Fertigungstechnologie; Doch nicht das Ende der Si Basistechnologie?
- Ersteller Bokill
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BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
@sciing
Silizium hat in Richtung [100] ein Leitungsbandminimum. Valenzmax. ist bei [000]. Ich denke mal die unterschiedlichen Spaltflächen haben vermutlich etwas mit dem Stoff zu tun der auf das Substrat drauf kommt. Halt je nach Gittertyp, Gitterkonstante und Rumpfgröße.
@Bokill
Ich hab nur "Basiswissen" bei Halbleitern. Wo wird da der Tunneleffekt effektiv genutzt?
Ich dachte dass durch die Rekombination (im Transistor) Ladungsträger verbraucht werden (der Leckstrom) und dadurch der "nutzbare Strom" reduziert wird. Also muss der Ausgangsstrom um den Anteil erhöht werden den der Leckstrom verbrät.
Silizium hat in Richtung [100] ein Leitungsbandminimum. Valenzmax. ist bei [000]. Ich denke mal die unterschiedlichen Spaltflächen haben vermutlich etwas mit dem Stoff zu tun der auf das Substrat drauf kommt. Halt je nach Gittertyp, Gitterkonstante und Rumpfgröße.
@Bokill
Ich hab nur "Basiswissen" bei Halbleitern. Wo wird da der Tunneleffekt effektiv genutzt?
Ich dachte dass durch die Rekombination (im Transistor) Ladungsträger verbraucht werden (der Leckstrom) und dadurch der "nutzbare Strom" reduziert wird. Also muss der Ausgangsstrom um den Anteil erhöht werden den der Leckstrom verbrät.
Zuletzt bearbeitet:
Das Nitrid (meist rein) ist extrem wichtig.
1. Diffusionsbarierre zum BPSG (darüber liegendes Bor- und Phosphorhaltiges "Glass"). Bor oder Phosphor würde sonst ins Si-Substrat diffundieren und die Eigenschaften völlig versauen.
2. Ist es der stress-liner bei allen strained-Si Konzepten.
Da hol ich mal etwas weiter aus.
Einsatz:
Slizide sind realitiv gut leitfähige Material (schlechter als Metalle, besser als hochdotiertes poly-Si, übrigens poly-Si ist nicht amorph, sondern nur nicht einkristallin). Sie werden auf dem Gate (über Poly) und unter den Kontakten eingesetzt.
Warum im Gate:
Ein Gate aus reinem Poly-Si ist nicht leitfähig genug.
Warum unter dem Kontakt (Source bzw. Drain):
Puh, also der Kontakt besteht aus Wolfram. Wolfram wird per CVD aus WF6 (Wolframflourid) abgeschieden. Bei diesem Verfahren zersetzt sich WF6 (Flour verdamfpt, Wolram scheidet ab). Flius ist aber Gift für Silizium. Es frießt sich direkt in Substrat. Deshalb muss eine Barriereschicht (TiN) unter den Kontakt. Titannitrid kennt jeder als die goldene Schicht auf Bohrer. Auf alle Fälle ist das TiN sehr dicht. Problem, das TiN und Silizium vertragen sich elektrisch und haftmäßig nicht so richtig. Ist ein Silizid darunter, funzt es.
Wie kommt das CoSi drauf (Salicide-Self aligned Silicide):
Die Scheibe befindet sich in dem Zustand, dass das Gate-Poly-Si strukturiert ist, alle Spacer abgeschieden und geätzte wurden. Dann wird ganzflächig Cobalt abgeschieden der Wafer annealed. Überall wo das Cobalt Kontakt zum Silizum hat (Substrat oder poly-Si des Gates) wandelt es sich zu CoSi um. An allen anderen Stellen bleibt es Cobalt. Das nicht umgesetzte Cobalt wird selektiv zum CoSi geätzt und damit entfernt.
Geschichte:
Man hat früher Titan/Titansilizide verwendet. Die Zukunft gehört Nickel/Nickelsilizid.
Nein, Du hast halt nur nicht einen Riesenkristall der Wafer, sondern lauter kleine Kristalle (ca. 10-100 nm)
Sidewall-spacer. Die Spacer sind Abstandshalter für die Implantationsschritte (bsp. Halo-Implants).
Tschau Soeren
Ich weiß zwar nicht so recht, was Du damit sagen wolltest, aber die Proben werden immer senkrecht zu den Strukturen geschnitten und ein Standard (100)-Sliliziumwafer bricht immer in <110>-Richtung. Ich habe Erfahrung im Zerbrechen von Wafern
TI und Fujitsu haben definitiv ihre Wafer bzw. die Strukturen um 45° gedreht.
Tschau Soeren
@BorstiNumberOne
Bei der Betrachtung von Tunneln denke ich an die Energiebänder zwischen Nicht Leitendem Band und Leitendem Band.
