IC工艺Ch-2半导体材料的基本特性和用途.ppt

Fig. 2-5. Block Diagram of the DLTS apparatus. Sample Holder Lab Made Decade Capacitor Boonton 76-3A Capacitance Meter Boonton 72B Pulse Generator HP 8112A Capacitance Transient Signal Processor Home-made Boxcar Averager Oscilloscope HC 5502 System DMM Keithley 199 Computer Thermal Couple Thermal Meter Oxford ITC4 Input Output Input Output Output Ext Input Clock Disable PG Trigger Output Input Hi Diff Test Lo Output T S 移相器！ 灵敏度~1011cm -3 ! 常用测量方法： SIMS (Secondary Ion Mass Spectrum) NAA (Neutron Activation Analysis) Fig. 2-7. Schematic drawing to show the basic principle of SIMS, which consist of 1. Primary ion source, 2. Primary ion mass analyzer, 3. Electrostatic lens, 4. Sample, 5. Electrostatic lens and analyzer, 6. Secondary ion mass analyzer, 7. Ion detector. Depth (z) Concentration of Mass M Mass (M) IS (Second Ion Current) 1 2 3 4 5 6 7 Primary Ions Secondary Ions Computer 灵敏度~1016cm -3 ! 放射性同位素 热中子？ 2.1~2.3小结 常见半导体材料及参数与器件的关系 常见半导体材料的结构，晶向与器件的关系 施、受主，缺陷，杂质及测量 熟悉名词和物理机制 测量 材料参数或性质 与器件的关系 * 4. 热探针 P N N P Hot Cool 点缺陷： 反位缺陷 线缺陷（位错） page 12 面缺陷（层错） 体缺陷（原子团，旋涡等） 测量： 1）腐蚀坑 显微测量 2）缀饰 红外透视 3）透射电子显微 2.3.3. 杂质： O（1017~1018cm-3） 总量控制——增加机械强度、杂质吸除效应、氧施主 page24~26 C （1016~1017cm-3）减小机械强度 Fe （1011cm-3）少子寿命、吸附 体缺陷 Au、Pt （1015~1016cm-3）控制少子寿命 N 固溶度： P.12 替位式固溶体 间隙式固溶体 ？ 常用测量方法： Photo Spectrum 光源 探测器 Wavelength adjustable sample ? 半导体材料对光的吸收机理？ 原子吸收 能带吸收 XPS Photo Absorption Spectrum IR（Infrared）: ( FTIR) 晶格吸收 IR（Infrared）： 杂质使晶格振动的正则模式产生变化，而出现局域摸声子；若光子（IR）的频率与声子同则产生吸收(共振吸收）。红外吸收强度正比于电偶极矩跃迁矩阵元的平方，这一矩阵元不为0，方有红外活性。 Cz-Si中的O、C含量 MCz-Si 用途 (红外透明） IR (FTIR) 光源 探测器 Wavelength adjustable sample 探测器 computer reference SiO2薄膜 Annealing property 吸收带边 红外成象器(Pt-Si Schottky 势垒中红外CCD成象单元) 问题：窄禁带半导体材料有很好的红外光电性质 但是，高质量材料制备难，或只能制作二极管探测单元；而Si是红外透明的。 Pt Si Pt2Si 红外 耗尽区 特点：光生载流子刚好能越过势垒 常用测量方法： DLTS（Deep Level Transient Spectroscopy） Fig. 2-1.