Технология создания полевого транзистора MOSFET-структуры. Моделирование процесса создания планарной микроструктуры Ge-p-n-p - Курсовая работа

Транзистор, полупроводниковый триод - радиоэлектронный компонент из полупроводникового материала, обычно с тремя выводами, позволяющий входным сигналом управлять током в электрической цепи. В общем случае транзистором называют любое устройство, которое имитирует главное свойство транзистора - изменения сигнала между двумя различными состояниями при изменении сигнала на управляющем электроде. В полевых и биполярных транзисторах управление током в выходной цепи осуществляется за счет изменения входного напряжения или тока.Первый полевой транзистор был изобретен Юлий Эдгаром Лилиенфельдом - австро-венгерским ученым-физиком, посвятившим большую часть жизни изучению транзисторного эффекта. Он предложил идею регулировки потока основных носителей электрическим полем в транзисторе с изолированным затвором. Случилось это в 1928 году, однако первая технология изготовления транзисторов не позволяла физически реализовать этот радиоэлемент в промышленности.MOSFET-транзисторами называют приборы, работающие на MOSFET-структуре (metal-oxide-semiconductor field effect transistor), содержащей слой диэлектрика (SIO2) и работающей в электрическом поле. Суть работы такого транзистора (рисунок 1) заключается в возможности управления протекающим через него током с помощью электрического поля (напряжения). Основу MOSFET-транзистора составляет: Подложка из кремния. Если подложка р-типа, то в полупроводнике в большей степени присутствуют положительно заряженные атомы в узлах кристаллической решетки кремния. Если подложка имеет тип n, то в полупроводнике в большей степени присутствуют отрицательно заряженные атомы и свободные электроны.Основное отличие MOSFET-транзистора с индуцированным каналом (рисунок 2) от транзистора со встроенным каналом заключается в том, что он открывается только при определенном значении (U пороговое) положительного, либо отрицательного напряжения (это зависит от типа канала - n или p). При нулевом напряжении на затворе относительно истока, и при наличии напряжения на стоке, - ток стока оказывается ничтожно малым. При отрицательном потенциале на затворе, в результате проникновения электрического поля через диэлектрический слой в полупроводник при малых напряжениях, у поверхности полупроводника под затвором возникает обедненный основными носителями слой эффект поля и область объемного заряда, состоящая из ионизированных нескомпенсированных примесных атомов. При напряжении на затворе больше порогового, у поверхности полупроводника под затвором возникает инверсный слой, который и является каналом, соединяющим исток со стоком. Толщина и поперечное сечение канала будут изменяться с изменением напряжения на затворе, соответственно будет изменяться и ток стока, то есть ток в цепи нагрузки.В связи с наличием встроенного канала в MOSFET-транзисторе (рисунок 3) при нулевом напряжении на затворе поперечное сечение и проводимость канала будут изменяться при изменении напряжения на затворе как отрицательной, так и положительной полярности.Технология электронной схемы complementary metal-oxide-semiconductor (KMOS), строящаяся из комплементарной пары полевых транзисторов с каналами разного (p-и n-) типа, широко используется в цифровых и аналоговых интегральных схемах. За счет того, что полевые транзисторы управляются полем (величиной напряжения приложенного к затвору), а не током, протекающим через базу, как в биполярных транзисторах, полевые транзисторы потребляют значительно меньше энергии, что особенно актуально в схемах ждущих и следящих устройств, а также в схемах малого потребления и энергосбережения (реализация спящих режимов). Выдающиеся примеры устройств, построенных на полевых транзисторах, - наручные кварцевые часы и пульт дистанционного управления для телевизора.Для изготовления различных интегральных схем используется одна и та же базовая технология, заключающаяся в последовательном многократном выполнении операции окисления диффузии, травления, фотолитографии. Рассмотрим изготовление MOSFET-транзистора с индуцированным каналом (рисунок 2). В начале создания транзистора подготавливается шлифованием и травлением кремниевая подложка n-типа, вырезанная из монокристалла диаметров порядка от 60 до 250 мм. Технология состоит в следующем: 1 Подготавливается и шлифуется пластина кремния n-типа нужного размера 2 Проводится окисление поверхности для образования слоя окисла SIO2 толшиной 0,8 мкмВ качестве примера MOSFET-транзистора рассмотрим планарную микроструктуру Ge-p-n-p (рисунок 1) и процесс ее создания. Рисунок 2 - Пластина германия р-типа 5 Открытый участок легируется серой методом ионной имплантации для создания области n 7 Методом газофазной эпитаксии наращивается сверху слой германия n-типа 9 Проводится плазмохимическое травление нужного участка до слоя германия р-типаПри создании заданной планарной микроструктуры Ge-p-n-p использовались установки ионно-лучевого осаждения, молекулярно-лучевой эпитаксии, проводилась работа в химической лаборатории с щелочами.

Содержание

Введение

1. Теоретическая часть

1.1 История полевых транзисторов и их классификация

1.2 MOSFET-транзисторы. Общий принцип работы

1.3 MOSFET-транзистор с индуцированным каналом

1.4 MOSFET-транзистор со встроенным каналом

1.5 Область применения MOSFET-транзисторов

1.6 Технология создания MOSFET-транзистора

2. Расчетная часть

3. Техника безопасности

Заключение

Список использованной литературы