Silizium ist da ein Halbleiter, der nur mit viel Liebe sich zu einem Leiter machen lässt. Germanium hingegen ist in der Hinsicht besser. Die Bandlücke zwischen leitendem Band und nichtleitendem Band ist deutlich geringer.
-> Der Chemiker verspricht auch von einer "verbotenen Zone". Auch nicht jedes Elektron vom nichtleitendem (unterem Band) springt über zum (höheren) leitendem Band. Das geschieht sehr selten. Hin und wieder gelingt es aber doch diese Verbotene Zone zu überbrücken -> diesen Vorgang nennt man "Tunneln".
Bist du dir sicher, dass Elektronen "verbraucht" werden? Wenn ein Transistor schaltet, dann bedeutet dies, dass eine bestimmte Menge Elektronen die Kluft zwischen dem Gate überwinden. Exemplarisch ist dies die Zone mit dem Polysilizium ... aber 100% sicher bin ich mir da nicht.
Das Dumme ist aber, dass mit den verkleinerten Strukturen immer häufiger sich Elektronen eigenständig den Weg suchen, auch wenn an sich keine Spannung (an der Basis? ) angelegt wurde.
Der Witz an dem Dotieren ist ja, dass die Barriere -> Verbotene Zone deutlich verkleinert wird. Aber selbst ohne angelegte erhöhte Spannung geschehen hin und wieder Elektronenübergänge -> "Tunneln".
Bor als Elektronenakzeptor -> "Lochleiter" bewirkt, dass das die Kraft/Vermögen erhöht wird Elektronen aufzunehmen.
Phosphor ist hingegen ein Elektronendonor -> "Elektronenleiter" bewirkt, dass die dotierten Bereiche/Zonen viel leichter von sich aus Elektronen abgeben können. Die verbotene Zone wird sozusagen von "oben" und von "unten" reduziert. An sich werden aber Ladungen im System verschoben.
Nochmal: Mit Tunneln meine ich den an sich verbotenen Elektronen-Übergang zwischen Leiterband und Nichtleiterband.
Vernichten ist da meiner Meinung nach was anderes. Wenn Löcher (Elektronenmangel) sich rekombinieren, so wird häufig Wärme oder Licht freigesetzt. Transistor-Dioden bauen auf dieses Rekombinieren von Elektronenlöchern mit Elektronen. Nur vernichtet sind die Elektronen nicht, sie sind lediglich nun in einer anderen Chmischen Bindung ( -> Valenz => Valenzbindung) untergebracht ... sie vagabundieren nicht mehr durch das Leitungsband.
MFG Bokill
Bei der Betrachtung von Tunneln denke ich an die Energiebänder zwischen Nicht Leitendem Band und Leitendem Band.
Silizium ist da ein Halbleiter, der nur mit viel Liebe sich zu einem Leiter machen lässt. Germanium hingegen ist in der Hinsicht besser. Die Bandlücke zwischen leitendem Band und nichtleitendem Band ist deutlich geringer.
-> Der Chemiker verspricht auch von einer "verbotenen Zone". Auch nicht jedes Elektron vom nichtleitendem (unterem Band) springt über zum (höheren) leitendem Band. Das geschieht sehr selten. Hin und wieder gelingt es aber doch diese Verbotene Zone zu überbrücken -> diesen Vorgang nennt man "Tunneln".
Bist du dir sicher, dass Elektronen "verbraucht" werden? Wenn ein Transistor schaltet, dann bedeutet dies, dass eine bestimmte Menge Elektronen die Kluft zwischen dem Gate überwinden. Exemplarisch ist dies die Zone mit dem Polysilizium ... aber 100% sicher bin ich mir da nicht.
Das Dumme ist aber, dass mit den verkleinerten Strukturen immer häufiger sich Elektronen eigenständig den Weg suchen, auch wenn an sich keine Spannung (an der Basis? ) angelegt wurde.
Der Witz an dem Dotieren ist ja, dass die Barriere -> Verbotene Zone deutlich verkleinert wird. Aber selbst ohne angelegte erhöhte Spannung geschehen hin und wieder Elektronenübergänge -> "Tunneln".
Bor als Elektronenakzeptor -> "Lochleiter" bewirkt, dass das die Kraft/Vermögen erhöht wird Elektronen aufzunehmen.
Phosphor ist hingegen ein Elektronendonor -> "Elektronenleiter" bewirkt, dass die dotierten Bereiche/Zonen viel leichter von sich aus Elektronen abgeben können. Die verbotene Zone wird sozusagen von "oben" und von "unten" reduziert. An sich werden aber Ladungen im System verschoben.
Nochmal: Mit Tunneln meine ich den an sich verbotenen Elektronen-Übergang zwischen Leiterband und Nichtleiterband.
Vernichten ist da meiner Meinung nach was anderes. Wenn Löcher (Elektronenmangel) sich rekombinieren, so wird häufig Wärme oder Licht freigesetzt. Transistor-Dioden bauen auf dieses Rekombinieren von Elektronenlöchern mit Elektronen. Nur vernichtet sind die Elektronen nicht, sie sind lediglich nun in einer anderen Chmischen Bindung ( -> Valenz => Valenzbindung) untergebracht ... sie vagabundieren nicht mehr durch das Leitungsband.
