N结二极管工作原理及制备工艺

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1、PN结二极管制备工艺在物理学中，根据材料的导电能力，可以将他们划分为导体、绝缘体和半导体。典型的半导体是硅Si和锗Ge，它们都是4价元素。硅原子锗原子硅和锗最外层轨道上的四个电子称为价电子。本征半导体的共价键结构束缚电子在绝对温度T=0K时，所有的价电子都被共价键紧紧束缚在共价键中，不会成为自由电子，因此本征半导体的导电能力很弱，接近绝缘体。本征半导体（IntrinsicSemiconductor)完全纯净的、结构完整的半导体晶体。这一现象称为本征激发，也称热激发。当温度升高或受到光的照射时，束缚电子能量增高，有的电子可以挣脱原子核的束缚，而参与导电，成为自

2、由电子。自由电子+4+4+4+4+4+4+4+4+4空穴自由电子产生的同时，在其原来的共价键中就出现了一个空位，称为空穴。杂质半导体N型半导体：杂质元素：磷，砷正离子+++++++++++++++多数载流子少数载流子在本征Si和Ge中掺入微量五价元素后形成的杂质半导体。多子：自由电子少子：空穴---------------P型半导体：杂质元素：硼，铟负离子多数载流子少数载流子在本征Si和Ge中掺入微量三价元素后形成的杂质半导体。多子：空穴少子：自由电子杂质半导体说明杂质半导体呈电中性，任一空间的正负电荷数相等N型半导体：电子+正离子P型半导体：空穴+负离子多子

3、主要由掺杂形成,少子本征激发形成★PN结：PN结的形成+++++++++++++++---------------载流子的扩散运动建立内电场内电场对载流子的作用扩散运动和漂移运动达到动态平衡，交界面形成稳定的空间电荷区，即ＰＮ结P区N区一、PN结正向偏置在外电场作用下，多子将向ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变窄，内电场被削弱，有利于多子的扩散而不利于少子的漂移，扩散运动起主要作用。结果，Ｐ区的多子空穴将源源不断的流向Ｎ区，而Ｎ区的多子自由电子亦不断流向Ｐ区，这两股载流子的流动就形成了ＰＮ结的正向电流。PN结外加正向电压（P区接电源的正极，N区接电源的负极，或P区

4、的电位高于N区电位），称为正向偏置，简称正偏。PN结的单向导电性二、PN结反向偏置在外电场作用下，多子将背离ＰＮ结移动，结果使空间电荷区变宽，内电场被增强，有利于少子的漂移而不利于多子的扩散，漂移运动起主要作用。漂移运动产生的漂移电流的方向与正向电流相反，称为反向电流。因少子浓度很低，反向电流远小于正向电流。当温度一定时，少子浓度一定，反向电流几乎不随外加电压而变化，故称为反向饱和电流。PN结外加反向电压（P区接电源的负极，N区接电源的正极，或P区的电位低于N区电位），称为反向偏置，简称反偏。PN结正偏时呈导通状态，正向电阻很小，正向电流很大；PN结反偏时呈截

5、止状态，反向电阻很大，反向电流很小。——PN结的单向导电性在一个PN结的两端，各引一根电极引线，并用外壳封装起来就构成了半导体二极管，（或称晶体二极管，简称二极管。由P区引出的电极称为阳极（正极）由N区引出的电极称为阴极（负极）半导体二极管的结构和类型UFIF0URIR0反向电击穿区(1)正向特性(2)反向特性半导体二极管的伏安特性工艺流程图晶片准备平面工艺封装测试（0）准备准备：1、制备单晶硅片（平整、无缺陷）涉及到知识：单晶晶生长、晶圆切、磨、抛。（在形成单晶的过程中已经进行了均匀的硼掺杂）2、硅片表面的化学清洗涉及到知识：去除硅片表面杂质的方法及化学原理

6、（有机物、吸附的金属离子和金属原子的化学清洗）p-Si晶体生长，晶圆切、磨、抛p-SiSiO2(1)氧化问题：1、二氧化硅薄膜作用及制备的方法有哪些？涉及到知识：薄膜生长2、此处的二氧化硅薄膜的作用是？涉及到知识：薄膜生长3、为什么要双面氧化？为后续的磷扩散做准备。热生长一层氧化层做为扩散的掩蔽膜。4、氧化层的厚度需要大于设计的厚度，为什么？(2)涂胶photoresist问题：1、涂胶.avi过程2、光刻胶分类，作用，常用的光刻胶？聚乙烯醇肉桂酸酯光刻胶3、涂胶后，曝光前，有一个对光刻胶加固的过程叫做？？烘烤黑色部分都是不透光的，中间的白色部分是做扩散的

7、位置。MaskMask的剖面图Mask1（3）曝光问题：1、光刻的作用？在氧化层上刻出扩散窗口，这个窗口最终将成为pn结二极管的位置。2、图中使用的是正胶，如果用负胶如何修改工艺？（4）显影问题：1、什么是显影工艺？用显影液除去曝光后硅片上应去掉的那部分光致蚀剂的过程2、显影后有一步烘烤的工艺叫什么，作用是？坚膜，除去光刻胶3、显影液选择的注意事项。（5）腐蚀问题：1、腐蚀分为哪两种形式，各有什么特点2、选用腐蚀液要注意什么？3、上面的图片有错误，请指出。（6）去胶1、通常用什么方法去胶？（7）杂质扩散1、硅片要经过适当的清洗后2、应该扩散什么杂质3、杂质扩散

8、源有哪些4、以液态扩散源简要说一下扩散