Wybrane Procesy i Materiały Stosowane Przy Wytwarzaniu Układów Scalonych. Fotolitografia

Wielkość: px
Rozpocząć pokaz od strony:

Download "Wybrane Procesy i Materiały Stosowane Przy Wytwarzaniu Układów Scalonych. Fotolitografia"

Transkrypt

1 1 Wybrane Procesy i Materiały Stosowane Przy Wytwarzaniu Układów Scalonych 2 Fotolitografia

2 Photolithography operator with a photomask in a "yellow room " 3 source: Solid State Technology, 2012 Widmo emisyjne typowej łukowej wysokociśnieniowej lampy rtęciowej 4 Intensywność względna (%) DUV 248 nm i-line 365 nm h-line 405 nm g-line 436 nm Długość fali λ (nm) Za pozwoleniem USHIO Specialty Lighting Products

3 Urządzenie do centrowania i naświetlania z kontaktem lub z odstępem maski z płytką 5 Lampa łukowa Hg Oświetlacz Mikroskop do centrowania z rozdzielonymi torami Fotomaska stolik maski (X, Y, Z, θ) stolik (X, Y, Z, θ) Płytka Si stolik z uchwytem próżniowym Canon USA, Działanie steppera: 6 naświetl przesuń płytkę Si światło UV pole maski o rozmiarze 20 mm 15mm, 4 układy w polu soczewki redukujące 5:1 Płytka Si 5 razy zmniejszony obraz maski na płytce Si: 4 mm 3 mm, 4 układy naświetlane jednocześnie

4 Stepper z lampą Hg 7 Canon USA, FPA-3000 i5 Mapa drogowa litografii 8 International Technology Roadmap for Semiconductors, ITRS 2009 Edition

5 Mapa drogowa litografii INTEL source: K.J. Khun, "CMOS Transistor Scaling Past 32nm and Implications on Variation", Intel, 2012 Wpływ wartości przesłony NA na rozdzielczość litografii 10 Wpływ NA na rozdzielczość litografii-1 Wpływ dyfrakcji i interferencji na obraz małego otworu wartość przesłony soczewki NA = sin α Ograniczenie rozdzielczości wynikające z długości fali użytego światła i wartości przesłony soczewki prążki interferencyjne

6 Wpływ wartości przesłony NA na rozdzielczość litografii 11 Wpływ NA na rozdzielczość litografii-2 Maski z takimi samymi małymi otworami Wartość przesłony (lens numerical aperture) NA mała wartość NA obraz maski zły Światło dobry dyfrakcja światła duża wartość NA rysunek: M.Quirk, J.Serda, Semiconductor Manufacturing Technology, Prentice Hall, 2001 Poprawa rozdzielczości fotolitografii przez użycie masek z przesunięciem fazowym 12 maski z przesunięciem fazowym -1 rysunek: Solid State Technology, styczeń 1992, PennWell Publ. Comp. b) APSM a) BIM c) Rim PSM Pole elektryczne na masce Pole +1 elektryczne 0 na płytce -1 Chrom pochłaniający przesuwnik fazy krawędziowy przesuwnik fazy Blokada Natężenie światła na płytce +1 0 Maski są tak projektowane i wykonywane, aby interferencja światła przy krawędzi wzoru poprawiała kontrast. Trudne do zaprojektowania wymagane skomplikowane modelowanie dla konkretnego rozkładu elementów na masce. Maski trudne do wykonania. Ale działa: 30 nm CMOS z fotolitografią λ = 193 nm (2009 r.)

7 Wpływ sąsiedztwa elementów wzoru maski proximity effect 13 wpływ sąsiedztwa elementów wzoru maski - 1 Zaokrąglone rogi nierównomierna najmniejsza szerokość linii Skrócone linie rysunek: M.Quirk, J.Serda, Semiconductor Manufacturing Technology, Prentice Hall, 2001 Wpływ sąsiedztwa elementów wzoru maski proximity effect 14 wpływ sąsiedztwa elementów wzoru maski ten wpływ można zmniejszać przez korekcję projektu elementów maski, - wymagane zaawansowane modelowanie, ale działa 2009 r. 30 nm CMOS Niepoprawiony projekt wzoru taki chcielibyśmy uzyskać na płytce po wywołaniu fotorezystu Poprawiony projekt wzoru uwzględniający wpływ sąsiedztwa elementów maski rysunek: M.Quirk, J.Serda, Semiconductor Manufacturing Technology, Prentice Hall, 2001

8 Stosowane w produkcji (2009r.) i rozwijane techniki litografii 15 Litografia zanurzeniowa (2009 r nm CMOS) 16 Ograniczenie rozdzielczości wynikające z długości fali użytego światła i wartości przesłony soczewki współczynnik załamania poprawa rozdzielczości długość fali światła ulega zmiejszeniu przy zanurzeniu np. w wodzie λprozni λ = wspolczynnik _ zalamania = λ prozni stala _ dielektryczna

9 Następny krok 13 nm EUV? 17 EUV - sprzęt 18 optyka plazmowe źródło promieniowania

10 EUV widmo promieniowania plazmy 19 Technika dystansownika dla zwiększenia rozdzielczości litografii 20 X. Sun, TJK Liu, IEEE Trans. Semicond. Mfg., v.23, , 2010

11 Technika dystansownika dla zwiększenia rozdzielczości litografii 21 Zastosowanie techniki dystansownika daje też krzywe krawędzie, lecz linia ma bardziej równomierną szerokość (symulacja) X. Sun, TJK Liu, IEEE Trans. Semicond. Mfg., v.23, , 2010 q 22

12 Podłoża krzemowe dla układów scalonych Od piasku do polikryształu krzemu 24 W temperaturze 2000 C: SiO 2 + C Si + CO 2 piasek kwarcowy węgiel krzem metalurgiczny dwutlenek węgla W temperaturze 300 C: Si + 3HCl SiHCl 3 + H 2 krzem metalurgiczny chlorowodór trójchlorosilan wodór SiHCl 3 + H 2 Si + 3HCl trójchlorosilan wodór polikrystaliczny krzem o jakości elektronicznej chlorowodór

13 Wyciąganie monokryształu krzemu metodą Czochralskiego 25 Czochralski - 1 gaz obojętny wyciągany pręt krzemowy Temperatura topnienia krzemu T = 1414 C, indukcyjne grzanie tygla kierunek wyciągania pręt wyciągający monokrystaliczny zarodek krzemu tygiel stopiony krzem tygiel obraca się Obecnie czołowi wytwórcy układów scalonych stosują płytki Si o średnicy 300 mm. Do produkcji układów scalonych MOS używa się płytek o orientacji (100) tak zorientowany musi być zarodek. R.J.Baker, CMOS Circuit Design, Layout, and Simulation, Wiley 2008 Wyciąganie monokryształu krzemu metodą Czochralskiego 26 Czochralski - 2 Temperatura topnienia krzemu T = 1414 C Stopiony krzem znajduje się w tyglu ze szkła kwarcowego. To szkło (SiO 2 ) stanowi źródło zanieczyszczeń krzemu tlenem. Tygiel z SiO 2 Grafit stanowi źródło zanieczyszczeń węglem (wytrąceniami SiC). SiO + 2C SiC + CO R.Doering, Y.Nishi, Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2ed. CRC 2007

14 Wyciąganie monokryształu krzemu metodą Czochralskiego 27 Czochralski - 3 Płytka krzemowa o średnicy 300 mm zdjęcie: IBM Monokryształ krzemu o średnicy 200 mm zdjęcie: Smithsonian 2000 Obecnie czołowi wytwórcy układów scalonych stosują płytki Si o średnicy 300 mm, w niedalekiej przyszłości 450 mm. Do produkcji układów scalonych MOS używa się płytek o orientacji (100). Krystalizacja krzemu metodą topienia strefowego 28 przesuwana cewka indukcyjna rozgrzany krzem monokryształ Si przesuwany grzejnik indukcyjny pręt polikrystalicznego Si zarodek Si strefa topienia Krzem można krystalizować i oczyszczać metodą topienia strefowego (floating zone). Krzem nie ma kontaktu ze ścianami tygla niska koncentracja niepożądanych domieszek < cm -3. Ale kryształ ma więcej defektów niż wyciągany metodą Czochralskiego. I nie można wytworzyć kryształów o tak dużych średnicach, jak met. Czochralskiego. Dlatego stosowany do przyrządów dużej mocy o wysokim napięciu przebicia, a nie do układów scalonych.

15 Wycinanie płytek z monokryształu Si 29 ścięcie bazowe krzemu dla zaznaczenia kierunków krystalograficznych wirująca tarcza piły w postaci płaskiego pierścienia krzem cięty wewnętrzną krawędzią ciecz chłodząca cięty pręt z monokrystalicznego krzemu kierunek przesuwu krzemu wewnętrzna krawędź tarczy pokryta proszkiem diamentowym Płytki krzemowe używane do produkcji układów scalonych 30 rysunek: Shin-Etsu Chemical Co.,Ltd. Semiconductor Materials Division, 2009

16 Podłoża krzemowe z warstwami epitaksjalnymi 31 Płytki z warstwami epitaksjalnymi są używane w celu: - zmniejszenia wpływu pasożytniczych tyrystorów w technologii CMOS - uzyskania możliwości niezależnego domieszkowania wysp typu p i typu n. Pasożytniczy tyrystor w układzie CMOS, mogący prowadzić do niekontrolowanych zwarć. Silnie domieszkowane podłoże zmniejsza rezystancje pasożynicze - pasożytniczemu tyrystorowi trudniej jest się włączyć. T.Sakurai i in., Fully-Depleted SOI CMOS Circuits and Technology for Ultralow-Power Applications, Springer 2006 SOI -2 Krzem na izolatorze (SOI silicon on isolator) 32 Wyeliminowanie wpływu latch-up pasożytniczego tyrystora, a dodatkowo zmniejszenie pojemności pasożytniczych, co prowadzi do zmniejszenia prądów upływności, zmniejszenia pojemności pasożytniczych i co za tym idzie zmniejszenia pobieranej mocy i poprawy szybkości działania można osiągnąć przez zastosowanie cienkiej, w pełni opróżnionej z nośników warstwy krzemu na izolatorze na warstwie SiO 2. Warstwa opróżniona powstaje dzięki napięciu wbudowanej różnicy potencjałów między źródłem/drenem a wyspą. dwutlenek krzemu T.Sakurai i in., Fully-Depleted SOI CMOS Circuits and Technology for Ultralow-Power Applications, Springer 2006

17 SOI -3 Krzem na izolatorze (SOI silicon on isolator) metody wytwarzania 33 Proces SIMOX T.Sakurai i in., Fully-Depleted SOI CMOS Circuits and Technology for Ultralow-Power Applications, Springer 2006 SOI -4 Krzem na izolatorze (SOI silicon on isolator) metody wytwarzania 34 Proces PACE T.Sakurai i in., Fully-Depleted SOI CMOS Circuits and Technology for Ultralow-Power Applications, Springer 2006

18 SOI -5 Krzem na izolatorze (SOI silicon on isolator) metody wytwarzania 35 Proces z porowatym krzemem T.Sakurai i in., Fully-Depleted SOI CMOS Circuits and Technology for Ultralow-Power Applications, Springer 2006 SOI -6 Krzem na izolatorze (SOI silicon on isolator) metody wytwarzania 36 Dwie płytki Si na początku Utlenianie Implantacja jonów wodoru dawka > cm -2 Czyszczenie i łączenie płytek wierzch do wierzchu Rozdzielanie płytek Smart Cut Wygrzewanie C i polerowanie chemicznomechaniczne (CMP) Odzysk płytki A Proces UNIBOND T.Sakurai i in., Fully-Depleted SOI CMOS Circuits and Technology for Ultralow-Power Applications, Springer 2006

19 SOI -7 Krzem na izolatorze (SOI silicon on isolator) 37 W metodzie UNIBOND implantowany w dużej dawce wodór skupiony jest na głębokości określonej przez energię implantowanych jonów. Wodór ma tak dużą koncentrację, że wytrąca się tworząc bąble, co umożliwia względnie łatwe rozdzielenie cienkiej warstwy powierzchniowej i podłoża Smart Cut R.Doering, Y.Nishi, Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2ed. CRC Utlenianie krzemu