Tja da habe ich keine Ahnung, wie es kommt ab welchem Strombetrag (Anzahl der Elektronen) die Schaltung als Stromfluss ja/nein definiert wird. Da kann bestimmt HenryWince oder Dresdenboy weiterhelfen.
MFG Bokill
Zuletzt bearbeitet:
BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
Auf das Silizium kommen ja je nach Hersteller verschiedene Stoffgemische (CoSi2, NiSi...) drauf. Es ist vermutlich ideal wenn die Korngrenzen/Gittergrenzen gut passen. Also z.B. die Gitterkonstante. So kann/könnte es Sinn machen verschiedenen Spaltflächen zu wählen. Aber wenn Si sowieso nur in <110> bricht, ist das wohl falsch.
BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
@Bokill
In Durchlassrichtung würden sich bei einem pn Übergang Elektronen und Löcher am Übergang begegnen. Hier kommt es zur Rekombination (bei npn Transistor in der Basis). Also ein Ladungsträgerverbrauch. Du hattest auch geschrieben:
"An sich sind ja Tunneleffekte bei solchen Microschaltungen erwünscht, sogar notwendig ..."
das kenne ich nun halt noch garnicht.
Das Bor (Akzeptor) müsste eigentlich sein unbesetztes Leitungsband energetisch "kurz" über dem Valenzband des Si haben damit ein Elektron aus dem VB des Si in das LB des Bors springen kann. So hab ich eine Elektronenfehlstelle im VB des Si. Löcherleitung
Das Phosphor (Donator=Spender) hat sein besetztes VB energetisch "kurz" unter dem LB des Si.
Somit kann ein Elekton aus dem VB des Phos. in das LB des Si. Das Si hat Elektronen im LB und leitet dashalb.
Zitat: Bokill
"Das Dumme ist aber, dass mit den verkleinerten Strukturen immer häufiger sich Elektronen eigenständig den Weg suchen, auch wenn an sich keine Spannung (an der Basis? ) angelegt wurde."
Denn Weg suchen sich die Elektronen auch so aber durch die Strukturverringerung wird das Potentiel das sie überwinden immer kleiner und schmaler. Hier ist der Abstand VB/LB wohl egal.
In Durchlassrichtung würden sich bei einem pn Übergang Elektronen und Löcher am Übergang begegnen. Hier kommt es zur Rekombination (bei npn Transistor in der Basis). Also ein Ladungsträgerverbrauch. Du hattest auch geschrieben:
"An sich sind ja Tunneleffekte bei solchen Microschaltungen erwünscht, sogar notwendig ..."
das kenne ich nun halt noch garnicht.
Das Bor (Akzeptor) müsste eigentlich sein unbesetztes Leitungsband energetisch "kurz" über dem Valenzband des Si haben damit ein Elektron aus dem VB des Si in das LB des Bors springen kann. So hab ich eine Elektronenfehlstelle im VB des Si. Löcherleitung
Das Phosphor (Donator=Spender) hat sein besetztes VB energetisch "kurz" unter dem LB des Si.
Somit kann ein Elekton aus dem VB des Phos. in das LB des Si. Das Si hat Elektronen im LB und leitet dashalb.
Zitat: Bokill
"Das Dumme ist aber, dass mit den verkleinerten Strukturen immer häufiger sich Elektronen eigenständig den Weg suchen, auch wenn an sich keine Spannung (an der Basis? ) angelegt wurde."
Denn Weg suchen sich die Elektronen auch so aber durch die Strukturverringerung wird das Potentiel das sie überwinden immer kleiner und schmaler. Hier ist der Abstand VB/LB wohl egal.
BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
Zitat Bokill:
"An sich sind ja Tunneleffekte bei solchen Microschaltungen erwünscht, sogar notwendig ... das Problem ist, nur dort die Elektronen tunneln zu lassen, wo sie wirklich gebraucht werden."
Ich wollte wissen wo der Tunneleffekt genutzt wird. Deswegen habe ich mal die Dotierungswirkung hingeschrieben, denn hier sieht man ja wie man zum n und p Leiter kommt. Da brauch man kein Tunneln. Wenn du aber ein Elektron vom VB ins LB schiebst, hättest du ja keinen reinen n und p Leiter was bei der Dotierung ja der Fall ist.
Übrigens hatte ich am 21.12. ca. 23Uhr nochwas geschrieben:
Ich hab nur "Basiswissen" bei Halbleitern. WO WIRD DA DER TUNNELEFFEKT EFFEKTIV GENUTZT?
"An sich sind ja Tunneleffekte bei solchen Microschaltungen erwünscht, sogar notwendig ... das Problem ist, nur dort die Elektronen tunneln zu lassen, wo sie wirklich gebraucht werden."
