Библиографический список и требования к нему



Оформление списка использованных источников должно соответствовать требованиям действующих стандартов.

В списке должны быть указаны лишь источники, которые действительно были использованы в процессе выполнения ИЗ и на которые в тексте пояснительной записки имеются ссылки.

Примером оформления может служить список использованных источников, приведенный в данных методических указаниях.

Список литературы

1. Ефимов, И. Е. Физические и технологические основы, надежность: учеб. пособие для приборостроит. спец. вузов / И. Е. Ефимов, И. Я. Козырь, Ю. И. Горбунов.  2–е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1986. 464 с.

2. Степаненко, И. П. Основы микроэлектроники: учеб. пособие для вузов / И. П. Степаненко. М.: Сов. радио, 1980. 424c.

3. Новиков, В. В. Теоретические основы микроэлектроники / В. В. Новиков. М.: Высшая школа, 1972. 352c.

4. Епифанов, Г.И. Твердотельная электроника: учебник для студентов вузов / Г. И. Епифанов, Ю. А. Мома. М.: Высшая школа, 1986. 304с.

5. Епифанов Г.И. Физика твердого тела: учеб. пособие для втузов / Г. И. Епифанов. 2–е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1977. 288с.

6. Зи, С. Физика полупроводниковых приборов: В 2 кн.: пер. с англ. / С. Зи. 2–е изд., перераб. и доп. М.: Мир, 1984. Кн.1 456с., Кн.2 456с.

7. Сугано, Т. Введение в микроэлектронику : пер. с япон. / Т. Сугано, Т. Икома, Е. Такэиси. М.: Мир, 1988. 320 с.

8. Росадо, Л. Физическая электроника и микроэлектроника / Л. Росадо; пер. с исп. С.И. Баскакова; под ред. В.А. Терехова. М.: Высшая школа, 1991. 351с.

9. Тилл, У. Интегральные схемы: материалы, приборы, изготовление: пер. с англ. / У. Тилл, Дж. Лаксон. М.: Мир, 1985. 501 с.


Приложение 1

I. ВАРИАНТЫ ИНДИВИДУАЛЬНЫХ ЗАДАНИЙ

Электронно-дырочный переход

Электронно-дырочный переход сформирован в кремнии таким образом, что удельные сопротивления дырочной и электронной областей составляют величины ρрi  и ρniсоответственно.

Определить:

- величину контактной разности потенциалов при комнатной температуре;

- рассчитать и построить энергетическую диаграмму р-п - перехода в равновесном состоянии, а также при заданном значении величины прямого напряжения ui , В;

- рассчитать и построить теоретическую вольт-амперную характеристику (рассматривается движение всех носителей заряда через р-п -переход);

- вычислить величину дифференциального сопротивления р-n - перехода при ui, В; Ti, К.

Объяснить:

- работу p-n - перехода, используемого в выпрямителе;

- причины расхождения между теоретической и реальной вольт-амперными характеристиками р-п - перехода;

- практическое значение и применение активной компоненты полного сопротивления р-п - перехода.

Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 1.1-1.24, представлены в табл. 1.

 

Таблица 1

Варианты индивидуальных заданий

№ варианта ρрi Ом·см ρni, Ом·см ui В Тi K
1.1 0,01 44,0 0,1 200
1.2 0,012 44,1 0,2 210
1.3 0,013 44,5 0,3 220
1.4 0,015 44,8 0,4 230
1.5 0,18 45,0 0,5 240
1.6 0,2 45,1 0,6 250
1.7 0,22 45,3 0,7 260
1.8 0,25 45,8 0,8 270
1.9 0,27 46,0 0,9 280
1.10 0,3 46,4 1,0 290
1.11 0,33 46,7 1,1 300
1.12 0,35 47,0 1,2 310
1.13 0,37 47,3 1,3 320
1.14 0,39 47,6 1,4 330
1.15 0,41 47,9 1,5 340
1.16 0,43 48,2 1,6 350
1.17 0,45 48,5 1,7 360
1.18 0,47 48,8 1,8 370
1.19 0,49 49,1 1,9 380
1.20 0,51 49,4 2,0 390
1.21 0,53 49,7 2,1 400
1.22 0,55 50,0 2,2 410
1.23 0,57 50,3 2,3 420
1.24 0,59 50,6 2,4 430

Задание к вопросу о методе формирования полупроводниковой структуры

1.1. Изготовление р-n - перехода микроплавлением с помощью

электронного луча.