20 Suche i mokre utlenianie krzemu 39 Suche utlenianie w atmosferze tlenu: Si + O 2 SiO 2 Mokre utlenianie w atmosferze pary wodnej: Si + 2H 2 O SiO 2 + 2H 2 Zakres temperatur: C Szybkość utleniania Si 40 Szybkość utleniania krzemu o orientacji (100) w zależności od T rysunek: A. Javey, Berkeley Univ., EECS143

21 Międzypowierzchnia Si/SiO 2 41 amorficzny SiO 2. krystaliczny krzem Obraz z transmisyjnego mikroskopu elektronowego o wysokiej (atomowej) rozdzielczości (HRTEM) rysunek: A. Javey, Berkeley Univ., EECS143 Warstwa SiO 2 grubsza niż utleniony krzem 42 Początkowa powierzchnia krzemu sprzed utleniania płytka krzemowa SiO 2 wystaje nad początkową powierzchnię krzemu. rysunek: A. Javey, Berkeley Univ., EECS143

22 Ruchome i uwięzione ładunki elektryczne w warstwie termicznego SiO 2 na krzemie 43 Ładunki elektryczne w tlenku bramki tranzystora MOS zmieniają napięcie progowe. Ruchome ładunki w tlenku izolacyjnym / pasywującym mogą doprowadzić do powstania ścieżek przewodzących pasożytniczych kanałów zwierających układ. Należy się ich wystrzegać! Pomaga: suche utlenianie, dodatek chloru przy utlenianiu, dodatkowe wygrzewanie po utlenianiu... rysunek: A. Javey, Berkeley Univ., EECS143 Skutek dodania chloru do atmosfery utleniającej. 44 Dodatek chloru w postaci HCl lub trójchloroetylenu powoduje związanie ruchomych zanieczyszczeń metalicznych rysunek: A. Javey, Berkeley Univ., EECS143

23 Tunelowy Prąd Bramki W Tranzystorze MOS 45 Problem dużego prądu bramki rozwiązano stosując HfO 2 jako izolator bramki. Znormalizowany prąd upływu bramki HfO 2 ma większą przenikalność dielektryczną niż SiO 2 więc może być grubszy przy tych samych V GS i I D większa grubość dielektryka bramki prowadzi do mniejszego prądu tunelowego. SiO 2 IEDM 2007, art. s10p02, Intel Tunelowy prąd bramki w tranzystorze MOS 46 SiO 2 Skalowanie grubości równoważnej grubości tlenku bramki tranzystora MOS w Intelu Gate_tunneling_2 IEDM 2007, art. s10p02, Intel

24 Wytwarzanie izolatora bramki w tranzystorze MOS z bramką o długości 32 nm 47 Z płytki Si usuwane są naturalne tlenki przez trawienie w ciekłej mieszance, a następnie wygrzewanie w niskim ciśnieniu, bez tlenu. SiO 2 Hodowane są pojedyncze warstwy SiO 2 przez wygrzewanie w atmosferze O 2. Osadzana jest warstwa HfO 2 metodą osadzania warstw atomowych. Właściwości wytworzonej warstwy są poprawiane przez wygrzewanie w odpowiedniej atmosferze. Gate_tunneling_3 IEDM 2007, art. s10p02, Intel 48 R.Doering, Y.Nishi, Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2ed. CRC 2007

25 Domieszkowanie półprzewodników implantacja jonów Dyfuzja z fazy gazowej i implantacja jonów dwie podstawowe metody domieszkowania półprzewodników 50 Dyfuzja z fazy gazowej maska jony domieszki o dużej prędkości Szkice rozkładów koncentracji domieszek Implantacja jonów G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003

26 Implantacja jonów 51 Zalety implantacji jonów Niewielkie rozrzuty koncentracji domieszek i głębokości na płytce i pomiędzy procesami < 5%. Możliwość uzyskania maksimum koncentracji domieszek na określonej głębokości pod powierzchnią płytki. Możliwość maskowania przez fotorezyst. Możliwy szeroki zakres energii jonów 1 kev 1 MeV, co daje głębokości od 10 nm do 10 µm. Duży zakres możliwych dawek jonów/cm 2. Wady implantacji jonów Implantowane jony wprowadzają defekty do sieci krystalicznej niszczą ją. Konieczność aktywacji domieszek wygrzania struktury w celu wbudowania jonów w sieć krystaliczną. Konieczność odbudowy zniszczonej sieci krystalicznej. Kanalizacja jonów. Trudność w uzyskaniu warstw implantowanych o grubości 10 nm wymaganej dla współczesnych tranzystorów. Nieprostolinijny tor implantowanego jonu w krysztale.. Schemat implantatora średniej energii 52 magnes zakrzywia o 90 tor lotu jonów o wybranej masie, przesłona zatrzymuje inne jony przyśpieszanie jonów do wybranej ślepy tor cząstek energii implantacji neutralnych odchylanie elektrostatyczne pułapka na cząstki neutralne jony przyśpieszane wstępnie dla separacji mas źródło jonów - gazy pod niskim ciśnieniem są jonizowane w plaźmie G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 system pomp próżniowych płytka półprzewodnikowa odchylanie elektrostatyczne - przemiatanie wiązki jonów powierzchni płytki półprzewodnikowej

27 Gaussowski rozkład implantowanych jonów 53 Rzeczywisty zasięg R oraz projektowany zasięg R P W idealizowanym przypadku rozkład koncentracji implantowanych jonów jest rozkładem Gaussa: n( x) S exp 2πσ P ( x R ) p = 2 2σ P gdzie S dawka na jednostkę powierzchni. Taki rozkład mamy w ciele o strukturze amorficznej. G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 Strata energii jonu w pojedynczym zderzeniu z atomem półprzewodnika 54 W rzeczywistości proces jest bardziej skomplikowany. Energia jonu może być przekazywana jądrom lub elektronom atomów podłoża. Są to jedne z najdokładniej modelowanych procesów fizycznych. Zderzenie sprężystych kul. G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003

28 Projektowany zasięg i średnia odchyłka standardowa rozkładu implantowanych jonów 55 zasieg i odchylka Dla typowych donorów i akceptorów w Si i GaAs G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 Projektowany zasięg i średnie odchylenia standardowe [µm] kanalizacja jonow 1 Wpływ kanalizowania implantowanych jonów w monokrysztale Czarne punkty to atomy Si, kreski - wiązania D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer Atomy w monokrysztale Si są ułożone periodycznie. Struktura oglądana pod pewnymi kątami tworzy sito. W okach tego sita krystalicznego implantowane jony nie doznają tak częstych kolizji, jak wynika z modelu dla struktury amorficznej. Rozkład implantowanych domieszek odbiega od Gaussowskiego.

29 kanalizacja jonow - 2 Wpływ kanalizowania implantowanych jonów w monokrysztale 57 Pomierzony rozkład implantowanych jonów B do krzemu o orientacji (100). Wiązka jonów odchylona o 7 od kierunku prostopadłego do powierzchni płytki. Widoczny wykładniczy ogon. Teoretyczny rozkład gaussowski implantowanych jonów B do krzemu. D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer 2000 defekty sopwodowane implantacja 1 Implantacja jonów generuje defekty sieci krystalicznej półprzewodnika 58 Padający lekki jon Płytka Padający ciężki jon Płytka Zniszczenia spowodowane przez (a) lekkie jony oraz (b) ciężkie jony. D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer 2000 Kaskadowa amorfizacja krzemu (100), w który zaimplantowano jony Si +. Obraz z transmisyjnego mikroskopu elektronowego o wysokej rozdzielczości.

30 aktywacja - 1 Aktywacja implantowanych donorów i akceptorów 59 D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer 2000 Stosunek atomów P elektrycznie aktywnych do zaimplantowanych dawka jon/cm 2 Aby zaimplantowane domieszki weszły do sieci krystalicznej na miejsce atomów półprzewodnika i utworzyły wiązania kowalentne z atomami sieci krystalicznej półprzewodnika należy płytkę wygrzać. Nazywamy ten proces aktywacją. aktywacja - 2 Aktywacja implantowanych donorów i akceptorów 60 Stosunek atomów P elektrycznie aktywnych do zaimplantowanych dawka jon/cm 2 D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer 2000 Aktywacja większych dawek wymaga temperatury bliskiej 1000 C. W tym czasie zachodzi dyfuzja domieszek w głąb i na boki, co grozi zwarciem np. źródła z drenem. Wygrzewanie konieczne jest również dla usunięcia defektów wprowadzonych przez implantację skutkiem ubocznym jest dyfuzja. O dziwo, łatwiej odbudować strukturę krystaliczną gdy jest ona całowicie zniszczona w górnej warstwie krzemu struktura zamorfizowana. Na ogół celowo amorfizuje się Si przez implantację Si lub Ge przed właściwą implantacją donorów lub akceptorów.

31 Dyfuzja domieszek 61 Pod wpływem wysokiej temperatury domieszki dyfundują w półprzewodniku. 2 c( x, t) c( x, t) = D 2 t x gdzie c koncentracja domieszki, D stała dyfuzji domieszki. Stałe dyfuzji boru (1), fosforu (2), arsenu (3) i antymonu (4) w słabo domieszkowanym krzemie, w funkcji temperatury D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer 2000 Rozkłady koncentracji dyfundowanych domieszek 62 Rozkład typu komplementarnej funkcji błędu dla procesu dyfuzji o stałej całkowitej liczbie dyfundujących atomów D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer 2000

32 Rozkłady koncentracji dyfundowanych domieszek 63 Rozkład typu krzywej Gaussa dla procesu dyfuzji o stałej koncentracji powierzchniowej dyfundujących atomów D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer 2000 Dyfuzja w trakcie aktywacji zmienia rozkłady koncentracji implantowanych domieszek 64 1 po implantacji, 2- po wygrzewaniu aktywującym w temp. ok C, w krzemie B P As D.Widman i in, Technology of Integrated Circuits, Springer 2000

33 Implantacja dla tranzystorów w technologii 45 nm, na głębokość do 20 nm 65 Jak zaimplantować tak płytko? Jak aktywować aby nie rozdyfundować? Bor domieszka akceptorowa 1. Preamorfizacja germanem (PAI) 2-20 kev, 2. Implantacja F (10 kev) lub C (4 kev) 3. Implantacja B (500 ev, cm -2 ) 4. Bardzo krótkie wygrzewanie aktywujące, 1050 C. Implant for 45nm tech- 1 Rys: Solid State Tech., Oct. 2006, p.45 Implantacja dla tranzystorów w technologii 45 nm, na głębokość do 20 nm 66 Jak zaimplantować tak płytko? Jak aktywować aby nie rozdyfundować? Implant for 45nm tech- 2 Fosfor domieszka donorowa 1. Preamorfizacja krzemem (PAI) 25 kev, cm -2, 2. Implantacja C - 6 kev, cm -2, 3. Implantacja P 1 kev, cm -2 ) 4. Bardzo krótkie wygrzewanie aktywujące, 1050 C. Rys: Solid State Tech., Oct. 2006, p.46

34 Implantacja dla tranzystorów w technologii 45 nm, na głębokość do 20 nm 67 Jak zaimplantować tak płytko? Jak aktywować aby nie rozdyfundować? Implant for 45nm tech- 3 Implantacja ciężkich cząsteczek B 18 H 22 zamiast atomów B Możliwość użycia standardowych energii implantacji 1 40 kev, zamiast trudnych do osiągnięcia rzędu 50 ev 1 kev. Jeden jon wiele atomów B mniejszy prąd implantacji. Łatwa amorfizacja. Bor domieszka akceptorowa Rys: Solid State Tech., Aug. 2007, p.33 Implantacja dla tranzystorów w technologii 45 nm, na głębokość do 20 nm 68 Jak zaimplantować tak płytko? Jak aktywować aby nie rozdyfundować? Implant for 45nm tech- 4 Implantacja ciężkich cząsteczek B 18 H 22 zamiast atomów B zapobiega kanalizacji jonów Możliwość użycia standardowych niższych energii implantacji. Jeden jon wiele atomów B mniejszy prąd implantacji. Łatwa amorfizacja. Bor domieszka akceptorowa Rys: Solid State Tech., Aug. 2007, p.33