Ich wollte wissen wo der Tunneleffekt genutzt wird. Deswegen habe ich mal die Dotierungswirkung hingeschrieben, denn hier sieht man ja wie man zum n und p Leiter kommt. Da brauch man kein Tunneln. Wenn du aber ein Elektron vom VB ins LB schiebst, hättest du ja keinen reinen n und p Leiter was bei der Dotierung ja der Fall ist.
Übrigens hatte ich am 21.12. ca. 23Uhr nochwas geschrieben:
Ich hab nur "Basiswissen" bei Halbleitern. WO WIRD DA DER TUNNELEFFEKT EFFEKTIV GENUTZT?
Zuletzt bearbeitet:
Ich bringe mal eine Beschreibung/Definition des Tunneleffekts. Dann kann man weiter sehen:
Weitere hilfreiche Stichworte: Wellenfunktion, Schrödinger, Wahrscheinlichkeit, Energieniveaus, harmonischer Oszillator.
MFG Bokill
Peter W Atkins, "Physikalische Chemie", VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 1990, Seite 330. Kapitel 14.1 Der Tunnel-Effekt.
Weitere hilfreiche Stichworte: Wellenfunktion, Schrödinger, Wahrscheinlichkeit, Energieniveaus, harmonischer Oszillator.
MFG Bokill
BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
Schön, nun weiss ich immer noch nicht wo der Tunneleffekt "erwünscht, sogar notwendig" ist.
BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
Das Video hab ich mir nicht reingezogen, aber das Strained Silikon verringert nur die Streuzentren für die Elektronen in eine Richtung. Und dadurch gibt es einen geringeren elekt. Widerstand. Oder anders: An einem Potential (Si-Atom) kann die Wellenfunktion auch reflektiert werden (Transmission<1). Die Chance zur Reflektion ist bei vielen Streuzentren natürlich höher als bei wenigen Streuzentren.
Bei einem optischen Sensor (mit Halbleiterelement) regt ein Photon den VB/LB Übergang an. Notfalls tut es auch eine Erwärmung des Stoffes (sollte nur bei direkten Halbleitern funktionieren). Die Energie kommt nach (k*T=0.5mv*v) "+" der Wahrscheinlichkeit das die Elektronen im Stoff nicht alle ein und die selbe Gesamtenergie haben.
Also, wo wird der Tunneleffekt angewendet?
Mal rein philosophisch: Bei dir würde sogar extra Energie aus dem Nichts enstehen, denn wenn das Elektron vom LB ins VB zurück fällt, wird ja Energie frei. Bei meinem Verständnis für den Tunneleffekt überwindet das Elektron nur ein Hindernis, das es energetisch nicht überwinden kann, hat aber nach dem Tunneln nicht mehr Energie als vorher. Denn wenn das Potential nur "lang" oder hochgenug ist, ist ja ein Tunneln nicht mehr möglich bzw. sehr unwahrscheinlich (Isolator). Bei dir könnte es ja notfalls jedes Hindernis durchtunneln.
Ciao
Bei einem optischen Sensor (mit Halbleiterelement) regt ein Photon den VB/LB Übergang an. Notfalls tut es auch eine Erwärmung des Stoffes (sollte nur bei direkten Halbleitern funktionieren). Die Energie kommt nach (k*T=0.5mv*v) "+" der Wahrscheinlichkeit das die Elektronen im Stoff nicht alle ein und die selbe Gesamtenergie haben.
Also, wo wird der Tunneleffekt angewendet?
Mal rein philosophisch: Bei dir würde sogar extra Energie aus dem Nichts enstehen, denn wenn das Elektron vom LB ins VB zurück fällt, wird ja Energie frei. Bei meinem Verständnis für den Tunneleffekt überwindet das Elektron nur ein Hindernis, das es energetisch nicht überwinden kann, hat aber nach dem Tunneln nicht mehr Energie als vorher. Denn wenn das Potential nur "lang" oder hochgenug ist, ist ja ein Tunneln nicht mehr möglich bzw. sehr unwahrscheinlich (Isolator). Bei dir könnte es ja notfalls jedes Hindernis durchtunneln.
Ciao
Zuletzt bearbeitet:
@BorstiNumberOne
Und die Behauptung.
Dann erkläre BorstiNumberOne anschaulich wie die Elektronen ihren Weg beschreiben. Dann haben alle etwas davon. Dann wird auch dem interessierten Laien deutlich was VB, LB bedeutet.
Bislang habe ich mich vor der Wegebeschreibung eines Elektrons in Transistoren im Detail gedrückt. Da habe ich noch Lücken.
Für mich stellt sich ebenso die Frage wo und wie ... nur das dahinterliegende Prinzip ist der Tunneleffekt von Elektronen, der Durchbruch von Elektronen durch an sich "verbotenen" Zonen. Im Detail kann ich derzeit keine genaue Erklärung bieten wie die Transistoren schalten. Wer da weiteres beiträgt, kann gerne hier anschauliche Erklärungen posten.