1.2. Механизмы диффузии в полупроводниках.

1.3. Распределение примеси при диффузии из бесконечного источника.

1.4. Распределение примеси при диффузии из ограниченного источника.

1.5. Способы проведения диффузии.

1.6. Радиационно-стимулированная диффузия.

1.7. Силановый метод эпитаксиального выращивания полупроводниковых слоев.

1.8. Хлоридный метод эпитаксиального выращивания полупроводниковых слоев.

1.9. Молекулярно-лучевая эпитаксия.

1.10. Гетероэпитаксия.

1.11. Локальная эпитаксия.

1.12.Методы легирования эпитаксиальных слоев.

Электронно-дырочный переход

P-n - переход используется в качестве переменного резистора в аттенюаторе, схема которого показана на рисунке.

Вычислить величину дифференциального сопротивления диода как функцию Ii .

Смещение на диоде задается источником постоянного тока I, а связь между сигналами осуществляется через конденсатор емкостью С, реактивное сопротивление которого пренебрежимо мало по сравнению с сопротивлением резистора Rt. Вычислите и постройте зависимость ослабления сигнала по напряжению в децибелах [20 lg(Uвых/Uвх)] от величины тока Ii,. Ток насыщения можно взять равным I0= 1мкА.

Вычислите емкость и толщину обедненного слоя при обратном напряжении смещения Uобрi,если изменение плотности заряда по обе стороны резкого p-n-перехода представляет собой ступенчатую функцию, т. е. Nai>Ndi. Принять εs=16, A=10 -6 м2.

Построить энергетическую диаграмму p-n-перехода для заданного

Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 2.1 - 2.24, представлены в табл. 2.

 

Таблица 2

Варианты индивидуальных заданий

№ варианта Ri, кОм Ii, мА Nai, см -3 Ndi, см -3 Uобрi, В
2.1 1,0 0,01-0,1 1·1017 2·1015 0,2
2.2 1,3 0,01-0,1 5·1017 4·1015 0,4
2.3 1,5 0,01-0,1 1·1018 6·1015 0,6
2.4 1,7 0,01-0,1 5·1018 8·1016 0,8
2.5 1,9 0,10-1,0 1·1019 1·1017 1
2.6 2,1 0,10-1,0 5·1019 5·1017 1,2
2.7 2,3 0,10-1,0 1·1020 2·1015 1,4
2.8 2,7 0,10-1,0 2,5·1017 1·1015 1,6
2.9 2,9 1,0-10,0 2,5·1018 8·1014 1,8
2.10 3,1 1,0-10,0 2,5·1019 6·1014 2
2.11 3,5 1,0-10,0 7,5·1017 4·1014 2,2
2.12 3,7 1,0-10,0 7,5·1018 2·1014 2,4
2.13 3,9 0,05-0,5 3,3·1017 2,1·1015 0,3
2.14 4,1 0,05-0,5 2,2·1017 4,6·1015 0,5
2.15 4,3 0,05-0,5 4,4·1018 6·1015 0,7
2.16 4,5 0,05-0,5 5,5·1018 2,8·1016 0,9
2.17 4,7 0,50-5,0 5·1019 1,3·1017 1,1
2.18 4,9 0,50-5,0 5,5·1019 5,3·1017 1,3
2.19 5,1 0,50-5,0 1·1020 2,5·1015 1,5
2.20 5,3 0,50-5,0 3,5·1017 1,6·1015 1,7
2.21 5,5 3,0-30,0 4,5·1018 3,8·1014 1,9
2.22 5,7 3,0-30,0 4,5·1019 2,6·1014 2,1
2.23 5,9 3,0-30,0 2,5·1017 5,4·1014 2,3
2.24 6,1 3,0-30,0 2,5·1018 1,2·1014 2,5

Задание к вопросу о методе формирования полупроводниковой структуры

2.1. Получение на поверхности кремния слоев Si02 методом термического окисления.