35 69 Trawienie materiałów używanych w technologii półprzewodnikowej Trawienie mokre i w plaźmie 70 Wzór w maskującym (foto)rezyście. Trawienie w ciekłych mieszankach odczynników Trawienie w ciekłych mieszankach odczynników: Mechanizm trawienia chemiczny, zatem nie wprowadza defektów. wada mała anizotropowość, szybkość trawienia podobna we wszystkich kierunkach. wada przy trawieniu małych otworów może być mała zwilżalność. Trawienie w plaźmie: Trawienie w plaźmie Mechanizm trawienia chemicznofizyczny, duża energia jonów wprowadza defekty. zaleta duża anizotropowość, szybkość trawienia wielokrotnie większa w pionie niż w poziomie. G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003

36 Reaktor do trawienia w plaźmie 71 doprowadzenie gazów obszar plazmy Płytka odprowadzenie gazów do systemu pomp próżniowych W trybie reaktywnego trawienia jonowego (RIE reactive ion etching) powierzchnia elektrody uziemionej jest dużo większa niż powierzchnia elektrody podłączonej do generatora wysokiej częstotliwości. - Dobra anizotropia w trybie RIE. Częstotliwość przemysłowa 13,56 MHz. Wady systemu RIE brak niezależnej regulacji napięcia przyśpieszającego jony w kierunku trawionej powierzchni i promieniowania w.cz. jonizującego wytwarzającego plazmę oraz stosunkowo wysoka energia jonów, co może prowadzić do defektów pod warstwą trawioną G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 Mechanizm powstawania anizotropii reaktywnego trawienia jonowego (RIE) 72 SiO 2 spacer

37 reaktory - 1 Reaktory do trawienia w plaźmie o dużej gęstości Reaktor z elektronowym rezonansem cyklotronowym doprowadzenie gazów mikrofale 2,45 GHz głowna cewka indukcyjna komora kwarcowa pomocnicza cewka indukcyjna tory jonów obszar plazmy odprowadzenie gazów do systemu pomp próżniowych Uchwyt elektrostatyczny Płytka generator w.cz. 13,56 MHz G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley Pole magnetyczne zakrzywia tor jonów w obszarze wytwarzania plazmy. Natężenie pola magnetycznego tak dobrane aby zachodził elektronowy rezonans cyklotronowy pełen obieg elektronu po okręgu w czasie okresu promieniowania mikrofalowego, f = 2,45 GHz. Duże natężenie promieniowania gęsta plazma. Obszar plazmy z dala od od płytki. Jony trawiące przyśpieszane w kierunku płytki dowolnie napięciem zmiennym w.cz., f = 13,56 MHz. Mała energia jonów mało generowanych defektów. reaktory - 2 płyta dielektryczna komora metalowa Reaktory do trawienia w plaźmie o dużej gęstości Reaktor z indukcyjnie sprzężoną plazmą doprowadzenie gazów głowna cewka indukcyjna Uchwyt elektrostatyczny obszar plazmy tory jonów generator 1 w.cz. 13,56 MHz dla wytwarzania plazmy Płytka odprowadzenie gazów do systemu pomp próżniowych generator 2 w.cz. 13,56 MHz dla skierowania jonów do płytki 74 Plazma o dużej gęstości wytwarzana jest w pewnej odległości od płytki przez antenę typu indukcyjnego specjalną cewkę indukcyjną. Zasilana jest ona generatorem w.cz. nr. 1, f = 13,56 MHz. Duże natężenie promieniowania gęsta plazma. Jony trawiące przyśpieszane w kierunku płytki (niewielkim) napięciem zmiennym w.cz., f = 13,56 MHz. Pole elektryczne prostopadłe do płytki trawienie anizotropowe. Mała energia jonów mało generowanych defektów. Gęsta plazma szybkie trawienie. G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003

38 Gazy używane w trawieniu plazmowym 75 Warunki trawienia i gazy powinny być tak dobrane aby trawienie było selektywne, n.p. żeby dwutlenek krzemu był trawiony wielokrotnie szybciej niż krzem. W praktyce kilkadziesiąt razy wystarcza aby niemal zatrzymać trawienie na wybtanym materiale (etch stop). G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 CVD chemical vapor deposition 76 Pyrolityczne osadzanie warstw, chemiczne osadzanie z fazy lotnej Krzem polikrystaliczny, SiO 2, Si 3 N 4, niektóre metale i krzemki metali, półprzewodniki monokrystaliczne sposób prowadzenia epitaksji Zwykle proces ciągły, z jednoczesnym wstrzykiwaniem prekursorów, aktywowany termicznie

39 Używane procesy CVD 77 R.Doering (ed), Y.Nishi (ed), Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd. ed., CRC Press 2007 Rodzaje reaktorów CVD 78 G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 Reaktory dla pyrolizy dla Si, poly-si, SiO 2, Si 3 N 4... Reaktor dla pyrolizy wspomaganej plazmą - np. dla krzemu amorficznego dla fotoogniw lub tranzystorów cienkowarstwowych w matrycach aktywnych LCD

40 Osadzanie warstw na ścianach wgłębień 79 G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 Pożądane pokrycie konforemne. Osadzona warstwa ma jednorodną grubość. Osiągane gdy szybkość dyfuzji reagentów w fazie gazowej jest większa od szybkości reakcji na podłożu. Sprzyja tej sytuacji niskie ciśnienie par prekursorów. Pokrycie niekonforemne zwykle niepożądane. Osadzona warstwa ma niejednorodną grubość. Tak się dzieje gdy szybkość dyfuzji reagentów w fazie gazowej jest mniejsza od szybkości reakcji na podłożu. Sprzyja tej sytuacji wysokie ciśnienie par prekursorów. Pyrolityczne osadzanie SiO 2 80 G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 Termiczne utlenianie w 1000 C SiH 4 + O 2 at 450 C TEOS at 700 C SiCl 2 H 2 + N 2 O at 900 C Dwutlenek krzemu z silanu domieszkowany pięciotlenkiem fosforu, w T = 450 C: SiH 4 + O 2 SiO 2 + 2H 2 4PH 3 + 5O 2 3P 2 O 5 + 6H 2 Dwutlenek krzemu z dichlorosilanu, w T = 900 C: SiCl 2 H 2 + N 2 O SiO 2 + 2N 2 + 2HCl

41 Pyrolityczne osadzanie azotku krzemu Si 3 N 4 81 W niskim ciśnieniu, w T = C G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley SiCl 2 H 2 + 4NH 3 Si 3 N 4 + 6H 2 + 6HCl W procesie produkcji krzemowych monokrystalicznych układów scalonych - dla maskowania utleniania krzemu, jako izolator. Pyrolityczne, wspomagane plazmą osadzanie azotku krzemu w niskiej temperaturze np. 300 C SiH 4 + xnh 3 SiN x + yh 2 Warstwa ma niestechiometryczny skład. Warstwa zawiera znaczną koncentrację wodoru. Stosowana do pasywacji krzemowych monokrystalicznych układów scalonych; dla tranzystorów cienkowarstwowych w matrycach aktywnych ekranów ciekłokrystalicznych, a także dla fotoogniw; Jako dielektryk i maska dla przyrządów ze związków półprzewodnikowych IIIV. Naprężenia pomiędzy warstwą SiN x a podłożem krzemowym zależą silnie od warunków osadzania stosowane do zwiększenia ruchliwości elektronów i dziur w nanotranzystorach krzemowych. Pyrolityczne osadzanie krzemu polikrystalicznego 82 SiH 4 Si + 2H 2 Dla bramek polikrystalicznych. G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003 w niskim ciśnieniu Pyrolityczne, wspomagane plazmą osadzanie krzemu amorficznego i polikrystalicznego SiH 4 Si + 2H 2 W temperaturze ok. 300 C Dla tranzystorów cienkowarstwowych w matrycach aktywnych ekranów ciekłokrystalicznych, a także dla fotoogniw.

42 Pyrolityczne osadzanie krzemu polikrystalicznego 83 Zależność szybkości osadzania od temperatury w reaktorze na jedną płytkę. Energia aktywacji ok. 2 ev. R.Doering (ed), Y.Nishi (ed), Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd. ed., CRC Press 2007 Osadzanie pyrolityczne wolframu 84 R.Doering (ed), Y.Nishi (ed), Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd. ed., CRC Press 2007

43 Osadzanie pyrolityczne wolframu 85 R.Doering (ed), Y.Nishi (ed), Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd. ed., CRC Press 2007 Technologia wymyślona dla wielowarstwowej metalizacji, ale obecnie wypierana z tego pola zastosowań przez inne. Dobrze nadaje się do wytwarzania metalowych przewodzących przepustów na wskroś płytki Si dla łączenia płytek w trójwymiarowe stosy, np. procesorów z pamięciami. Warstwy o małej stałej dielektrycznej dla uzyskania małych pojemności między warstwami metalizacji 86 G.S. May, S. M. Sze, Fundamentals of Semiconductor Fabrication, Wiley 2003

44 Osadzanie warstw o małej stałej dielektrycznej dla uzyskania małych pojemności między warstwami metalizacji 87 R.Doering (ed), Y.Nishi (ed), Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd. ed., CRC Press 2007 Osadzanie warstw parylenu dla uzyskania małych pojemności między warstwami metalizacji 88 R.Doering (ed), Y.Nishi (ed), Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd. ed., CRC Press 2007

45 89 Osadzanie warstw metalizacji dla układów scalonych Metalizacja Al 90 Tradycyjnie w układach krzemowych stosowano metalizację aluminiową ze względu na: Metalizacja Al -1 - niską rezystywność Al, - łatwość osadzania metodą parowania lub rozpylania w próżni - łatwość selektywnego trawienia w plaźmie zawierającej Cl - Jednak Al łatwo i w sposób trudny do kontrolowania stapia się z Si łatwo na głębokość 100 nm. Tę wadę można wyeliminować wytwarzając warstwę krzemku metalu pomiędzy Si a Al. rys: C.Geraldine i in. "Handbook of Semiconductor Interconnection Technology" CRC 2006

46 Metalizacja Al elektromigracja atomów 91 Metalizacja Al -2 Elektrony przewodzące prąd w metalu przekazują swoje pędy atomom przewodnika powodując ich przemieszczanie się. Po pewnym czasie prowadzi to w jednych miejscach do zwężeń ścieżek, w innych do nadmiaru materiału a nawet zwarć pomiędzy sąsiednimi ścieżkami. Problem jest dużo ostrzejszy w Al niż w Cu. Elektromigracja atomów Al w ścieżkach przewodzących w układzie scalonym. Formowanie warstw Cu w procesie damasceńskim 92 Nie istnieją efektywne metody selektywnego trawienia Cu z użyciem litografii. Zastępuje się je procesem damasceńskim. Trawienie okna kontaktowego i osadzanie warstw barierowej i zarodkowej Elektrochemiczne osadzanie warstwy miedzi. Scieżka przewodząca Cu. Chemiczno mechaniczne polerowanie (ścieranie) warstwy miedzi i dielektryka Przejście przez izolator w oknie kontaktowym. R.Doering (ed), Y.Nishi (ed), Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd. ed., CRC Press 2007

47 Osadzanie TiN jako warstw barierowych i zarodkowych dla metalizacji Cu, Al lub W 93 Warstwy barierowe potrzebne aby zapobiec migracji atomów metalu ścieżek przewodzących do półprzewodnika oraz izolatora o małej stałej dielektrycznej. Warstwy zarodkowe potrzebne do równomiernego osadzania warstw metalu, np. Cu, w reakcjach elektrochemicznych. R.Doering (ed), Y.Nishi (ed), Handbook of Semiconductor Manufacturing Technology, 2nd. ed., CRC Press 2007 Warstwa barierowa TiN w oknie kontaktowym w SiO 2, osadzona ze związku metaloorganicznego w procesie CVD wspomaganym plazmą. Krzemki - 1 Tworzenie krzemków metali 94 rys: C.Geraldine i in. "Handbook of Semiconductor Interconnection Technology" CRC 2006

48 Krzemki samocentrowany MOS 95 Samocentrujący proces wytwarzania MOSFETa z krzemkiem metalu jako przewodnikiem bramki rys: C.Geraldine i in. "Handbook of Semiconductor Interconnection Technology" CRC Osadzanie materiałów metodą warstw atomowych (Atomic Layer Deposition ALD) Istota metody: Samoograniczanie wzrostu warstw do pojedynczej warstwy atomowej w jednym cyklu procesu. Grubość warstwy regulowana przez ilość cykli procesu. Samoograniczanie osiągane przez: reakcję powierzchniową prowadzoną w co najmniej dwóch etapach.