MFG Bokill
Darum geht es ja ... natürlich kann jedes Hindernis durchtunnelt werden ... alles eine Frage der Wahrscheinlichkeit. Genau dort hier sind die Grenzen der klassischen Physik, und bestimmte Phänomene können nur noch durch Quantenmechanische Betrachtung wieder erklärt werden.
Und die Behauptung.
Stempelt mich zu einem Physikdeppen ab. Da wird mir eine Modellvorstellung, untergeschoben von kugelförmigen bunten Elektronen die um den Kern eines Atoms fliegen. Bei dieser Klassischen Atom-Modellvorstellung kann man keine Lösung finden, weswegen sich ein Elekron immer um eine Kreisbahn um den Atomkern befindet. Nach klassischer Physik müsste das Elektron irgendwann eine kleinere Bahn wählen, bis auf den Atomkern zerschellt und sich das Chemische Element in einen Energieblitz auflöst. DAS IST EBEN NICHT DER FALL.
Das ist schade ... ist sehr anschaulich.
Warum fragst du BorstiNumberOne, wenn du es offensichtlich besser weisst?
Dann erkläre BorstiNumberOne anschaulich wie die Elektronen ihren Weg beschreiben. Dann haben alle etwas davon. Dann wird auch dem interessierten Laien deutlich was VB, LB bedeutet.
Bislang habe ich mich vor der Wegebeschreibung eines Elektrons in Transistoren im Detail gedrückt. Da habe ich noch Lücken.
Für mich stellt sich ebenso die Frage wo und wie ... nur das dahinterliegende Prinzip ist der Tunneleffekt von Elektronen, der Durchbruch von Elektronen durch an sich "verbotenen" Zonen. Im Detail kann ich derzeit keine genaue Erklärung bieten wie die Transistoren schalten. Wer da weiteres beiträgt, kann gerne hier anschauliche Erklärungen posten.
MFG Bokill
Zuletzt bearbeitet:
BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
Ich kenne zwar die Theorie habe aber von Schaltungen (Sinn/Zweck/Berechnung) keine wirkliche Ahnung und habe halt nur bis jetzt vom Tunnelrastermikroskop als Anwendung des Tunneleffektes etwas gehört. In der Halbleiterrei noch garnicht.
Zunächst einmal erklärt auch die QM nicht wie sich die Elektronen bewegen. Die Wellenfunktionen (nicht die Bewegung der Elektronen) können dazu benutzt werden um die Wahrscheinlichkeit aus zurechnen wo sich das Elektron befindet sowie deren Energie. Wenn man also mit Hilfe der Schrödingergl. die Wellenfunktion hinter dem Potential kennt, kann man die Wahrscheinlichkeit ausrechnen mit der sich das Elektron hinter dem Potential befindet bzw. die Energie danach.
Schröd.gl.
-(h/2*Pi)*(h/2*Pi)y''/2*m + V*y = E*y mit y=f(x)
h...Planck. Wirkungsquantum
Pi...3,141
y''(x)... 2.Ableit. der Wellenfkt.
m...Masse Elektron
V(x)...Potential
E...Energie des Elektrons oder auch Eigenwert der SG genannt,
Die Rechnung ist nur für "leichte(rechnerisch)" Potentiale einfach. Am besten nur V wählen
Einfach: y''= ((E-V)/-(h/2*Pi)*(h/2*Pi))*y mit ((E-V)/-(h/2*Pi)*(h/2*Pi)) = -k*k
Als Lösung wäre dann y=C1*Exp[ik*x]+C2*Exp[-ik*x]. Jetzt kann man hieraus den Cosinuns und Sinus basten. Diverse Randbedingungen einsetzen z.B. y(Unendlich)=0.
Wenn das Elektron auf des Pot. zusteuert wäre die SG für vor dem Potential mit V=0 zu wählen=>y=y=C3*Exp[im*x]+C4*Exp[-im*x], Variable jetzt m und nicht k (da V=0). Hier auch Nebenbedingung und Randbed. prüfen.
Hier muss gelten (Elektron von links (neg. Richtung))
C3*Exp[im*a]+C3*Exp[-im*a]=C1*Exp[ik*a]+C2*Exp[-ik*a] wobei a die Stelle ist wo das Potential anfängt. Da selbe gilt für die Ableitungen von y. Stetigkeit.
Für das Elektron vor dem Pot. gilt noch C1*Exp[im*x]+C2*Exp[-im*x]=0 für x gegen -Unendlich. Das Wahrscheinlichkeitsintegral soll höchstens 1 sein.