2.2. Анодное электролитическое оксидирование поверхности кремния.

2.3. Механизм ионного легирования при ориентированном внедрении ионов.

2.4. Механизм ионного легирования при разориентированном внедрении ионов.

2.5. Распределение концентрации примесей в ионно-легированных слоях.

2.6. Преимущества и недостатки ионного легирования полупроводников.

2.7. Термовакуумный метод нанесения пленок.

2.8. Получение тонких пленок при распылении ионной бомбардировкой.

2.9. Получение тонких пленок при осаждении металла из электролита и растворов.

2.10. Разделение пластин и подложек с готовыми структурами при сборке интегральных микросхем.

2.11. Основные методы сборки интегральных микросхем.

2.12. Монтаж кристаллов при сборке интегральных микросхем.

Электронно-дырочный переход

Определить во сколько раз увеличивается обратный ток насыщения p-n -перехода, если температура увеличивается:

- от T1 ' до Т2' для германиевого диода;

- от T1" до Т2 " для кремниевого диода.

Опишите физические процессы, происходящие в р-n - переходах:

-при лавинном пробое;

-при туннельном пробое.

P-n - переход изготовлен из легированного германия с концентрацией акцепторной и донорной примесей соответственно Nai и Ndi. Определите толщину обедненного слоя, если при обратном смещении величина максимального электрического поля в переходе равна ξmi.

Рассчитать и построить энергетическую диаграмму p-n - перехода в равновесном состоянии, а также при напряжении, соответствующем величине ξmi.

Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 3.1-3.24, представлены в табл. 3.

 

 

Таблица 3

Варианты индивидуальных заданий

№ варианта T1 ' - Т2' , °C T1" - Т2 ", °C Nai, м-3 Ndi, м-3 ξmi, В/м
3.1 0-20 0-35 1·1017 2·1015 1·106
3.2 20-40 35-70 5·1017 4·1015 2·106
3.3 40-60 70-105 1·1018 6·1015 4·106
3.4 60-80 105-140 5·1018 8·1016 8·106
3.5 80-100 140-175 1·1019 1·1017 1,1·106
3.6 5-25 5-40 5·1019 5·1017 1,2·106
3.7 25-45 40-75 1·1020 2·1015 2,3·106
3.8 45-65 75-110 2,5·1017 1·1015 4,1·106
3.9 65-85 110-145 2,5·1018 8·1014 8,3·106
3.10 85-105 145-180 2,5·1019 6·1014 1,3·106
3.11 10-30 10-45 7,5·1017 4·1014 1·107
3.12 30-50 45-80 7,5·1018 2·1014 2,3·107
3.13 50-70 80-115 3,3·1017 2,1·1015 1,4·107
3.14 70-90 115-150 2,2·1017 4,6·1015 2,8·107
3.15 90-110 150-185 4,4·1018 6·1015 1,3·107
3.16 15-35 15-50 5,5·1018 2,8·1016 1·107
3.17 35-55 50-85 5·1019 1,3·1017 2,3·107
3.18 55-75 85-120 5,5·1019 5,3·1017 1,4·107
3.19 75-95 120-155 1·1020 2,5·1015 3,8·105
3.20 95-115 155-190 3,5·1017 1,6·1015 4,3·105
3.21 8-28 20-55 4,5·1018 3,8·1014 2,1·105
3.22 28-48 55-90 4,5·1019 2,6·1014 6,3·105
3.23 48-68 90-125 2,5·1017 5,4·1014 2,4·105
3.24 68-88 125-160 2,5·1018 1,2·1014 3,8·105

Задание к вопросу о методе формирования полупроводниковой структуры

3.1. Методы герметизации интегральных микросхем в корпусах

различного типа.