49 Okno technologiczne procesu ALD 97 Cechą odpowiednio zaprojektowanego procesu ALD jest nieczułość grubości warstwy hodowanej w jednym cyklu na znaczne wahania temperatury procesu, ciśnienia prekursorów i czasu trwania cyklu. rys: "Atomic Layer Deposition," Cambridge NanoTech Inc.. Typowy reaktor ALD impuls par Grzejniki szybki zawór prekursor 2 stabilizacja temperatury Płytka szybki zawór prekursor 1 stabilizacja temperatury 1. impuls par System pomp próżniowych rys: "Technology Backgrounder: Atomic Layer Deposition," IC Knowledge e LLC, 24 April

50 cykl HfO 2 HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - a ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 99 Si(s) + H 2 O(g) Si-OH(s) + H(g) 2H(g) H 2 (g) Wiązania na powierzchni krzemu zakończone grupami OH (przez chemiczne strawienie tlenków i poddanie powierzchni Si działaniu wody - pary wodnej). Wytwarzane atomy wodoru łączą się w H 2 i są usuwane razem z H 2 O. HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - aa ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 10 0 Wiązania na powierzchni krzemu zakończone grupami OH (przez chemiczne strawienie tlenków i poddanie powierzchni Si działaniu wody - pary wodnej). Para wodna i wodór usunięte z reaktora odpompowane lub wypłukane gazem obojętnym.

51 HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - b ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 10 1 Si-OH(s) + HfCl 4 (g) Si-O-HfCl 3 (s) + HCl(g) Do reaktora wprowadzany HfCl 4. HfCl 4 reaguje powierzchniowo z grupami OH. Atomy Hf łączą się z Si przez mostki O-. Wydzielany HCl usuwany. Wiązania na powierzchni Hf zakończone atomami Cl. HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - bb ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 10 2 Wiązania na powierzchni Hf zakończone atomami Cl. HfCl 4 i HCl usunięte z reaktora odpompowane lub wypłukane gazem obojętnym.

52 HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - c ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 10 3 Si-O-HfCl 3 (s) + 3H 2 O(g) Si-O-Hf(-OH) 3 (s) + 3HCl(g) Wiązania na powierzchni Hf 2Si-O-Hf(-OH) 3 (s) Si-O-Hf(-OH) 2 -O-(OH-) 2 Hf-O-Si + H 2 O zakończone atomami Cl. Do reaktora wprowadzana jest woda H 2 O. Grupy OH zastępują Cl. Wydziela się HCl. Sąsiednie grupy OH reagują tworząc mostek tlenowy Ooraz cząsteczkę H 2 O - usuwaną. HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - cc ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 10 4 Para wodna i HCl usunięte z reaktora odpompowane lub wypłukane gazem obojętnym. Atomy Hf połączone przez mostki -O-. Wiszące wiązania Hf zakończone grupami OH. Na powierzchni krzemu powstała pierwsza warstwa HfO 2.

53 HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - d ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS Hf-OH(s) + HfCl 4 (g) Hf-O-HfCl 3 (s) + HCl(g) 10 5 Wytwarzanie drugiej warstwy molekularnej HfO 2 zaczynamy od wprowadzenia HfCl 4 do reaktora. HfCl 4 reaguje powierzchniowo z grupami OH. Górne atomy Hf łączą się z dolnymi przez mostki O-. Wydzielany HCl usuwany. Wiązania na powierzchni Hf zakończone atomami Cl. HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - dd ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 10 6 Wiązania na powierzchni Hf zakończone atomami Cl. HfCl 4 i HCl usunięte z reaktora odpompowane lub wypłukane gazem obojętnym.

54 HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - e ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 10 7 Wiązania na powierzchni Hf zakończone atomami Cl. Do reaktora wprowadzana woda H 2 O. Grupy OH zastępują Cl. Wydziela się HCl. Sąsiednie grupy OH reagują tworząc mostek tlenowy Ooraz cząsteczkę H 2 O - usuwaną. HfO 2 cykl HfO 2 ALD z HfCl 4 oraz H 2O - ee ALD z HfCl 4 oraz H 2 O - dielektryk o dużej przenikalności dla bramek nanotranzystorów CMOS 10 8 Hf-O-HfCl 3 (s) + 3H 2 O(g) Hf-O-Hf(-OH) 3 (s) + 3HCl(g) Para wodna i HCl usunięte z 2Hf-O-Hf(-OH) 3 (s) Hf-O-Hf(-OH) 2 -O-(OH-) 2 Hf-O-Hf + H 2 O reaktora odpompowane lub wypłukane gazem obojętnym. Atomy Hf połączone przez mostki -O-. Wiszące wiązania Hf zakończone grupami OH. Po tej operacji mamy na powierzchni krzemu dwie warstwy molekularne HfO 2. Proces można kontynuować rozpoczynając wytwarzanie następnej warstwy od wstrzyknięcia HfCl 4 do reaktora.

55 ALD zdolność do pokrywania ścian wąskich wgłębień 10 9 Zaleta ALD bardzo równomiernie pokrywa ściany wgłębień, nawet przy bardzo dużym stosunku głębokości do szerokości (60 w tym przykładzie) Al 2 O 3 ALD Materiały dla ALD, zastosowania i zakres temperatur 11 0 rys: "Technology Backgrounder: Atomic Layer Deposition," IC Knowledge e LLC, 24 April

56 11 1 Epitaksja osadzanie monokryształu na monokrysztale - wybrane zagadnienia Warsty epitaksjalne osadzane z różnych faz 11 2 Epitaksja z fazy stałej n.p. rekrystalizacja krzemu zamorfizowanego w trakcie implantacji. Krzem amorficzny rekrystalizuje na sieci krystalicznej podłożowej płytki z krzemuu monokrystalicznego. Epitaksja z fazy ciekłej Następuje w wyniu kontaktu monokryształu z roztworem, w którym rozpuszczony jest materiał powstającej warstwy epitaksjalnej. Zarodkiem jest monokrystaliczna płytka podłożowa. Warstwa epitaksjalna narasta np. wskutek niższej temperatury płytki podłożowej niż otaczającego ją roztworu. Epitaksja z fazy lotnej przez naparowanie lub sublimację, - w wyniku reakcji chemicznej np. CVD

57 Reaktor dla epitaksji metodą wiązki molekularnej MBE - molecular beam epitaxy panele chłodzone ciekłym azotem do zasilacza grzejnika silnika obracającego uchwyt płytki działo RHEED 11 3 Epitaksja przez naparowanie w ultrawysokiej próżni Tor (mm słupa rtęci) czujnik monitorujący wiązkę parowanego materiału Komórki efuzyjne źródła par materiałów zawór bramowy mechanizm przenoszenia płytki przesłony okno obserwacyjne ekran fluoroscencyjny wiązka parowanego materiału Kwadropolowy spektrometr masowy obracający się uchwyt podłoża J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007 Reaktor dla epitaksji typu CVD Kontroler przepływu masy MFC - mass flow controller mieszacz płytka grzanie indukcyjne 11 4 wodór ultra wysokiej czystości podstawka nagrzewająca źródło w saturatorze źródło gazowe J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007

58 Osadzanie warstw epitaksjalnych krzemu metodą CVD z SiCl rys: S.M.Sze (red.), VLSI Technology, McGraw-Hill 1983 Reakcja wypadkowa: SiCl 4 (gaz) + 2H 2 (gaz) Si (c.stałe) + 4HCl Reakcja cząstkowe: SiCl 4 + H 2 SiHCl 3 + HCl SiHCl 3 + H 2 SiH 2 Cl 2 + HCl SiH 2 Cl 2 SiCl 2 + H 2 SiHCl 3 SiCl 2 + HCl SiCl 2 + H 2 Si + 2HCl Związki chemiczne używane do osadzania warstw epitaksjalnych krzemu metodą CVD 11 6 rys: S.M.Sze (red.), VLSI Technology, McGraw-Hill 1983

59 Osadzanie warstw epitaksjalnych krzemu metodą CVD z SiCl 4 Przy zbyt wysokim ciśnieniu SiCl 4 dochodzi do trawienia krzemu zamiast wzrostu warstwy, np. 2HCl + Si SiCl 2 + H Szybkość wzrostu (µm/min) Przy zbyt szybkim osadzaniu wzrasta warstwa polikrystaliczna zamiast monokrystalicznej rys: C.Y. Chang, S.M.Sze (red.), ULSI Technology, McGraw-Hill 1996 Utlenianie i desorpcja tlenków w trakcie osadzania warstw epitaksjalnych krzemu 11 8 W komorze reakcyjnej zawsze są śladowe ilości tlenu i pary wodnej. W trakcie epitaksji rywalizują ze sobą dwa procesy, utleniania i desorpcji tlenków. Si (c.stałe) + 2H 2 O (gaz) SiO 2 (c.stałe) + 2H 2 SiO 2 (c.stałe) + Si 2SiO (gaz) Wtrącenia tlenków do warstw epitaksjalnych są defektami i pogarszają właściwości elektryczne warstw należy tak dobrać warunki procesu aby unikać tych wtrąceń. Śladowa para wodna może również trawić krzem w sposób niekontrolowany: Si (c.stałe) + H 2 O (gaz) SiO (gaz) + H 2 (gaz) rys: C.Y. Chang, S.M.Sze (red.), ULSI Technology, McGraw-Hill 1996

60 11 9 Heteroepitaksja - osadzanie warstw epitaksjalnych innego rodzaju niż podłoże Regularne (sześcienne) struktury krystaliczne diamentu i blendy cynkowej 120 diamond vs zinc blende Struktura diamentu regularna powierzchniowo centrowana. Wszystkie atomy jednego typu Si, Ge, C... Struktura blendy cynkowej regularna powierzchniowo centrowana. Ale z atomami dwóch typów. Cztery wiązania dla każdego atomu. Wiązanie łączy atomy różnych typów GaAs, InAs, GaP, InP, ZnSe, ZnS... J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007

61 Zależność pomiędzy stałą sieci krystalicznej a szerokością przerwy energetycznej 121 w półprzewodnikach o regularnej (sześciennej) strukturze sieci krystalicznej Eg vs lattice const - cubic J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007 Odprężanie struktury Si/SiGe przez powstawanie dyslokacji 122 misfit dislocations in SiGe Warstwa pseudomorficzna Warstwa metamorficzna naprężony Dyslokacja niedopasowania odprężony objętościowy Si objętościowy Si objętościowy Si P.Roblin, H.Rohdin, High Speed Heterostructure Devices, Cambridge 2001

62 critical thickness Krytyczna grubość warstwy epitaksjalnej o innej stałej sieci krystalicznej a 1 niż stała podłoża a grubość krytyczna warstwy [nm] Jeśli warstwa heteroepitaksjalna osiąga grubość większą od grubości krytycznej to naprężenia sieci krystalicznej relaksują w postaci gęstych defektów. a o -a 1 *100/(a 0 +a 1 ) (niedopasowanie) J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007 InGaAs/GaAs misfit dislocations 124 Defekty sieci krystalicznej dyslokacje wynikające z różnych wielkości, a, stałych sieci krystalicznych J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007

63 Tryby wzrostu warstw epitaksjalnych 125 (a) wzrost warstwa po warstwie (b) wzrost wyspowy (a) początkowo wzrost warstwa po warstwie, a następnie wzrost wyspowy J.D.Cressler, SiGe and Si Strained-Layer Epitaxy for Silicon Heterostructure Devices, CRC 2007 Selektywna epitaksja Si lub SiGe maskowana warstwą SiO 2 lub SiN x 126 J.D.Cressler, SiGe and Si Strained-Layer Epitaxy for Silicon Heterostructure Devices, CRC C, SiH 4 oraz GeH 4 jako prekursory. SiO 2 W niskiej temperaturze możliwy jest wzrost warstw niemal równoległych do powierzchni. 720 C, SiH 4 oraz GeH 4 jako prekursory. SiO 2