Int=> y*y(komplex konjugiert) dx von -Unendlich bis +Unendlich
So viel dazu
Ciao
Edit zum Edit von Bokill (ca. 02.04.2005)
von Bokill:
"Stempelt mich zu einem Physikdeppen ab. Da wird mir eine Modellvorstellung, untergeschoben von kugelförmigen bunten Elektronen die um den Kern eines Atoms fliegen. Bei dieser Klassischen Atom-Modellvorstellung kann man keine Lösung finden, weswegen sich ein Elekron immer um eine Kreisbahn um den Atomkern befindet. Nach klassischer Physik müsste das Elektron irgendwann eine kleinere Bahn wählen, bis auf den Atomkern zerschellt und sich das Chemische Element in einen Energieblitz auflöst. DAS IST EBEN NICHT DER FALL."
Nochmal: Das LB ist energetisch höher als das VB. Das Tunneln ist z.B. durch eine Hauswand/Haustür mit der selben pot. Lage ("Höhe"). Tunneln ist nicht von Etage 1 eines Hauses in Etage 2 des selben Hauses.
In deinem Atkinszitat steht etwas vom Durchdringen und nichts von einer Erhöhung der eigenen Energie. Aus deinem Atkinsz.:
"Wenn die Wand dünn ist, wenn also die potentielle Energie nach einer endlichen Strecke wieder auf den Wert 0 sinkt, dann hört an dieser Stelle der exponentielle Abfall der Wellenfunktion auf,"
Und weiter ist die oben aufgeführte Formel dein Atkinszitat, nur halt als Formel.
(Noch) Weiter nutzt die klassische Mechanik (seit Bohr) sowie die QM eine strahlungslose Bewegung der Elektronen um das Problem der kleiner werdenden Bahn zu beheben.
Zunächst einmal erklärt auch die QM nicht wie sich die Elektronen bewegen. Die Wellenfunktionen (nicht die Bewegung der Elektronen) können dazu benutzt werden um die Wahrscheinlichkeit aus zurechnen wo sich das Elektron befindet sowie deren Energie. Wenn man also mit Hilfe der Schrödingergl. die Wellenfunktion hinter dem Potential kennt, kann man die Wahrscheinlichkeit ausrechnen mit der sich das Elektron hinter dem Potential befindet bzw. die Energie danach.
Schröd.gl.
-(h/2*Pi)*(h/2*Pi)y''/2*m + V*y = E*y mit y=f(x)
h...Planck. Wirkungsquantum
Pi...3,141
y''(x)... 2.Ableit. der Wellenfkt.
m...Masse Elektron
V(x)...Potential
E...Energie des Elektrons oder auch Eigenwert der SG genannt,
Die Rechnung ist nur für "leichte(rechnerisch)" Potentiale einfach. Am besten nur V wählen
Einfach: y''= ((E-V)/-(h/2*Pi)*(h/2*Pi))*y mit ((E-V)/-(h/2*Pi)*(h/2*Pi)) = -k*k
Als Lösung wäre dann y=C1*Exp[ik*x]+C2*Exp[-ik*x]. Jetzt kann man hieraus den Cosinuns und Sinus basten. Diverse Randbedingungen einsetzen z.B. y(Unendlich)=0.
Wenn das Elektron auf des Pot. zusteuert wäre die SG für vor dem Potential mit V=0 zu wählen=>y=y=C3*Exp[im*x]+C4*Exp[-im*x], Variable jetzt m und nicht k (da V=0). Hier auch Nebenbedingung und Randbed. prüfen.
Hier muss gelten (Elektron von links (neg. Richtung))
C3*Exp[im*a]+C3*Exp[-im*a]=C1*Exp[ik*a]+C2*Exp[-ik*a] wobei a die Stelle ist wo das Potential anfängt. Da selbe gilt für die Ableitungen von y. Stetigkeit.
Für das Elektron vor dem Pot. gilt noch C1*Exp[im*x]+C2*Exp[-im*x]=0 für x gegen -Unendlich. Das Wahrscheinlichkeitsintegral soll höchstens 1 sein.
Int=> y*y(komplex konjugiert) dx von -Unendlich bis +Unendlich
So viel dazu
Ciao
Edit zum Edit von Bokill (ca. 02.04.2005)
von Bokill:
"Stempelt mich zu einem Physikdeppen ab. Da wird mir eine Modellvorstellung, untergeschoben von kugelförmigen bunten Elektronen die um den Kern eines Atoms fliegen. Bei dieser Klassischen Atom-Modellvorstellung kann man keine Lösung finden, weswegen sich ein Elekron immer um eine Kreisbahn um den Atomkern befindet. Nach klassischer Physik müsste das Elektron irgendwann eine kleinere Bahn wählen, bis auf den Atomkern zerschellt und sich das Chemische Element in einen Energieblitz auflöst. DAS IST EBEN NICHT DER FALL."
Nochmal: Das LB ist energetisch höher als das VB. Das Tunneln ist z.B. durch eine Hauswand/Haustür mit der selben pot. Lage ("Höhe"). Tunneln ist nicht von Etage 1 eines Hauses in Etage 2 des selben Hauses.
