.4. МНОП-технология в производстве МДП-транзисторов.
6.5. Технология изготовления МОП-транзистора с поликремниевым затвором.
Задание к вопросу о методе формирования
полупроводниковой структуры
(7.1 – 7.5)
7.1. Применение метода ионной имплантации в технологии МОП-транзисторов.
7.2. Метод изготовления МОП-транзистора с использованием структур “кремний на сапфире” (КНС).
7.3. Метод изготовления МДП-транзисторов с исполь-зованием D-МОП-структур.
7.4. Метод изготовления МДП-транзисторов с исполь-зованием V-МОП-структур.
7.5. Технологический контроль в производстве МДП-транзисторов методом вольт-фарадных характеристик.