64 Heksagonalna struktura krystaliczna wurcytu 127 hexagonal W heksagonalnej strukturze wurcytu krystalizują GaN, AlN, InN, 4H-SiC, 6H-SiC, α-al 2 O 3 - szafir... Uwaga: Węglik krzemu, SiC, może krystalizować w wielu różnych strukturach krystalicznych. Politypy 4H-SiC, 6H-SiC są wykorzystywane do produkcji półprzewodnikowych przyrządów mocy wysokie napięcia przebicia, dobre odprowadzanie ciepła. Technologia politypów 4H- SiC, 6H-SiC jest stosunkowo dobrze opanowana. J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007 Zależność pomiędzy stałą sieci krystalicznej a szerokością przerwy energetycznej 128 w półprzewodnikach o heksagonalnej strukturze sieci krystalicznej Eg vs lattice const - hexagonal J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007

65 Zastosowania epitaksjalnych warstw półprzewodnikowych IIIN oraz SiC 129 GaN, SiC zastosowanie GaN, InN, AlN oraz ich stopy do wytwarzania diod elektroluminescencyjnych i laserów o barwach od podczerwieni do nadfioletu. GaN do wytwarzania mikrofalowych polowych tranzystorów mocy (obecnie do 50 GHz). 4H-SiC, 6H-SiC do wytwarzania przyrządów mocy metodą przemysłową do diod metalpółprzewodnik dla zasilaczy impulsowych i przetworników energii. 4H-SiC, 6H-SiC jako podłoża dla hodowli warstw epitaksjalnych GaN, InN, AlN. J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007 Defekty sieci krystalicznej dyslokacje w warstwach epitaksjalnych GaN na 6H-SiC, z buforem AlN hodowanym w niskiej temperaturze 130 GaN/AlN/6H-SiC threading dislocations Te dyslokacje powstały wskutek trójwymiarowego wzrostu kryształu w pierwszej fazie epitaksji. J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC 2007

66 Zmniejszanie koncentracji defektów związanych z niedopasowaniem sieci krystalicznych metodą wzrostu bocznego ELO epitaxial lateral overgrowth 131 warstwa rośnie do góry i na boki maska z SiO 2 maska podłoże Na podłoże nakładana jest maska z materiału słabo wiążącego się z hodowanym kryształem, np. z SiO 2 Warstwa wyrasta do góry przez gęsto rozmieszczone niewielkie otwory w masce. Potem rośnie do góry i na boki, ślizgając się po masce. Naprężenia nad maską łatwo relaksują gęstość defektów mała. J.E. Ayers, Heteroepitaxy of Semiconductors: Theory, Growth, and Characterization, CRC Dziękuję za uwagę! Dalej - nadobowiązkowo

67 133 Dalej - nadobowiązkowo GaAs MLE - tytuł 134 Osadzanie warstw molekularnych na GaAs, dla tunelowych nanoprzyrządów terahercowych PIOTR PŁOTKA praca wykonana w: Instytucie Badań Półprzewodników (Semiconductor Research Institute), Sendai, Japonia zespół: prof. T. Kurabayashi - epitaksja, obrazowanie prof. Y. Oyama epitaksja prof. H. Sakuraba badanie mechanizmu epitaksji F. Matsumoto MO CVD, procesy M. Henmi H. Makabe H. Kikuchi T. Hamano K. Itoh prof. J.Nishizawa, prof. K.Suto - dyrekcja

68 MLE_title Epitaksja Warstw Molekularnych GaAs (Molecular Layer Epitaxy MLE) 135 Kontrola wzrostu kryształu z precyzją pojedynczej warstwy atomowej. Temperatura procesu co najmniej o 100 C niższa niż przy użyciu MBE lub MOCVD: -umożliwia nierównowagowe domieszkowanie, powyżej granicy maksymalnej rozpuszczalności w ciele stałym; - zapobiega dyfuzji domieszek o wysokich koncentracjach. Selektywna epitaksja, bez osadu na masce z SiN. Wzrost na niepłaskich powierzchniach, również pod nawisem maski. Redukcja tlenków i kontrola stechiometrii interfejsu epitksjalnego przez grzanie w AsH 3. Użyteczna metoda wytwarzania przyrządów o wymiarach rzędu 10 nm, niemożliwych do uzyskania przy pomocy litografii. GaAs Molecular Layer Epitaxy 136 light irradiation pyrometer gas injection control AsH 3 vacuum gauge heating lamp gas injection control TMG or TEG GaAs substrate susceptor AsH 3 injection no injection TMG injection TEG etc. no injection TIME GAS INJECTION SEQUENCE GaAs MLE TMG: Ga(CH 3 ) 3 TEG: Ga(C 2 H 5 ) 3 PUMPING SYSTEM GaAs MLE System Surface Reaction Self-limit adsorption of MMG was measured with in-situ mass spectroscopy Semiconductor Research Institute

69 TMGAsH3_MLE_AFM 137 GaAs MLE with TMG-AsH Growth Rate ( A /Cycle) mode: 100"-4"-16"-4" monolayer monolayer plateau Temperature ( C) Incorporation rate of As monolayer 1st region 2nd region 3rd region y=1000x y=12.5x AsH 3 Dosage (monolayer) y= Growth Rate ( /Cycle) A o Growth rate dependence on growth temperature in GaAs MLE by TMG-AsH3. Growth rate per cycle as a function of AsH3 dosage in GaAs MLE by TMG-AsH3

70 GaAs MLE with doping for THz Transistor 139 Growth Rate per Cycle monolayer 0.28 nm TEG TMG Self-limitting Self-limited Growth growth Region region Impurity Precursor DESe TEG AsH 3 AsH 3 TEG Impurity Precursor DESe AA; ;after A AsH3 3 Growth Rate per Cycle monolayer 0.28 nm Growth Temp. TEG TMG Self-limitting Self-limited growth Growth Region region TMG and/or TEG Pressure TMG-AsH 3 : Self-limited Growth in wide region High carbon incorporation as an acceptor TEG-AsH 3 :No Self-limited Growth High purity Growth in low temperature AsH 3 AsH 3 IG ;in G a TEG IG; in Ga Impurity Precursor TEG DESe AsH 3 AsH 3 TEG AG; ;after G aga Impurity Precursor DESe TEG DESe AsH3 TEG AsH3 IA IA; ;in in AsH AsH3 3 Impurity Doping in GaAs MLE Semiconductor Research Institute GaAs_MLE_TEG_AsH3 Undoped GaAs MLE Growth with TEG-AsH Growth Rate [nm/cycle] C 300 C 265 C 250 C (100) monolayer Growth mode: 10"(AsH 3 ) - 2" - 1"(TEG) - 2" TEG Pressure [10-5 Torr] Growth rate as a function of TEG injection pressure with growth temperature as a parameter. J. Nishizawa, T. Kurabayashi, P. Płotka, H. Kikuchi, and T. Hamano, "Self-limiting growth of GaAs with doping by molecular layer epitaxy using triethyl-gallium and AsH3", Journ. Crystal Growth, vol. 244, No.3-4, pp , 2002

71 pretreat_ox_qms Low Temperature Reduction of Native Oxides on (100) GaAs with AsH quadrupole mass spectroscope analysis Thermal desorption spectra of arsenic and gallium oxides from (100) n + GaAs with and without AsH 3 pretreatment. AsH 3 pretreatment: Torr, 510 C, 30 min. J.Nishizawa, Y.Oyama, P.Płotka, H.Sakuraba, "Optimization of low temperature surface treatment of GaAs crystal", Surface Sci., vol. 348, No. 1-2, pp , 1996 Semiconductor Research Institute GaAs Etching with Cl 2 and Area-Selective MLE Regrowth 142 Etch Depth [nm] Time [min] Cl 2 pressure; Torr ( Pa) UV source: High press. Xe-Hg lamp Process Temp: 125 o C Etched (100) GaAs, with SiN mask, nearly no <111> A plane etching, <111> A sidewall exposed, nearly no undercut Groove filled nearly flat with area-selective GaAs MLE, no deposition on SiN mask, SiN edge orientation - parallel to (011) J. Nishizawa, P. Płotka, and T. Kurabayashi, "Ballistic and tunneling GaAs static induction transistors: Nano-devices for THz electronics", IEEE Trans. on Electron Devices, vol. 49, No. 7, pp , 2002 J. Nishizawa, P. Płotka, T. Kurabayashi, "GaAs Area-Selective Regrowth with Molecular Layer Epitaxy for Integration of Low Noise and Power Transistors, and Schottky Diodes", Physica Status Solidi C, vol. 5, p. 2799, 2008 Cl2_etch_regrowth Semiconductor Research Institute

72 Ballistic and Tunneling GaAs Static Induction Transistors Nano-Devices for Terahertz Electronics 143 baltundrif 144 ISIT_process J. Nishizawa, P. Plotka, T. Kurabayashi, "Ballistic and tunneling GaAs static induction transistors: Nano-devices for THz electronics", IEEE Trans. on Electron Devices, vol. 49, p. 1102, 2002

73 hormis_iv_view Horizontal Tunneling-Ballistic GaAs MIS SIT 145 J. Nishizawa, P. Plotka, T. Kurabayashi, "Ballistic and tunneling GaAs static induction transistors: Nano-devices for THz electronics", IEEE Trans. on Electron Devices, vol. 49, p. 1102, 2002 Horizontal Tunneling-Ballistic GaAs MIS SIT 146 hmis34_iv_out1 Semiconductor Research Institute

74 147 horizon_npn J. Nishizawa, P. Plotka, T. Kurabayashi, "Ballistic and tunneling GaAs static induction transistors: Nano-devices for THz electronics", IEEE Trans. on Electron Devices, vol. 49, p. 1102, ttime_total J. Nishizawa, P. Plotka, T. Kurabayashi, "Ballistic and tunneling GaAs static induction transistors: Nano-devices for THz electronics", IEEE Trans. on Electron Devices, vol. 49, p. 1102, 2002

Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych

Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych Metody wytwarzania elementów półprzewodnikowych Ryszard J. Barczyński, 2010 2015 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Wytwarzanie

Bardziej szczegółowo

Struktura CMOS PMOS NMOS. metal I. metal II. warstwy izolacyjne (CVD) kontakt PWELL NWELL. tlenek polowy (utlenianie podłoża) podłoże P

Struktura CMOS PMOS NMOS. metal I. metal II. warstwy izolacyjne (CVD) kontakt PWELL NWELL. tlenek polowy (utlenianie podłoża) podłoże P Struktura CMOS NMOS metal II metal I PMOS przelotka (VIA) warstwy izolacyjne (CVD) kontakt tlenek polowy (utlenianie podłoża) PWELL podłoże P NWELL obszary słabo domieszkowanego drenu i źródła Physical

Bardziej szczegółowo

III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski

III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski III. METODY OTRZYMYWANIA MATERIAŁÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH Janusz Adamowski 1 1 Wstęp Materiały półprzewodnikowe, otrzymywane obecnie w warunkach laboratoryjnych, charakteryzują się niezwykle wysoką czystością.

Bardziej szczegółowo

Struktura CMOS Click to edit Master title style

Struktura CMOS Click to edit Master title style Struktura CMOS Click to edit Master text styles warstwy izolacyjne (CVD) Second Level kontakt tlenek polowy (utlenianie podłoża) NMOS metal II metal I PWELL podłoże P PMOS NWELL przelotka (VIA) obszary

Bardziej szczegółowo

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd 25.04.2006r.