In deinem Atkinszitat steht etwas vom Durchdringen und nichts von einer Erhöhung der eigenen Energie. Aus deinem Atkinsz.:
"Wenn die Wand dünn ist, wenn also die potentielle Energie nach einer endlichen Strecke wieder auf den Wert 0 sinkt, dann hört an dieser Stelle der exponentielle Abfall der Wellenfunktion auf,"
Und weiter ist die oben aufgeführte Formel dein Atkinszitat, nur halt als Formel.
(Noch) Weiter nutzt die klassische Mechanik (seit Bohr) sowie die QM eine strahlungslose Bewegung der Elektronen um das Problem der kleiner werdenden Bahn zu beheben.
Zuletzt bearbeitet:
Toll!
Jetzt wissen wir dank deines anschaulichen Beispiels bescheid 8)
Mit anderen Worten du kannst auch nicht den Weg eines Elektrons beschreiben, worin besteht nun deine eigentliche Kritik an meinen Postings?
Sehr schade, dass die guten Dias leider nicht für die Diskussion genutzt werden.
Nachtrag
Mit Wärmestrahling eines eines schwarzen Körpers kommst du nicht weiter. Überlege mal weswegen Spannung, Einheit in Volt, gebraucht wird -> Zum Überwinden eines bestimmten Potential(walls). Der Leitvorgang von Elektronen in Metallischen Leitern durch Licht -> Photoelektrischer Effekt, ist in etwa vergleichbar mit dem Leitvorgang von Elektronen im Halbleitern. Nur ist es statt der Energie eines Lichtquants, nun die angelegte Spannung, die bewirkt dass Elektronen vom Bindenden Band zum Leitenden Band gehoben werden. ...
Nachtrag: Für interessierte die etwas mehr wissen wollen können auch dort mal reinschauen: http://www.halbleiter.org/_metallisierung/ms.php
Sehr anschaulich und erzählt nebenbei, was es denn so mit dem Tunneleffekt auf sich hat, der Quantenmechanik und anderen Halbleiterdetails ...
Und noch ein weiterer Kommentar, was es mit den Tunneleffekten so auf sich hat. ->
Ein weiterer Artikel liefert da auch verschiedene Stichwörter: MOSFET, Source und Drain, Gatelänge, Avalanche-Durchbrüche, Steuerfunktion Gate, Gate-Dielektrikum, Tunnel-Verluste bei konventionellem Siliziumdioxid, Tunnel-Feldeffekt-Transistoren (TFET), grosse pn-Dioden-Sperrschicht -> sehr kleine Leckströme, Durchlassspannung am Gate, leitender MOS-Kanal, ...
IEDM 2004 Infineon präsentiert neue Tunnel-Feldeffekt-Transistoren
MFG Bokill
Zuletzt bearbeitet:
BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
Ich wollte wissen (zum wiederholten Male) wo der Tunneleffekt angewendet wird. Deine Beispiele sind mir aber nicht schlüssig. Um den Tunneleffekt zu beschreiben musst du QM benutzen, welche aber nicht anschaulich ist (Welle/Teilchen Dualismus). Wenn du Elektronen klassisch beschreibst (Teilchen) ist der Tunneleffekt nicht möglich aber verständlich (Kopf durch die Wand). Es war nur nach einer Anwendung des Tunneleffektes in der HL-Technik gefragt. (Vermutlich schon 4 oder 5 mal)
Ciao
PS: Was meinst du mit welcher Theorie deine Chips im Rechner produziert worden sind (ich meine hier nicht die Schaltlogik).
Welche Dias zeigen denn einen Tunneleffekt oder den "Lauf" der Elektronen oder eine Anwendung des Tunneleffektes?
Ciao
PS: Was meinst du mit welcher Theorie deine Chips im Rechner produziert worden sind (ich meine hier nicht die Schaltlogik).
Welche Dias zeigen denn einen Tunneleffekt oder den "Lauf" der Elektronen oder eine Anwendung des Tunneleffektes?
Zuletzt bearbeitet:
Bei den rotierten Substraten werden ja immer noch die gleichen Wafer mit (100)- Orientierung der Waferoberfläche genutzt, nur die lithografischen Strukturen werden um 45° gedreht. D.h die Si-Oberflächen (Gitterkonstanten) sind identisch.
Tschau Soeren
PS1: Manchmal stolpert man auch über (111)-Wafer, nur scheint die keiner kommerziell zu verwenden.
PS2: Tunneleffekt in der Halbleiterei. Durchs Gateoxid können die Elektronen tunneln. Das führt zu Verlusten, vorallem bei immer dünner werden Gateoxiden. Den gleichen Effekt nutzt man aber bei Flash Speichern aus. Bei höheren Spannung wird der Tunnelstrom durch den Feldeffekt gigantisch größer und dadurch kann man Elektronen ins Floating-Gate verschieben oder auch löschen. Liegt keine Spannung an, bleiben die aber Ladungen erhalten.
