Расчет электрофизических характеристик структуры метал-диэлектрик-полупроводник
Курсовой проект - Компьютеры, программирование
Другие курсовые по предмету Компьютеры, программирование
я туннельный эффект - переход электронов сквозь потенциальный барьер без изменения энергии. Туннэльный эффект наблюдается в узких переходах (порядка ), то есть в переходах с довольно высокой концентрацией примеси (более ) [2]. В данном случае вероятность туннелирования очень высокая, так как переход очень узкий и высокая концентрация примеси .
Энергетическая диаграмма контакта металл-полупроводник представлена на рисунке 6, где , а d - ширина барьера.
Рисунок 8 - Энергетическая диаграмма контакта металл-полупроводник
Задание №6
Структура металл-диэлектрик-полупроводник.
Исходные данные:
Тип затвора n+;
Толщина окисла ;
Температура ;
Концентрации примесей .
)В МДП-транзисторе с кремниевым затвором рассчитать и построить зависимость порогового напряжения как функции концентрации доноров Naв подложке из кремния p-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.
Решение:
)Рассчитать зависимость порогового напряжения как функции концентрации доноров Na можно по формуле (32). Для этого сначала найдем напряжение плоских зон по формуле (29):
Зависимость порогового напряжения как функции концентрации доноров Ndпокажем с помощью таблицы 3 и графика (рисунок 9).
Рисунок 9 - Зависимость порогового напряжения от концентрации доноров
Таблица 3 - Зависимость порогового напряжения от концентрации доноров
Nd, см-3 10131014101510161017Uпор, В128,55134,78154,46216,69413,47
)Энергетическая диаграмма МДП-структуры в режиме сильной инверсии представлена на рисунке 10. В глубине полупроводника выполняется условие электрической нейтральности, поэтому там границы зон горизонтальны (не искривлены). Искривление границ происходит в областях, где имеется заряд из-за нарушения условия электрической нейтральности[2].
Рисунок 10 - Энергетическая диаграмма МДП-структурыв режиме сильной инверсии
)Величину дифференциальной емкости МДП-структуры можно рассчитать по формуле (33). Для этого посчитаем максимальную толщину обедненного слоя в приповерхностной области МДП-структуры по формуле (30):
3. Краткое описание областей применения заданной полупроводниковой структуры в микроэлектронике и методов ее формирования
Микроэлектроника - современное направление электроники, включающее исследование, конструирование и производство ИМС и РЭА на их основе.
Различные полупроводниковые структуры (р-n-переход, контакт металл-полупроводник, МДП) составляют основу полупроводниковых интегральных микросхем. Такие ИМС представляют собой функциональные устройства, изготовленные в кристалле полупроводника и содержащие соединенные между собой активные и пассивные элементы (транзисторы, диоды, резисторы и конденсаторы). Для изготовления полупроводниковых ИМС используются такие технологические процессы, как окисление полупроводника, диффузия, ионное внедрение примесей в полупроводник, эпитаксиальное наращивание, вакуумное напыление и др. [1].
Наиболее подробно рассмотрим следующие вопросы: локальная эпитаксия, основные методы сборки интегральных микросхем, методы герметизации ИМС в корпусах различного типа, методы контроля и испытаний микросхем и виды подложек.
Локальная эпитаксия - процесс наращивания монокристаллических слоев на монокристаллических подложках.
Методы эпитаксии:
)Эпитаксиальные слои наращивают термовакуумным напылением в условиях сверхвысокого вакуума при давлении 1,33 (10-7-10-8) Па. От испарителей пар вещества распространяется прямолинейно, так как столкновение атомов отсутствует. Испарение ведут из тиглей, которые нагревают лазерным лучом или прямым пропусканием электронного потока;
)Наращивают эпитаксиальные слои из парогазовой фазы так называемым хлоридным методом. Метод основан на использовании химического взаимодействия паров тетрахлорида кремния с чистым водородом [3].
Методы сборки интегральных микросхем
Сборка компонентов состоит в подаче их к месту установки, ориентации выводов относительно монтажных отверстий или контактных площадок, сопряжение со сборочными элементами и фиксация в требуемом положении.
Ручная сборка применяется, где в год выпускается 15-20 тысяч схем партиями по 100 штук. На ручную сборку компоненты целесообразно подавать формованными и уложенными технологической кассетой по номиналу. Достоинством является возможность постоянного визуального контроля.
При механизированной сборке применяют монтажный стол (пантограф), на котором укрепляют несколько схем и магазин с компонентами.
На автоматических станках ЭРЭ устанавливаются в определенную позицию с высокой прочностью и скоростью. Такая сборка применяется в массовом и крупносерийном производстве [4].
Методы герметизации ИМС в корпусах различного типа
Корпусная герметизация элементов, содержащих интегральные схемы, и полупроводниковые элементы применяет следующие методы сварки: электроконтактная, электролучевая, лазерная и холодная. При этом стремятся исключить воздействие нагрева на ЭРЭ (кристаллы, переходы) и