Fizyka i technologia złącza PN. Adam Drózd 25.04.2006r. Fizyka i technologia złącza P Adam Drózd 25.04.2006r. O czym będę mówił: Półprzewodnik definicja, model wiązań walencyjnych i model pasmowy, samoistny i niesamoistny, domieszki donorowe i akceptorowe,

Bardziej szczegółowo

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych

Wytwarzanie niskowymiarowych struktur półprzewodnikowych Większość struktur niskowymiarowych wytwarzanych jest za pomocą technik epitaksjalnych. Najczęściej wykorzystywane metody wzrostu: - epitaksja z wiązki molekularnej (MBE Molecular Beam Epitaxy) - epitaksja

Bardziej szczegółowo

Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów. USF_3 Technologia_A M.Kujawińska, T.Kozacki, M.Jóżwik 3-1

Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów. USF_3 Technologia_A M.Kujawińska, T.Kozacki, M.Jóżwik 3-1 Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów USF_3 Technologia_A M.Kujawińska, T.Kozacki, M.Jóżwik 3-1 Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów Typowe wymagania klasy czystości: 1000/100

Bardziej szczegółowo

Technologia planarna

Technologia planarna Technologia planarna Wszystkie końcówki elementów wyprowadzone na jedną, płaską powierzchnię płytki półprzewodnikowej Technologia krzemowa a) c) b) d) Wytwarzanie masek (a,b) Wytwarzanie płytek krzemowych

Bardziej szczegółowo

Cienkie warstwy. Podstawy fizyczne Wytwarzanie Właściwości Zastosowania. Co to jest cienka warstwa?

Cienkie warstwy. Podstawy fizyczne Wytwarzanie Właściwości Zastosowania. Co to jest cienka warstwa? Cienkie warstwy Podstawy fizyczne Wytwarzanie Właściwości Zastosowania Co to jest cienka warstwa? Gdzie stosuje się cienkie warstwy? Wszędzie Wszelkiego rodzaju układy scalone I technologia MOS, i wytwarzanie

Bardziej szczegółowo

Skalowanie układów scalonych

Skalowanie układów scalonych Skalowanie układów scalonych Technologia mikroelektroniczna Charakterystyczne parametry najmniejszy realizowalny rozmiar (ang. feature size), liczba bramek (układów) na jednej płytce, wydzielana moc, maksymalna

Bardziej szczegółowo

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1

RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) (13) B1 RZECZPOSPOLITA POLSKA (12) OPIS PATENTOWY (19) PL (11) 174002 (13) B1 Urząd Patentowy Rzeczypospolitej Polskiej (21) Numer zgłoszenia: 300055 (22) Data zgłoszenia: 12.08.1993 (5 1) IntCl6: H01L21/76 (54)

Bardziej szczegółowo

TECHNOLOGIA WYKONANIA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWOD- NIKOWYCH WYK. 16 SMK Na pdstw.: W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone,

TECHNOLOGIA WYKONANIA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWOD- NIKOWYCH WYK. 16 SMK Na pdstw.: W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, TECHNOLOGIA WYKONANIA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWOD- NIKOWYCH WYK. 16 SMK Na pdstw.: W. Marciniak, WNT 1987: Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, 1. Technologia wykonania złącza p-n W rzeczywistych złączach

Bardziej szczegółowo

Skalowanie układów scalonych Click to edit Master title style

Skalowanie układów scalonych Click to edit Master title style Skalowanie układów scalonych Charakterystyczne parametry Technologia mikroelektroniczna najmniejszy realizowalny rozmiar (ang. feature size), liczba bramek (układów) na jednej płytce, wydzielana moc, maksymalna

Bardziej szczegółowo

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

ELEMENTY ELEKTRONICZNE AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE Wydział Informatyki, Elektroniki i Telekomunikacji Katedra Elektroniki ELEMENTY ELEKTRONICZNE dr inż. Piotr Dziurdzia aw. C-3, okój 413; tel.

Bardziej szczegółowo

zasięg koherencji dla warstw nadprzewodzących długość fali de Broglie a w przypadku warstw dielektrycznych.

zasięg koherencji dla warstw nadprzewodzących długość fali de Broglie a w przypadku warstw dielektrycznych. Cienkie warstwy Cienka warstwa to dwuwymiarowe ciało stałe o specjalnej konfiguracji umożliwiającej obserwowanie specyficznych efektów nie występujących w materiale litym. Istotnym parametrem charakteryzującym

Bardziej szczegółowo

Domieszkowanie półprzewodników

Domieszkowanie półprzewodników Jacek Mostowicz Domieszkowanie półprzewodników Fizyka komputerowa, rok 4, 10-06-007 STRESZCZENIE We wstępie przedstawiono kryterium podziału materiałów na metale, półprzewodniki oraz izolatory, zdefiniowano

Bardziej szczegółowo

ELEMENTY ELEKTRONICZNE

ELEMENTY ELEKTRONICZNE AKADEMIA GÓRNICZO-HUTNICZA IM. STANISŁAWA STASZICA W KRAKOWIE Wydział Elektrotechniki, Automatyki, Informatyki i Elektroniki Katedra Elektroniki ELEMENTY ELEKTRONICZNE dr inż. Piotr Dziurdzia paw. C-3,

Bardziej szczegółowo

Co to jest cienka warstwa?

Co to jest cienka warstwa? Co to jest cienka warstwa? Gdzie i dlaczego stosuje się cienkie warstwy? Układy scalone, urządzenia optoelektroniczne, soczewki i zwierciadła, ogniwa paliwowe, rozmaite narzędzia,... 1 Warstwy w układach

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa ciał stałych

Teoria pasmowa ciał stałych Teoria pasmowa ciał stałych Poziomy elektronowe atomów w cząsteczkach ulegają rozszczepieniu. W kryształach zjawisko to prowadzi do wytworzenia się pasm. Klasyfikacja ciał stałych na podstawie struktury

Bardziej szczegółowo

Fizyka i technologia wzrostu kryształów

Fizyka i technologia wzrostu kryształów Fizyka i technologia wzrostu kryształów Wykład.1 Wzrost kryształów objętościowych półprzewodników na świecie i w Polsce Stanisław Krukowski i Michał Leszczyński Instytut Wysokich Ciśnień PAN 01-142 Warszawa,

Bardziej szczegółowo

1. Wytwarzanie czystych oraz jednorodnie domieszkowanych materiałów pp.

1. Wytwarzanie czystych oraz jednorodnie domieszkowanych materiałów pp. Metody wytwarzania materiałów i struktur półprzewodnikowych WYK. 3 SMK Na podstawie: W. Marciniak, Przyrządy półprzewodnikowe i układy scalone, WNT W-wa 1987. Przyrząd półprzewodnikowy (dioda, tranzystor)

Bardziej szczegółowo

Procesy technologiczne w elektronice

Procesy technologiczne w elektronice Procesy technologiczne w elektronice Wytwarzanie monokryształów Si i innych. Domieszkowanie; wytwarzanie złącz. Nanoszenie cienkich warstw. Litografia. Wytwarzanie warstw izolatora. Trawienie. Montowanie

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj

Repeta z wykładu nr 3. Detekcja światła. Struktura krystaliczna. Plan na dzisiaj Repeta z wykładu nr 3 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:

Bardziej szczegółowo

Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego

Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Półprzewodniki i elementy z półprzewodników homogenicznych Ryszard J. Barczyński, 2012 Politechnika Gdańska, Wydział FTiMS, Katedra Fizyki Ciała Stałego Materiały dydaktyczne do użytku wewnętrznego Publikacja

Bardziej szczegółowo

Elementy przełącznikowe

Elementy przełącznikowe Elementy przełącznikowe Dwie główne grupy: - niesterowane (diody p-n lub Schottky ego), - sterowane (tranzystory lub tyrystory) Idealnie: stan ON zwarcie, stan OFF rozwarcie, przełączanie bez opóźnienia

Bardziej szczegółowo

Co to jest kropka kwantowa? Kropki kwantowe - część I otrzymywanie. Co to jest ekscyton? Co to jest ekscyton? e πε. E = n. Sebastian Maćkowski

Co to jest kropka kwantowa? Kropki kwantowe - część I otrzymywanie. Co to jest ekscyton? Co to jest ekscyton? e πε. E = n. Sebastian Maćkowski Co to jest kropka kwantowa? Kropki kwantowe - część I otrzymywanie Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Co to jest ekscyton? Co to jest ekscyton? h 2 2 2 e πε m* 4 0ε s Φ

Bardziej szczegółowo

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC

Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC Wpływ defektów punktowych i liniowych na własności węglika krzemu SiC J. Łażewski, M. Sternik, P.T. Jochym, P. Piekarz politypy węglika krzemu SiC >250 politypów, najbardziej stabilne: 3C, 2H, 4H i 6H

Bardziej szczegółowo

Osadzanie z fazy gazowej

Osadzanie z fazy gazowej Osadzanie z fazy gazowej PVD (Physical Vapour Deposition) Obniżone ciśnienie PVD procesy, w których substraty dla nakładania warstwy otrzymywane są przez parowanie lub rozpylanie. PAPVD Plasma Assisted

Bardziej szczegółowo

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych

Część 2. Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych Część 2 Przewodzenie silnych prądów i blokowanie wysokich napięć przy pomocy przyrządów półprzewodnikowych Łukasz Starzak, Przyrządy i układy mocy, studia niestacjonarne, lato 2018/19 23 Półprzewodniki

Bardziej szczegółowo

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz

Ciała stałe. Literatura: Halliday, Resnick, Walker, t. 5, rozdz. 42 Orear, t. 2, rozdz. 28 Young, Friedman, rozdz Ciała stałe Podstawowe własności ciał stałych Struktura ciał stałych Przewodnictwo elektryczne teoria Drudego Poziomy energetyczne w krysztale: struktura pasmowa Metale: poziom Fermiego, potencjał kontaktowy

Bardziej szczegółowo

Co to jest cienka warstwa?

Co to jest cienka warstwa? Co to jest cienka warstwa? Gdzie i dlaczego stosuje się cienkie warstwy? Układy scalone, urządzenia optoelektroniczne, soczewki i zwierciadła, ogniwa paliwowe, rozmaite narzędzia,... 1 Warstwy w układach

Bardziej szczegółowo

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska

Politechnika Gdańska, Inżynieria Biomedyczna. Przedmiot: BIOMATERIAŁY. Metody pasywacji powierzchni biomateriałów. Dr inż. Agnieszka Ossowska BIOMATERIAŁY Metody pasywacji powierzchni biomateriałów Dr inż. Agnieszka Ossowska Gdańsk 2010 Korozja -Zagadnienia Podstawowe Korozja to proces niszczenia materiałów, wywołany poprzez czynniki środowiskowe,

Bardziej szczegółowo

MIKROSYSTEMY. Ćwiczenie nr 2a Utlenianie

MIKROSYSTEMY. Ćwiczenie nr 2a Utlenianie MIKROSYSTEMY Ćwiczenie nr 2a Utlenianie 1. Cel ćwiczeń: Celem zajęć jest wykonanie kompletnego procesu mokrego utleniania termicznego krzemu. W skład ćwiczenia wchodzą: obliczenie czasu trwania procesu

Bardziej szczegółowo

Czyszczenie powierzchni podłoży jest jednym z

Czyszczenie powierzchni podłoży jest jednym z to jedna z największych w Polsce inwestycji w obszarze badań i rozwoju wysokich technologii (high-tech). W jej wyniku powstała sieć laboratoriów wyposażonych w najnowocześniejszą infrastrukturę techniczną,

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane

Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Podstawy fizyki ciała stałego półprzewodniki domieszkowane Półprzewodnik typu n IV-Ge V-As Jeżeli pięciowartościowy atom V-As zastąpi w sieci atom IV-Ge to cztery elektrony biorą udział w wiązaniu kowalentnym,

Bardziej szczegółowo

Różne dziwne przewodniki

Różne dziwne przewodniki Różne dziwne przewodniki czyli trzy po trzy o mechanizmach przewodzenia prądu elektrycznego Przewodniki elektronowe Metale Metale (zwane również przewodnikami) charakteryzują się tym, że elektrony ich

Bardziej szczegółowo

Przyrządy i układy półprzewodnikowe

Przyrządy i układy półprzewodnikowe Przyrządy i układy półprzewodnikowe Prof. dr hab. Ewa Popko ewa.popko@pwr.edu.pl www.if.pwr.wroc.pl/~popko p.231a A-1 Zawartość wykładu Wy1, Wy2 Wy3 Wy4 Wy5 Wy6 Wy7 Wy8 Wy9 Wy10 Wy11 Wy12 Wy13 Wy14 Wy15

Bardziej szczegółowo

Materiały używane w elektronice

Materiały używane w elektronice Materiały używane w elektronice Typ Rezystywność [Wm] Izolatory (dielektryki) Over 10 5 półprzewodniki 10-5 10 5 przewodniki poniżej 10-5 nadprzewodniki (poniżej 20K) poniżej 10-15 Model pasm energetycznych

