Ciepło-Związane z zawężaniem pasma wzbronionego i generowaniem nośników w półprzewodnikach

Ciepło-Związane z zawężaniem pasma wzbronionego i generowaniem nośników w półprzewodnikach
Do bliższego przyjrzenia się efektom elektrycznym-zależnym od temperatury czasami skłaniają dane procesowe, które ujawniają nieprzewidziane zmiany napięcia progowego lub rezystancji arkusza po-kroku wysokiej temperatury. Ogrzewanie półprzewodnika zmienia wielkość przerwy energetycznej pomiędzy pasmami walencyjnymi i przewodnictwa, a także gęstość wolnych nośników.
Pary elektronów-dziur powstają, gdy elektrony przemieszczają się z pasma walencyjnego do pasma przewodnictwa pod wpływem energii cieplnej. Liczba ruchomych nośników dostępnych dla przewodzenia wzrasta wraz ze wzrostem iloczynu stężeń elektronów i dziur wykładniczo wraz z temperaturą. Jednocześnie, gdy wzrasta sprzężenie elektronów-fononów i rośnie separacja międzyatomowa, energia pasma wzbronionego spada. Spadek ten jest widoczny w przypadku typowych materiałów, w tym krzemu, germanu i arsenku galu, i można go wytłumaczyć zależnościami empirycznymi, takimi jak równanie Varshniego.
Ponieważ wibracje sieci zwiększają rozpraszanie, mobilność nośnika maleje; niemniej jednak, w realistycznych zakresach procesu, wzrost stężenia nośnika zazwyczaj pokonuje zmniejszenie mobilności. W materiałach domieszkowanych istnieje pośrednie okno temperaturowe, w którym wytwarzanie wewnętrzne jest nadal niewielkie, a nośniki zewnętrzne są w pełni zjonizowane; poza tym oknem wkład wewnętrzny szybko rośnie. Atomy domieszki rozpraszają się w jeszcze wyższych temperaturach, zmieniając zamierzone profile domieszkowania i być może pogarszając działanie urządzenia.
Samowzmacniającą się pętlę-w obwodach roboczych można zamknąć w wyniku zależności przewodności od temperatury. Wraz ze wzrostem temperatury rezystancja maleje, przepływa więcej prądu, traci się więcej mocy, a temperatura stale rośnie, aż uszkodzenie konstrukcji stanie się nieodwracalne. Wyżarzanie i wzrost epitaksjalny to przykłady kontrolowanych procesów ogrzewania, które celowo wykorzystują pozytywne cechy tych zjawisk, unikając jednocześnie ich szkodliwych skrajności.
Grzejnik kasetowy zapewnia wymagane ciepło dla wszystkich narzędzi produkcyjnych. Grzejnik kasetowy jest umieszczony w metalowych blokach otaczających łódeczki waflowe w piecach do wyżarzania. Grzałka kasetowa stosowana jest w systemach-naparowywania-chemicznego osadzania i trawienia w celu stabilizacji elementów komory. Grzałka kasetowa stosowana jest w formach i na etapach łączenia maszyn pakujących. Aby wytworzyć wysokie temperatury potrzebne do szybkiego badania naprężeń, w gniazdach testowych zastosowano maleńkie wersje grzejnika kasetowego.
W dokumentach operacyjnych często podkreśla się dwa praktyczne ograniczenia. Kiedy wokół grzejnika kasetowego jest więcej niż kilkadziesiąt mikrometrów prześwitu, wprowadzana jest izolacyjna warstwa powietrza, co podnosi temperaturę wewnętrzną i skraca żywotność. Aby zapobiec miejscowemu przegrzaniu, nawet jeśli odczyty zbiorcze wydają się normalne, gęstość w watach musi w dalszym ciągu odpowiadać zdolności otaczającej masy do pochłaniania ciepła. Spawane uszczelki i materiały wypełniające o-czystej czystości są preferowane w czystych środowiskach, w których grzejnik kasetowy musi również przestrzegać rygorystycznych limitów cząstek i odgazowywania.
Kolejnymi środkami ostrożności są weryfikacja wytrzymałości dielektrycznej po przechowywaniu, dopasowanie stopu osłony do atmosfery procesowej i stosowanie-regulatorów z zamkniętą pętlą, które mierzą temperaturę blisko ogrzewanej powierzchni, a nie z daleka. Grzejnik kasetowy zapewnia jednorodność niezbędną do uzyskania spójnych wyników pomiędzy płytkami--, jeśli zostaną podjęte te środki ostrożności.
Zachowanie półprzewodników w wysokich temperaturach jest definiowane przez generowanie nośników, zwężanie pasma wzbronionego i możliwość ucieczki termicznej. Zdolność do doprowadzania ciepła z dużą dokładnością przestrzenną jest niezbędna dla spójności procesu. Elementy grzejne dostosowane do konkretnych potrzeb sprawdzają się w przypadku narzędzi o różnej geometrii, warunkach odkurzania czy częstotliwości cykli.