3.2. Бескорпусная герметизация интегральных микросхем.

3.3. Оптическая литография.

3.4. Электронно-лучевая литография.

3.5. Рентгеновская литография.

Электронно-дырочный переход

P-n - переход формируется путем диффузии бора в кремний n -типа с удельным сопротивлением ρi, Ом·м. Концентрация бора на поверхности равна Nsi, м3. Известно, что на глубине хi, мкм от поверхности концентрация бора уменьшается в е раз. Площадь поперечного сечения p-n - перехода –Ai мм2, обратное смещение - Uo6pi, В.

Определить:

- концентрацию основных и неосновных носителей заряда;

- ширину р-n - перехода;

- барьерную емкость р-n - перехода;

- максимальную напряженность электрического поля в р-n - переходе;

- ток диода при прямом напряжении Unpi, В;

- напряжение пробоя, предполагая, что он наступает принапряженности поля ξi, В/м.

Рассчитать и построить энергетическую диаграмму р-n - перехода при Uo6pi.

Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 4.1-4.5, представлены в табл. 4.

Таблица 4

Варианты индивидуальных заданий

№ варианта ρi, Ом·м Nsi, м -3 xi, мкм Ai, мм2 Uo6pi, B Unpi, B ξi, В/м
4.1 0,01 5·1025 1,5 1,0 10 0,1 1·106
4.2 0,012 2·1024 1,1 0,8 5 0,2 2·106
4.3 0,013 1·1024 1,0 1,2 15 0,3 4·106
4.4 0,015 1·1025 1,7 0,6 8 0,4 8·106
4.5 0,18 5·1024 0,8 1,4 3 0,5 1,1·106
4.6 0,2 3·1025 0,7 1,3 1 0,6 1,2·106
4.7 0,22 4·1024 0,9 1,5 2 0,7 2,3·106
4.8 0,25 6·1024 1,3 1,6 4 0,8 4,1·106
4.9 0,27 9·1025 1,4 1,7 6 0,9 8,3·106
4.10 0,3 7·1024 1,2 1,8 8 1,0 1,3·106
4.11 0,33 5,2·1025 1,6 1,9 7 1,1 1·107
4.12 0,35 2,6·1024 1,9 0,5 9 1,2 2,3·107
4.13 0,37 1,3·1024 0,5 0,7 11 1,3 1,4·107
4.14 0,39 1,6·1025 1,3 0,9 14 1,4 2,8·107
4.15 0,41 5,8·1024 1,8 1,1 12 1,5 1,3·107
4.16 0,43 3,6·1025 1,75 0,75 13 1,6 1·107
4.17 0,45 4,5·1024 0,63 1,25 16 1,7 2,3·107
4.18 0,47 6,8·1024 0,85 1,83 17 1,8 1,4·107
4.19 0,49 9,2·1025 1,25 0,63 18 1,9 3,8·105
4.20 0,51 7,6·1024 1,46 0,25 10,5 2,0 4,3·105
4.21 0,53 3,5·1024 1,56 1,24 6,3 2,1 2,1·105
4.22 0,55 3,8·1024 1,43 1,28 7,8 2,2 6,3·105
4.23 0,57 7,2·1025 1,32 0,65 3,5 2,3 2,4·105
4.24 0,59 4,6·1024 1,73 0,89 2,1 2,4 3,8·105

Задание к вопросу о методе формирования полупроводниковой структуры

4.1. Методы контроля и испытаний интегральных микросхем.

4.2. Электронно-лучевая обработка (элионика) в технологии

интегральных микросхем.

4.3. Лазерная обработка в технологии интегральных микросхем.