Bardziej szczegółowo

Przyrządy Półprzewodnikowe

Przyrządy Półprzewodnikowe KATEDRA PRZYRZĄDÓW PÓŁPRZEWODNIKOWYCH I OPTOELEKTRONICZNYCH Laboratorium Mikrotechnologii Przyrządy Półprzewodnikowe Ćwiczenie 1 Sonda czteroostrzowa 2009 1. Podstawy teoretyczne Ćwiczenie 1 Sonda czteroostrzowa

Bardziej szczegółowo

Aparatura do osadzania warstw metodami:

Aparatura do osadzania warstw metodami: Aparatura do osadzania warstw metodami: Rozpylania mgnetronowego Magnetron sputtering MS Rozpylania z wykorzystaniem działa jonowego Ion Beam Sputtering - IBS Odparowanie wywołane impulsami światła z lasera

Bardziej szczegółowo

Struktura CMOS PMOS NMOS. metal I. metal II. przelotka (VIA) warstwy izolacyjne (CVD) kontakt PWELL NWELL. tlenek polowy (utlenianie podłoża)

Struktura CMOS PMOS NMOS. metal I. metal II. przelotka (VIA) warstwy izolacyjne (CVD) kontakt PWELL NWELL. tlenek polowy (utlenianie podłoża) Struktura CMOS NMOS metal II metal I PMOS przelotka (VIA) warstwy izolacyjne (CVD) kontakt tlenek polowy (utlenianie podłoża) PWELL podłoże P NWELL obszary słabo domieszkowanego drenu i źródła 1 Tranzystor

Bardziej szczegółowo

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe Technologie wytwarzania metali Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe KRYSTALIZACJA METALI I STOPÓW Krzepnięcie - przemiana fazy

Bardziej szczegółowo

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe

Technologie wytwarzania metali. Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe Technologie wytwarzania metali Odlewanie Metalurgia proszków Otrzymywanie monokryształów Otrzymywanie materiałów superczystych Techniki próżniowe KRYSTALIZACJA METALI I STOPÓW Krzepnięcie - przemiana fazy

Bardziej szczegółowo

Synteza Nanoproszków Metody Chemiczne II

Synteza Nanoproszków Metody Chemiczne II Synteza Nanoproszków Metody Chemiczne II Bottom Up Metody chemiczne Wytrącanie, współstrącanie, Mikroemulsja, Metoda hydrotermalna, Metoda solwotermalna, Zol-żel, Synteza fotochemiczna, Synteza sonochemiczna,

Bardziej szczegółowo

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis

SYMBOLE GRAFICZNE. Tyrystory. Struktura Charakterystyka Opis SYMBOLE GRAFICZNE y Nazwa triasowy blokujący wstecznie SCR asymetryczny ASCR Symbol graficzny Struktura Charakterystyka Opis triasowy blokujący wstecznie SCR ma strukturę czterowarstwową pnpn lub npnp.

Bardziej szczegółowo

Ekspansja plazmy i wpływ atmosfery reaktywnej na osadzanie cienkich warstw hydroksyapatytu. Marcin Jedyński

Ekspansja plazmy i wpływ atmosfery reaktywnej na osadzanie cienkich warstw hydroksyapatytu. Marcin Jedyński Ekspansja plazmy i wpływ atmosfery reaktywnej na osadzanie cienkich warstw hydroksyapatytu. Marcin Jedyński Metoda PLD (Pulsed Laser Deposition) PLD jest nowoczesną metodą inżynierii powierzchni, umożliwiającą

Bardziej szczegółowo

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach

Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach Funkcja rozkładu Fermiego-Diraca w różnych temperaturach 1 f FD ( E) = E E F exp + 1 kbt Styczna do krzywej w punkcie f FD (E F )=0,5 przecina oś energii i prostą f FD (E)=1 w punktach odległych o k B

Bardziej szczegółowo

!!!DEL są źródłami światła niespójnego.

!!!DEL są źródłami światła niespójnego. Dioda elektroluminescencyjna DEL Element czynny DEL to złącze p-n. Gdy zostanie ono spolaryzowane w kierunku przewodzenia, to w obszarze typu p, w warstwie o grubości rzędu 1µm, wytwarza się stan inwersji

Bardziej szczegółowo

Łukowe platerowanie jonowe

Łukowe platerowanie jonowe Łukowe platerowanie jonowe Typy wyładowania łukowego w zależności od rodzaju emisji elektronów z grzaną katodą z termoemisyjną katodą z katodą wnękową łuk rozłożony łuk z wędrującą plamką katodową dr K.Marszałek

Bardziej szczegółowo

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka

Teoria pasmowa. Anna Pietnoczka Teoria pasmowa Anna Pietnoczka Opis struktury pasmowej we współrzędnych r, E Zmiana stanu elektronów przy zbliżeniu się atomów: (a) schemat energetyczny dla atomów sodu znajdujących się w odległościach

Bardziej szczegółowo

TECHNOLOGIE OTRZYMYWANIA MONOKRYSZTAŁÓW

TECHNOLOGIE OTRZYMYWANIA MONOKRYSZTAŁÓW TECHNOLOGIE OTRZYMYWANIA MONOKRYSZTAŁÓW Gdzie spotykamy monokryształy? Rocznie, na świecie produkuje się 20000 ton kryształów. Większość to Si, Ge, GaAs, InP, GaP, CdTe. Monokryształy można otrzymywać:

Bardziej szczegółowo

Podstawy technologii monokryształów

Podstawy technologii monokryształów 1 Wiadomości ogólne Monokryształy - Pojedyncze kryształy o jednolitej sieci krystalicznej. Powstają w procesie krystalizacji z substancji ciekłych, gazowych i stałych, w określonych temperaturach oraz

Bardziej szczegółowo

Złącze p-n: dioda. Przewodnictwo półprzewodników. Dioda: element nieliniowy

Złącze p-n: dioda. Przewodnictwo półprzewodników. Dioda: element nieliniowy Złącze p-n: dioda Półprzewodniki Przewodnictwo półprzewodników Dioda Dioda: element nieliniowy Przewodnictwo kryształów Atomy dyskretne poziomy energetyczne (stany energetyczne); określone energie elektronów

Bardziej szczegółowo

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne

Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Zjawiska zachodzące w półprzewodnikach Przewodniki samoistne i niesamoistne Materiały dydaktyczne dla kierunku Technik Optyk (W12) Kwalifikacyjnego kursu zawodowego. Zadania elektroniki: Urządzenia elektroniczne

Bardziej szczegółowo

Chemia nieorganiczna. Copyright 2000 by Harcourt, Inc. All rights reserved.

Chemia nieorganiczna. Copyright 2000 by Harcourt, Inc. All rights reserved. Chemia nieorganiczna 1. Układ okresowy metale i niemetale 2. Oddziaływania inter- i intramolekularne 3. Ciała stałe rodzaje sieci krystalicznych 4. Przewodnictwo ciał stałych Pierwiastki 1 1 H 3 Li 11

Bardziej szczegółowo

Procesy technologiczne w elektronice

Procesy technologiczne w elektronice Procesy technologiczne w elektronice Procesy technologiczne Wytwarzanie monoryształów Si i innych. Domieszkowanie; wytwarzanie złącz. Nanoszenie cienkich warstw. Litografia. Wytwarzanie warstw izolatora.

Bardziej szczegółowo

Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów. Typowe wymagania klasy czystości: 1000/100 (technologie 3 µm)

Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów. Typowe wymagania klasy czystości: 1000/100 (technologie 3 µm) Elementy technologii mikroelementów i mikrosystemów Typowe wymagania klasy czystości: 1000/100 (technologie 3 µm) np. pamięci: 64k 1000/100 >1M 100/10 USF_4 Technologia M.Kujawińska, T.Kozacki, M.Józwik

Bardziej szczegółowo

Układy cienkowarstwowe cz. II

Układy cienkowarstwowe cz. II Układy cienkowarstwowe cz. II Czym są i do czego mogą się nam przydać? Rodzaje mechanizmów wzrostu cienkich warstw Sposoby wytwarzania i modyfikacja cienkich warstw półprzewodnikowych czyli... Jak zrobić

Bardziej szczegółowo

Właściwości kryształów

Właściwości kryształów Właściwości kryształów Związek pomiędzy właściwościami, strukturą, defektami struktury i wiązaniami chemicznymi Skład i struktura Skład materiału wpływa na wszystko, ale głównie na: właściwości fizyczne

Bardziej szczegółowo

Rozszczepienie poziomów atomowych

Rozszczepienie poziomów atomowych Rozszczepienie poziomów atomowych Poziomy energetyczne w pojedynczym atomie Gdy zbliżamy atomy chmury elektronowe nachodzą na siebie (inaczej: funkcje falowe elektronów zaczynają się przekrywać) Na skutek

Bardziej szczegółowo

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków.

2. Półprzewodniki. Istnieje duża jakościowa różnica między właściwościami elektrofizycznymi półprzewodników, przewodników i dielektryków. 2. Półprzewodniki 1 Półprzewodniki to materiały, których rezystywność jest większa niż rezystywność przewodników (metali) oraz mniejsza niż rezystywność izolatorów (dielektryków). Przykłady: miedź - doskonały

Bardziej szczegółowo

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali

Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali Ćwiczenie 1: Wyznaczanie warunków odporności, korozji i pasywności metali Wymagane wiadomości Podstawy korozji elektrochemicznej, wykresy E-pH. Wprowadzenie Główną przyczyną zniszczeń materiałów metalicznych

Bardziej szczegółowo

Charakteryzacja właściwości elektronowych i optycznych struktur AlGaN GaN Dagmara Pundyk

Charakteryzacja właściwości elektronowych i optycznych struktur AlGaN GaN Dagmara Pundyk Charakteryzacja właściwości elektronowych i optycznych struktur AlGaN GaN Dagmara Pundyk Promotor: dr hab. inż. Bogusława Adamowicz, prof. Pol. Śl. Zadania pracy Pomiary transmisji i odbicia optycznego

Bardziej szczegółowo

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH

ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH Politechnika Warszawska Wydział Elektryczny ELEMENTY UKŁADÓW ENERGOELEKTRONICZNYCH Piotr Grzejszczak Mieczysław Nowak P W Instytut Sterowania i Elektroniki Przemysłowej 2015 Wiadomości ogólne Tranzystor

Bardziej szczegółowo

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n

Repeta z wykładu nr 5. Detekcja światła. Plan na dzisiaj. Złącze p-n. złącze p-n Repeta z wykładu nr 5 Detekcja światła Sebastian Maćkowski Instytut Fizyki Uniwersytet Mikołaja Kopernika Adres poczty elektronicznej: mackowski@fizyka.umk.pl Biuro: 365, telefon: 611-3250 Konsultacje:

Bardziej szczegółowo

TEORIA TRANZYSTORÓW MOS. Charakterystyki statyczne

TEORIA TRANZYSTORÓW MOS. Charakterystyki statyczne TEORIA TRANZYSTORÓW MOS Charakterystyki statyczne n Aktywne podłoże, a napięcia polaryzacji złącz tranzystora wzbogacanego nmos Obszar odcięcia > t, = 0 < t Obszar liniowy (omowy) Kanał indukowany napięciem

Bardziej szczegółowo

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET

Złącza p-n, zastosowania. Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET Złącza p-n, zastosowania Własności złącza p-n Dioda LED Fotodioda Dioda laserowa Tranzystor MOSFET Złącze p-n, polaryzacja złącza, prąd dyfuzyjny (rekombinacyjny) Elektrony z obszaru n na złączu dyfundują

Bardziej szczegółowo

Poprawa charakterystyk promieniowania diod laserowych dużej mocy poprzez zastosowanie struktur periodycznych w płaszczyźnie złącza

Poprawa charakterystyk promieniowania diod laserowych dużej mocy poprzez zastosowanie struktur periodycznych w płaszczyźnie złącza Poprawa charakterystyk promieniowania diod laserowych dużej mocy poprzez zastosowanie struktur periodycznych w płaszczyźnie złącza Grzegorz Sobczak, Elżbieta Dąbrowska, Marian Teodorczyk, Joanna Kalbarczyk,

Bardziej szczegółowo

W książce tej przedstawiono:

W książce tej przedstawiono: Elektronika jest jednym z ważniejszych i zarazem najtrudniejszych przedmiotów wykładanych na studiach technicznych. Co istotne, dogłębne zrozumienie jej prawideł, jak również opanowanie pewnej wiedzy praktycznej,

Bardziej szczegółowo

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa

Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa Pytania z przedmiotu Inżynieria materiałowa 1.Podział materiałów elektrotechnicznych 2. Potencjał elektryczny, różnica potencjałów 3. Związek pomiędzy potencjałem i natężeniem pola elektrycznego 4. Przewodzenie

Bardziej szczegółowo

Jak TO działa? Co to są półprzewodniki? TRENDY: Prawo Moore a. Google: Jacek Szczytko Login: student Hasło: *******

Jak TO działa?   Co to są półprzewodniki? TRENDY: Prawo Moore a. Google: Jacek Szczytko Login: student Hasło: ******* Co to są półprzewodniki? Jak TO działa? http://www.fuw.edu.pl/~szczytko/ Google: Jacek Szczytko Login: student Hasło: ******* Jacek.Szczytko@fuw.edu.pl Wydział Fizyki UW 2 TRENDY: Prawo Moore a TRENDY:

Bardziej szczegółowo

Chemia nieorganiczna. Pierwiastki. niemetale Be. 27 Co. 28 Ni. 26 Fe. 29 Cu. 45 Rh. 44 Ru. 47 Ag. 46 Pd. 78 Pt. 76 Os.

