Лекции от 12.09.2019 - презентация, доклад, проект скачать

Нажмите для полного просмотра!

Содержание ▲

Вы можете ознакомиться и скачать презентацию на тему Лекции от 12.09.2019. Доклад-сообщение содержит 73 слайдов. Презентации для любого класса можно скачать бесплатно. Если материал и наш сайт презентаций Mypresentation Вам понравились – поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте в закладки в своем браузере.

Слайды и текст этой презентации

Слайд 1

Описание слайда:

Физические основы микроэлектроники Преподаватель: Литун Яна Борисовна +7 916 938 37 16 LitunY@yandex.ru

Слайд 2

Описание слайда:

Слайд 3

Описание слайда:

Общие сведения о строении вещества Атомы любого вещества состоят из положительно заряженного ядра и окружающих его электронов. Ядро состоит из протонов и нейтронов. Нейтроны являются нейтральными частицами, поэтому заряд ядра определяется числом содержащихся в нем протонов. Масса электрона в 1 836 раз меньше массы протона и нейтрона

Слайд 4

Описание слайда:

Слайд 5

Описание слайда:

Слайд 6

Описание слайда:

Слайд 7

Описание слайда:

Слайд 8

Описание слайда:

Слайд 9

Описание слайда:

Слайд 10

Описание слайда:

Слайд 11

Описание слайда:

Слайд 12

Описание слайда:

Слайд 13

Описание слайда:

Основные видыхимической связи Если при уменьшении расстояния между атомами энергия системы понижается по сравнению с суммарной энергией изолированных атомов, то между атомами возникает сила притяжения. Устойчивая структура образуется в том случае, когда силы притяжения уравновешиваются силами отталкивания. При этом силы притяжения препятствуют удалению частиц друг от друга, а силы отталкивания противодействуют их слиянию. Притяжение между частицами сопровождается уменьшением потенциальной энергии притяжения системы Эпр. При малых расстояниях преобладают силы отталкивания между одноименными зарядами соседних атомов. Силы отталкивания, обусловленные взаимодействием ядер, играют основную роль при сближении легких атомов, ядра которых сравнительно слабо экранированы электронными оболочками. Во всех других случаях преобладает отталкивание электронов соседних атомов, причем природа этого отталкивания связана не столько с кулоновским взаимодействием, сколько с принципом запрета Паули. Действительно, перекрытие электронных облаков двух близко расположенных атомов приведет к тому, что число электронов в каждой из взаимодействующих оболочек превысит допустимую квоту, определяемую принципом Паули. Поэтому такой процесс может происходить в том случае, если избыточные электроны займут свободные состояния с более высокой энергией. В результате увеличивается полная энергия системы, что эквивалентно появлению сил отталкивания.

Слайд 14

Описание слайда:

Слайд 15

Описание слайда:

Ковалентная связь

Слайд 16

Описание слайда:

Слайд 17

Описание слайда:

Слайд 18

Описание слайда:

Слайд 19

Описание слайда:

Слайд 20

Описание слайда:

Ионная связь

Слайд 21

Описание слайда:

Слайд 22

Описание слайда:

Слайд 23

Описание слайда:

Металлическая связь

Слайд 24

Описание слайда:

Слайд 25

Описание слайда:

Слайд 26

Описание слайда:

Молекулярная связь

Слайд 27

Описание слайда:

Слайд 28

Описание слайда:

Слайд 29

Описание слайда:

Слайд 30

Описание слайда:

Слайд 31

Описание слайда:

Основные типы кристаллических решеток

Слайд 32

Описание слайда:

Слайд 33

Описание слайда:

Слайд 34

Описание слайда:

3D модель кристаллической решетки кремния

Слайд 35

Описание слайда:

Кристаллическая решетка кремния

Слайд 36

Описание слайда:

Слайд 37

Описание слайда:

Типы ориентации кристалла (индексы Миллера)

Слайд 38

Описание слайда:

Слайд 39

Описание слайда:

Слайд 40

Описание слайда:

Слайд 41

Описание слайда:

Слайд 42

Описание слайда:

Точечные дефекты в кристаллической решетке

Слайд 43

Описание слайда:

Слайд 44

Описание слайда:

Слайд 45

Описание слайда:

Кремний Элемент IV группы таблицы Менделеева. Один из самых распространенных в природе. В природе встречается в виде окиси и в солях кремниевой кислоты. Чистота природной окиси кремния в виде монокристаллов кварца иногда достигает 99.99 %.

Слайд 46

Описание слайда:

Получение технического кремния Восстановление в электрической дуге между графитовыми электродами. Технический кремний содержит около 1 % примесей и не является полупроводником. Технический кремний – сырьё для получения кремния полупроводниковой чистоты (с содержанием примесей менее %).

Слайд 47

Описание слайда:

Достоинства кремния большое содержание кремния в виде минералов в земной коре (25 % от ее массы); простота его добычи (содержится в обычном речном песке) и переработки; существование «родного» не растворимого в воде окисного слоя SiO2 хорошего качества, который легко получается; большая, чем у германия ширина запрещенной зоны (Eg = 1.12 эВ и Eg = 0.66 эВ соответственно). Высокая химическая стабильность Высокая технологичность материала, возможность его получения как в виде крупных монокристаллов, так и в виде тонких эпитаксиальных слоев совершенной структуры и высокой чистоты Легкость инверсии типа электропроводности Высокая растворимость легирующих примесей как донорного так и акцепторного типов Отсутствие токсичности самого кремния и большинства химических соединений с ним Сравнительно высокая подвижность носителей заряда Относительно высокая теплопроводность, превышающая теплопроводность многих металлов

Слайд 48

Описание слайда:

Достоинства кремниевой технологии Si p-n переходы обладают низкими токами утечки, что определяет более высокие пробивные напряжения кремниевых выпрямителей; у кремния достаточно высокая область рабочих температур (до 150 ˚С, для сравнения у Ge 70 ˚С); кремний является технологически удобным материалом: его легко обрабатывать, на нем легко получать диэлектрические пленки SiO2, которые затем успешно используются в технологических циклах; кремниевая технология является менее затратной. Получение химически чистого Si в 10 раз дешевле, чем Ge.