4.4. Прогнозирование надежности полупроводниковых приборов и их диагностика.

4.5. Виды и механизмы отказов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Контакт металл-полупроводник

Рассчитать и построить ВАХ контакта металл-полупроводник на основе кремния с концентрацией примеси, равной N, при заданной температуре Т. При этом необходимо определить:

- контактную разность потенциалови высоту барьера Шоттки

- толщину обедненного слоя полупроводника W в равновесном состоянии;

- величину диффузионной  и дрейфовой  составляющей скорости электронов при протекании тока через контакт металл-полупроводник, на основе чего выбрать выражение для расчета ВАХ;

- барьерную емкость контакта металл-полупроводник при обратном напряжении смещения UCM;

- оценить вероятность туннелирования электронов с энергией Е, сквозь барьер при заданном прямом напряжении смещения UCM. Площадь контакта металл-полу проводник считать А=1 10 -6м2. Основываясь на данных расчета, построить энергетическую диаграмму контакта металл-полупроводник при заданном напряжении смещения.

Численные значения исходных данных, необходимых для выполнения задания по вариантам 5.1-5.24, представлены в табл. 5.

Таблица 5

Варианты индивидуальных заданий

№ варианта Тип проводимости кремния Работа выхода электронов из металла jM, эВ T, К N, см -3 Uсм, B Е/jM
5.1 р 4,1 (А1) 200 5·1025 3 0,9
5.2 n 4,2 (Та) 210 2·1024 0,5 0,95
5.3 n 4,75 (Аu) 220 1·1024 4 0,95
5.4 n 5,3 (Pt) 230 1·1025 1 0,95
5.5 р 4,5 (W) 240 5·1024 2 0,9
5.6 р 4,1 (А1) 250 3·1025 1,3 0,95
5.7 n 4,2 (Та) 260 4·1024 1,4 0,95
5.8 n 4,75 (Аu) 270 6·1024 1,5 0,9
5.9 n 5,3 (Pt) 280 9·1025 1,6 0,95
5.10 n 4,5 (W) 290 7·1024 1,7 0,95
5.11 n 4,1 (А1) 300 5,2·1025 1,8 0,9
5.12 р 4,2 (Та) 310 2,6·1024 1,9 0,95
5.13 р 4,75 (Аu) 320 1,3·1024 2,0 0,95
5.14 n 5,3 (Pt) 330 1,6·1025 2,1 0,9
5.15 n 4,5 (W) 340 5,8·1024 2,2 0,95
5.16 n 4,1 (А1) 350 3,6·1025 2,3 0,95
5.17 р 4,2 (Та) 360 4,5·1024 2,4 0,9
5.18 р 4,75 (Аu) 370 6,8·1024 0,6 0,95
5.19 n 5,3 (Pt) 380 9,2·1025 0,7 0,95
5.20 n 4,5 (W) 390 7,6·1024 0,8 0,9
5.21 n 4,1 (А1) 400 3,5·1024 0,9 0,95
5.22 р 4,2 (Та) 410 3,8·1024 1,2 0,95
5.23 р 4,75 (Аu) 420 7,2·1025 0,6 0,9
5.24 n 5,3 (Pt) 430 4,6·1024 0,7 0,9

Задание к вопросу о методе формирования полупроводниковой структуры

5.1.Методы получения моно кристаллических 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.

МДП-структура

В МДП-транзисторе с кремниевым затвором рассчитать и построить зависимость порогового напряжения как функции концентрации доноров Nd в подложке из кремния п-типа проводимости. Диэлектрик - SiO2 . Считать МДП-структуру идеальной.

Основываясь на данных расчета, построить энергетическую диаграмму МДП-структуры в режиме сильной инверсии при Ndi, см -3.

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, представлены в табл. 6.