Chemia nieorganiczna. Pierwiastki. niemetale Be. 27 Co. 28 Ni. 26 Fe. 29 Cu. 45 Rh. 44 Ru. 47 Ag. 46 Pd. 78 Pt. 76 Os. Chemia nieorganiczna 1. Układ okresowy metale i niemetale 2. Oddziaływania inter- i intramolekularne 3. Ciała stałe rodzaje sieci krystalicznych 4. Przewodnictwo ciał stałych Copyright 2000 by Harcourt,

Bardziej szczegółowo

Złożone struktury diod Schottky ego mocy

Złożone struktury diod Schottky ego mocy Złożone struktury diod Schottky ego mocy Diody JBS (Junction Barrier Schottky) złącze blokujące na powierzchni krzemu obniżenie krytycznego natężenia pola (Ubr 50 V) Diody MPS (Merged PINSchottky) struktura

Bardziej szczegółowo

Absorpcja związana z defektami kryształu

Absorpcja związana z defektami kryształu W rzeczywistych materiałach sieć krystaliczna nie jest idealna występują różnego rodzaju defekty. Podział najważniejszych defektów ze względu na właściwości optyczne: - inny atom w węźle sieci: C A atom

Bardziej szczegółowo

Podstawy fizyki wykład 8

Podstawy fizyki wykład 8 Podstawy fizyki wykład 8 Dr Piotr Sitarek Instytut Fizyki, Politechnika Wrocławska Ładunek elektryczny Grecy ok. 600 r p.n.e. odkryli, że bursztyn potarty o wełnę przyciąga inne (drobne) przedmioty. słowo

Bardziej szczegółowo

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE

WIĄZANIA. Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE WIĄZANIA Co sprawia, że ciała stałe istnieją i są stabilne? PRZYCIĄGANIE ODPYCHANIE Przyciąganie Wynika z elektrostatycznego oddziaływania między elektronami a dodatnimi jądrami atomowymi. Może to być

Bardziej szczegółowo

IV. TRANZYSTOR POLOWY

IV. TRANZYSTOR POLOWY 1 IV. TRANZYSTOR POLOWY Cel ćwiczenia: Wyznaczenie charakterystyk statycznych tranzystora polowego złączowego. Zagadnienia: zasada działania tranzystora FET 1. Wprowadzenie Nazwa tranzystor pochodzi z

Bardziej szczegółowo

I Konferencja. InTechFun

I Konferencja. InTechFun I Konferencja Innowacyjne technologie wielofunkcyjnych materiałów i struktur dla nanoelektroniki, fotoniki, spintroniki i technik sensorowych InTechFun 9 kwietnia 2010 r., Warszawa POIG.01.03.01-00-159/08

Bardziej szczegółowo

Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA

Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA Materiałoznawstwo optyczne CERAMIKA OPTYCZNA Szkło optyczne i fotoniczne, A. Szwedowski, R. Romaniuk, WNT, 2009 POLIKRYSZTAŁY - ciała stałe o drobnoziarnistej strukturze, które są złożone z wielkiej liczby

Bardziej szczegółowo

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH

STRUKTURA PASM ENERGETYCZNYCH PODSTAWY TEORII PASMOWEJ Struktura pasm energetycznych Teoria wa Struktura wa stałych Półprzewodniki i ich rodzaje Półprzewodniki domieszkowane Rozkład Fermiego - Diraca Złącze p-n (dioda) Politechnika

Bardziej szczegółowo

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych. Fizyka II, lato

Przewodnictwo elektryczne ciał stałych. Fizyka II, lato Przewodnictwo elektryczne ciał stałych Fizyka II, lato 2016 1 Własności elektryczne ciał stałych Komputery, kalkulatory, telefony komórkowe są elektronicznymi urządzeniami półprzewodnikowymi wykorzystującymi

Bardziej szczegółowo

Fizyka i technologia wzrostu kryształów

Fizyka i technologia wzrostu kryształów Fizyka i technologia wzrostu kryształów Wykład 11. Wzrost kryształów objętościowych z fazy roztopionej (roztopu) Tomasz Słupiński e-mail: Tomasz.Slupinski@fuw.edu.pl Stanisław Krukowski i Michał Leszczyński

Bardziej szczegółowo

Przyrządy półprzewodnikowe

Przyrządy półprzewodnikowe Przyrządy półprzewodnikowe Prof. Zbigniew Lisik Katedra Przyrządów Półprzewodnikowych i Optoelektronicznych pokój: 116 e-mail: zbigniew.lisik@p.lodz.pl wykład 30 godz. laboratorium 30 godz WEEIiA E&T Metal

Bardziej szczegółowo

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski

Fizyka 2. Janusz Andrzejewski Fizyka 2 wykład 13 Janusz Andrzejewski Scaledlugości Janusz Andrzejewski 2 Scaledługości Simple molecules

Bardziej szczegółowo

Materiały fotoniczne

Materiały fotoniczne Materiały fotoniczne Półprzewodniki Ferroelektryki Mat. organiczne III-V, II-VI, III-N - źródła III-V (λ=0.65 i 1.55) II-IV, III-N niebieskie/zielone/uv - detektory - modulatory Supersieci, studnie Kwantowe,

Bardziej szczegółowo

Fizyka Ciała Stałego

Fizyka Ciała Stałego Wykład III Struktura krystaliczna Fizyka Ciała Stałego Ciała stałe można podzielić na: Krystaliczne, o uporządkowanym ułożeniu atomów lub molekuł tworzącym sieć krystaliczną. Amorficzne, brak uporządkowania,

Bardziej szczegółowo

Fotolitografia. xlab.me..me.berkeley.

Fotolitografia.  xlab.me..me.berkeley. Fotolitografia http://xlab xlab.me..me.berkeley.edu/ http://nanopatentsandinnovations.blogspot.com/2010/03/flyingplasmonic-lens-at-near-field-for.html Fotolitografia Przygotowanie powierzchni Nałożenie

Bardziej szczegółowo

Marek Lipiński WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH WARSTW I OBSZARÓW PRZYPOWIERZCHNIOWYCH NA PARAMETRY UŻYTKOWE KRZEMOWEGO OGNIWA SŁONECZNEGO

Marek Lipiński WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH WARSTW I OBSZARÓW PRZYPOWIERZCHNIOWYCH NA PARAMETRY UŻYTKOWE KRZEMOWEGO OGNIWA SŁONECZNEGO Marek Lipiński WPŁYW WŁAŚCIWOŚCI FIZYCZNYCH WARSTW I OBSZARÓW PRZYPOWIERZCHNIOWYCH NA PARAMETRY UŻYTKOWE KRZEMOWEGO OGNIWA SŁONECZNEGO Instytut Metalurgii i Inżynierii Materiałowej im. Aleksandra Krupkowskiego

Bardziej szczegółowo

Materiały w optoelektronice

Materiały w optoelektronice Materiały w optoelektronice Materiał Typ Podłoże Urządzenie Długość fali (mm) Si SiC Ge GaAs AlGaAs GaInP GaAlInP GaP GaAsP InP InGaAs InGaAsP InAlAs InAlGaAs GaSb/GaAlSb CdHgTe ZnSe ZnS IV IV IV III-V

Bardziej szczegółowo

Czym jest prąd elektryczny

Czym jest prąd elektryczny Prąd elektryczny Ruch elektronów w przewodniku Wektor gęstości prądu Przewodność elektryczna Prawo Ohma Klasyczny model przewodnictwa w metalach Zależność przewodności/oporności od temperatury dla metali,

Bardziej szczegółowo

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna

Półprzewodniki samoistne. Struktura krystaliczna Półprzewodniki samoistne Struktura krystaliczna Si a5.43 A GaAs a5.63 A ajczęściej: struktura diamentu i blendy cynkowej (ZnS) 1 Wiązania chemiczne Wiązania kowalencyjne i kowalencyjno-jonowe 0K wszystkie

Bardziej szczegółowo

Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA

Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA Aleksandra Banaś Dagmara Zemła WPPT/OPTOMETRIA B V B C ZEWNĘTRZNE POLE ELEKTRYCZNE B C B V B D = 0 METAL IZOLATOR PRZENOSZENIE ŁADUNKÓW ELEKTRYCZNYCH B C B D B V B D PÓŁPRZEWODNIK PODSTAWOWE MECHANIZMY

Bardziej szczegółowo

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET

Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET Przyrządy półprzewodnikowe część 5 FET r inż. Bogusław Boratyński Wydział Elektroniki Mikrosystemów i Fotoniki Politechnika Wrocławska 2011 Literatura i źródła rysunków G. Rizzoni, Fundamentals of Electrical

Bardziej szczegółowo

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał

Statyka Cieczy i Gazów. Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał Statyka Cieczy i Gazów Temat : Podstawy teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał 1. Podstawowe założenia teorii kinetyczno-molekularnej budowy ciał: Ciała zbudowane są z cząsteczek. Pomiędzy cząsteczkami

Bardziej szczegółowo

Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony

Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony Elektrolity wykazują przewodnictwo jonowe Elektrolity ciekłe substancje rozpadające się w roztworze na jony Przewodniki jonowe elektrolity stałe duża przewodność jonowa w stanie stałym; mały wkład elektronów

Bardziej szczegółowo

Właściwości optyczne. Oddziaływanie światła z materiałem. Widmo światła widzialnego MATERIAŁ

Właściwości optyczne. Oddziaływanie światła z materiałem. Widmo światła widzialnego MATERIAŁ Właściwości optyczne Oddziaływanie światła z materiałem hν MATERIAŁ Transmisja Odbicie Adsorpcja Załamanie Efekt fotoelektryczny Tradycyjnie właściwości optyczne wiążą się z zachowaniem się materiałów

Bardziej szczegółowo

Załącznik nr 1. Projekty struktur falowodowych

Załącznik nr 1. Projekty struktur falowodowych Załącznik nr 1 do sprawozdania merytorycznego z realizacji projektu badawczego Szybka nieliniowość fotorefrakcyjna w światłowodach półprzewodnikowych do zastosowań w elementach optoelektroniki zintegrowanej

Bardziej szczegółowo

Złącze p-n powstaje wtedy, gdy w krysztale półprzewodnika wytworzone zostaną dwa obszary o odmiennym typie przewodnictwa p i n. Nośniki większościowe

Złącze p-n powstaje wtedy, gdy w krysztale półprzewodnika wytworzone zostaną dwa obszary o odmiennym typie przewodnictwa p i n. Nośniki większościowe Diody Dioda jest to przyrząd elektroniczny z dwiema elektrodami mający niesymetryczna charakterystykę prądu płynącego na wyjściu w funkcji napięcia na wejściu. Symbole graficzne diody, półprzewodnikowej

Bardziej szczegółowo