Связанное с нагревом-сужение запрещенной зоны и генерация носителей в полупроводниках

Связанное с нагревом-сужение запрещенной зоны и генерация носителей в полупроводниках
Более пристальный взгляд на температурные-электрические эффекты иногда побуждают данные процесса, которые показывают непредвиденные изменения порогового напряжения или поверхностного сопротивления после скачка-высокой температуры. Нагревание полупроводника изменяет величину энергетической щели между валентной зоной и зоной проводимости, а также плотность свободных носителей заряда.
Электронно--пары дырок создаются, когда электроны перемещаются из валентной зоны в зону проводимости за счет тепловой энергии. Количество мобильных носителей, доступных для проводимости, увеличивается по мере того, как произведение концентраций электронов и дырок экспоненциально увеличивается с температурой. В то же время, когда электрон-фононное взаимодействие увеличивается и межатомное расстояние увеличивается, энергия запрещенной зоны падает. Снижение наблюдается в обычных материалах, включая кремний, германий и арсенид галлия, и объясняется эмпирическими соотношениями, такими как уравнение Варшни.
Поскольку колебания решетки усиливают рассеяние, подвижность носителей уменьшается; тем не менее, в реальных диапазонах процесса увеличение концентрации носителей обычно превосходит снижение подвижности. В легированных материалах существует промежуточный температурный интервал, в котором собственная генерация все еще мала, а внешние носители полностью ионизированы; за пределами этого окна внутренний вклад быстро увеличивается. Сами атомы легирующей примеси рассеиваются при еще более высоких температурах, изменяя предполагаемые профили легирования и, возможно, ухудшая производительность устройства.
Самоусиливающаяся петля внутри рабочих цепей может замыкаться из-за температурной зависимости проводимости. По мере повышения температуры сопротивление уменьшается, протекает больший ток, теряется больше мощности, и температура продолжает расти до тех пор, пока структурное повреждение не станет необратимым. Отжиг и эпитаксиальный рост являются примерами контролируемых процессов нагрева, в которых целенаправленно используются положительные характеристики этих явлений, избегая при этом их вредных крайностей.
Картриджный нагреватель обеспечивает необходимое тепло для всех производственных инструментов. Картриджный нагреватель вставлен в металлические блоки, окружающие лодочки с пластинами в печах для отжига. Картриджный нагреватель используется в системах химического-парового-осаждения и травления для стабилизации элементов камеры. Картриджный нагреватель используется в формах и на этапах склеивания упаковочного оборудования. Чтобы обеспечить высокие температуры, необходимые для быстрого скрининга стресса, в тестовых розетках используются миниатюрные версии картриджного нагревателя.
В операционных отчетах часто выделяются два практических ограничения. Когда зазор вокруг картриджного нагревателя превышает несколько десятков микрометров, образуется изолирующий слой воздуха, что повышает внутреннюю температуру и сокращает срок службы. Чтобы предотвратить локальный перегрев, даже если объемные показания кажутся нормальными, плотность ватт должна по-прежнему соответствовать способности окружающей массы поглощать тепло. Сварные уплотнения и наполнители высокой-чистоты предпочтительнее использовать в чистых средах, где картриджный нагреватель также должен соответствовать строгим ограничениям по содержанию частиц и выделению газов.
Дополнительными мерами предосторожности являются проверка диэлектрической прочности после хранения, соответствие сплава оболочки технологической атмосфере и использование контроллеров с обратной связью-, которые измеряют температуру вблизи нагреваемой поверхности, а не на расстоянии. Нагреватель картриджа обеспечивает однородность, необходимую для получения стабильных результатов от пластины-к-при соблюдении этих мер предосторожности.
Поведение полупроводников при высоких температурах определяется генерацией носителей заряда, сужением запрещенной зоны и возможностью термического убегания. Способность подавать тепло с высокой пространственной точностью необходима для обеспечения стабильности процесса. Нагревательные элементы, адаптированные к конкретным потребностям, подходят для инструментов с различной геометрией, условиями пылесоса или частотой циклов.