Таблица 6

Варианты индивидуальных заданий

№ варианта Тип затвора Толщина окисла, нм T, К Nd, см-3 Ndi, см-3
6.1 р+ 80 200 1013 -1017 1,5·1016
6.2 n+ 90 210 1013 -1017 2·1016
6.3 р+ 100 220 1013-1017 3·1016
6.4 n+ 110 230 1013-1017 4·1016
6.5 р+ 120 240 1013-1017 5·1016
6.6 n+ 40 250 1013 -1017 1,8·1016
6.7 р+ 50 260 1013 -1017 2,5·1016
6.8 n+ 60 270 1013-1017 3,5·1016
6.9 р+ 70 280 1013-1017 4,5·1016
6.10 n+ 130 290 1013-1017 5,5·1016
6.11 р+ 140 300 1013-1017 4,8·1016
6.12 n+ 150 310 1013-1017 5,3·1016

Задание к вопросу о методе формирования полупроводниковой структуры

6.1.Технология изготовления МОП-транзистора с каналом р-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 кремниевым затвором.

МДП-структура

В МДП-транзисторе с кремниевым затвором рассчитать и построить зависимость порогового напряжения как функции концентрации акцепторов Na в подложке из кремния р-типа проводимости. Диэлектрик - SiO2. Считать МДП-структуру идеальной.

Основываясь на данных расчета, построить энергетическую диаграмму МДП-структуры в режиме сильной инверсии при Nai, см -3.

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 7.1-7.5, представлены в табл. 7.

Таблица 7

№ варианта Тип затвора Толщина окисла, нм T, К Na, см -3 Nai , см -3
7.13 n+ 100 250 1013 -1017 1,5·1016
7.14 р+ 120 270 1013 -1017 2·1016
7.15 n+ 140 290 1013 -1017 3·1016
7.16 р+ 160 320 1013 -1017 4·1016
7.17 n+ 180 340 1013 -1017 5·1016
7.18 р+ 40 200 1013 -1017 1,8·1016
7.19 n+ 50 210 1013 -1017 2,5·1016
7.20 р+ 60 220 1013 -1017 3,5·1016
7.21 n+ 70 230 1013 -1017 4,5·1016
7.22 р+ 90 240 1013 -1017 5,5·1016
7.23 n+ 130 260 1013 -1017 4,8·1016
7.24 р+ 150 280 1013 -1017 5,3·1016

Задание к вопросу о методе формирования полупроводниковой структуры

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 использованием D-МОП-структур.

7.4. Метод изготовления МДП-транзисторов с использованием V-МОП-структур.

7.5. Технологический контроль в производстве МДП-транзисторов методом вольт-фарадных характеристик.

 


Приложение 2

Cвойства кремния, германия и двуокиси кремния (при Т=300к)

Параметр Обозначение Si Ge SiO2
Ширина запрещенной зоны при 300К, эВ при 0К, эВ Eg   1,124 1,170   0,67 0,744     ~8–9
Относительная диэлектрическая проницаемость ε 11,7 16,0 3,9
Собственная концентрация носителей заряда, см-3 ni 1,45⋅1010 2,4⋅1013  
Эффективная плотность состояний, см-3 в зоне проводимости в валентной зоне Nc Nv     2,8⋅1019 1,04⋅1019     1,04⋅1019 6,04⋅1018  
Электрическое поле при пробое, В/см ξm 3⋅105 8⋅104 (6-9)⋅106
Эффективная масса   электронов   дырок            1,08   0,81     0,55   0,3  
Сродство к электрону, эВ χ 4,05 4 1,0
Коэффициент диффузии, см2/с для электронов дырок Dn Dp   34,6 12,3   99 47  
Эффективная постоянная Ричардсона в теории термоэлектронной эмиссии для кремния и германия, А⋅cм-2К-2 n-типа р-типа А*     2,2⋅А 0,66⋅А     1,11⋅А 0,34⋅А  

А=120А⋅cм-2К-2 – постоянная Ричардсона для свободных электронов

 


Дата добавления: 2018-02-15; просмотров: 179;