Слайд 49

Описание слайда:

Технология получения чистого кремния Технический кремний растворяют в летучей жидкости и получают летучее соединение кремния (легковосстановимое, обычно тетрахлорид кремния SiCl4). Очистка соединения химическими и физико-химическими методами. Восстановление кремния из летучего соединения цинком (SiCl4+2Zn → Si+2ZnCl2). Поскольку достигаемая степень чистоты (98%) недостаточна, то проводится конечная очистка кремния (или бестигельной зонной плавкой, или методом Чохральского).

Слайд 50

Описание слайда:

Виды кристаллов Монокристалл – отдельный однородный кристалл, имеющий во всем объеме единую кристаллическую решетку и зависимость физических свойств от направления (анизотропия) Поликристалл – твердое тело, состоящее из беспорядочно ориентированных монокристаллов.

Слайд 51

Описание слайда:

Водородное восстановление трихлорсиланом

Слайд 52

Описание слайда:

Водородное восстановление трихлорсиланом Пар очищенного хлорсилана потоком водорода доставляют от испарителя в камеру восстановления, в которой на специальных токопроводах расположены тонкие стержни-затравки из чистого кремния. Эти стержни нагреваются при пропускании по ним электрического тока до температуры 1 200... 1 300 °С. Осаждение выделяющегося кремния на затравках позволяет получать поликристаллические стержни необходимого диаметра с содержанием остаточных примесей на уровне 10-7... 10-9 %. Альтернативный вариант получения чистого поликристаллического продукта связан с термическим разложением моносилана SiH4 высокой чистоты. При этом общая схема процесса остается без изменений.

Слайд 53

Описание слайда:

Поликремний

Слайд 54

Описание слайда:

Монокремний Для изготовления микросхем требуются полупроводниковые материалы в виде пластин, вырезанных из монокристаллических слитков, имеющих форму стержня круглого сечения, получаемые путем вытягивания из расплавов с помощью затравки.

Слайд 55

Описание слайда:

Выращивание кристаллов монокремния

Слайд 56

Описание слайда:

метод Чохральского

Слайд 57

Описание слайда:

Слайд 58

Описание слайда:

Сырьё Необожженный поликристаллический кремний

Слайд 59

Описание слайда:

Расплавление кремния Поликремний нагревается до 1420 ˚С в специальной герметичной печи, очищенной от воздуха инертным газом – аргоном

Слайд 60

Описание слайда:

Погружение в расплав затравочного кристалла Расплавленный кремний раскручивается в тигле, а затравочный кристалл кремния, размером и формой напоминающий карандаш, охлаждаемый холодильником, погружается в него, вращаясь в противоположном направлении

Слайд 61

Описание слайда:

Постепенное вытягивание кристалла из расплава

Слайд 62

Описание слайда:

Остывание кристалла Пока расплавленный монокристаллический кремний остывает, затравочный кристалл медленно извлекают, увлекая за собой монокристалл полупроводникового материала. Скорость роста кристалла до 80 мм/ч Расплав смачивает затравку и удерживается на ней силами поверхностного натяжения.

Слайд 63

Описание слайда:

Итог выращивания В результате получается сплошной кремниевый кристалл нужной длины и диаметром

Слайд 64

Описание слайда:

Калибровка и травление Монокристалл после охлаждения калибруют по диаметру до заданного размера (300 мм) с точностью +/- 1 мм. Затем проводится травление его поверхности на глубину 0.3 - 0.5 мм и ориентация по заданному кристаллографическому направлению (для кремния обычно по оси [111] и [100]), чтобы получить после резки пластины, ориентированные строго в заданной плоскости. Правильная ориентация пластин обеспечивает высокую воспроизводимость электрофизических параметров создаваемых на пластине микросхем.

Слайд 65

Описание слайда:

Готовый кристалл

Слайд 66

Описание слайда:

Материал тигля Расплавленный кремний обладает высокой химической активностью, поэтому подбор для него контейнерного и тигельного материалов вызывает определенные трудности. Наиболее чистые материалы, из которых изготовляют тигли (кварц и графит), при высоких температурах взаимодействуют с кремнием. Отсутствие прямого контакта растущего монокристалла с тиглем и возможность изменения его геометрической формы позволяют получать практически бездислокационные монокристаллы.

Слайд 67

Описание слайда:

Демонстрация процесса

Слайд 68

Описание слайда:

Характеристики получаемых слитков Диаметр слитка – от 50 до 450 мм. Длина слитка – до 6 м

Слайд 69

Описание слайда:

Бестигельная зонная плавка Заготовка – поликристаллический кремний. Оборудование – одновитковый индуктор.

Слайд 70

Описание слайда:

Последовательность операций Слиток закрепляется в индукторе. Напротив кондуктора происходит локальный нагрев вращающегося слитка. Слиток начинает перемещаться. Легирование выращиваемого кристалла, как правило, проводят из газовой фазы путем введения в газ-носитель (аргон) газообразных соединений легирующих примесей.