Tschau Soeren
BorstiNumberOne
Vice Admiral Special
Hallo,
Bokill. Sieh dir mal das Posting von sciing an. So einfach kann es gehen. Allerdings muss ich jetzt erstmal die FET's beschauen.
Des weitern habe ich nicht von einem schwarzen Körper geschrieben, sonder nur wie man alternativ ein Elektron vom VB ins LB "schiebt".
Zitat Bokill:
"Der Leitvorgang von Elektronen in Metallischen Leitern durch Licht -> Photoelektrischer Effekt, ist in etwa vergleichbar mit dem Leitvorgang von Elektronen im Halbleitern."
Bei Metallen heisst es ja nicht umsonst freies Elektronengas (Überlappung von VB und LB). Da muss man nichts anregen (steht übrigens auch in deinem Link: http://www.halbleiter.org/_metallisierung/ms.php). Und wenn doch (Photoelektrischer Effekt), dann wird das Metall ionisiert.
Zu deinem Link:
Und dort wird durch die Potentialbarriere des Metall/HL getunelt. Und nicht vom VL ins LB des HL's. Zitat du:
"Bei der Betrachtung von Tunneln denke ich an die Energiebänder zwischen Nicht Leitendem Band und Leitendem Band." und
"Nochmal: Mit Tunneln meine ich den an sich verbotenen Elektronen-Übergang zwischen Leiterband und Nichtleiterband."
Zitat aus deinem Artikel:
Da das Leiterband im Halbleiter nun energetisch höher liegt als das Ferminiveau würden Elektronen vom Silizium in das Metall fließen. Um dies zu verhindern tritt im thermischen Gleichgewicht (ohne äußere Spannung) eine Bänderverbiegung auf, so dass die Elektronen !!!beim Übergang vom Halbleiter zum Metall eine Potentialbarriere!!! (Spannungsbarriere) überwinden müssen.
Mit der Definition von weiter oben im Text (Ferminiveau=Leitungsbandunterkante im Metall)
würden die Elektronen "nur" vom LB des HL's ins LB des Metalls "gehen".
Zitat Du:
"Sehr anschaulich und erzählt nebenbei, was es denn so mit dem Tunneleffekt auf sich hat, der Quantenmechanik und anderen Halbleiterdetails ..."
Warum liest du nicht erstmal selber gründlich?
Und warum postest du am 1.1. den Infineon Artikel? Mittlerweile wissen wir ja beide dass es zum Beispiel die Tunneldiode gibt..., oder?
Ciao
Bokill. Sieh dir mal das Posting von sciing an. So einfach kann es gehen. Allerdings muss ich jetzt erstmal die FET's beschauen.
Des weitern habe ich nicht von einem schwarzen Körper geschrieben, sonder nur wie man alternativ ein Elektron vom VB ins LB "schiebt".
Zitat Bokill:
"Der Leitvorgang von Elektronen in Metallischen Leitern durch Licht -> Photoelektrischer Effekt, ist in etwa vergleichbar mit dem Leitvorgang von Elektronen im Halbleitern."
Bei Metallen heisst es ja nicht umsonst freies Elektronengas (Überlappung von VB und LB). Da muss man nichts anregen (steht übrigens auch in deinem Link: http://www.halbleiter.org/_metallisierung/ms.php). Und wenn doch (Photoelektrischer Effekt), dann wird das Metall ionisiert.
Zu deinem Link:
Und dort wird durch die Potentialbarriere des Metall/HL getunelt. Und nicht vom VL ins LB des HL's. Zitat du:
"Bei der Betrachtung von Tunneln denke ich an die Energiebänder zwischen Nicht Leitendem Band und Leitendem Band." und
"Nochmal: Mit Tunneln meine ich den an sich verbotenen Elektronen-Übergang zwischen Leiterband und Nichtleiterband."
Zitat aus deinem Artikel:
Da das Leiterband im Halbleiter nun energetisch höher liegt als das Ferminiveau würden Elektronen vom Silizium in das Metall fließen. Um dies zu verhindern tritt im thermischen Gleichgewicht (ohne äußere Spannung) eine Bänderverbiegung auf, so dass die Elektronen !!!beim Übergang vom Halbleiter zum Metall eine Potentialbarriere!!! (Spannungsbarriere) überwinden müssen.
Mit der Definition von weiter oben im Text (Ferminiveau=Leitungsbandunterkante im Metall)
würden die Elektronen "nur" vom LB des HL's ins LB des Metalls "gehen".
Zitat Du:
"Sehr anschaulich und erzählt nebenbei, was es denn so mit dem Tunneleffekt auf sich hat, der Quantenmechanik und anderen Halbleiterdetails ..."
Warum liest du nicht erstmal selber gründlich?
Und warum postest du am 1.1. den Infineon Artikel? Mittlerweile wissen wir ja beide dass es zum Beispiel die Tunneldiode gibt..., oder?
Ciao
Habe mal drüber geschaut und kann diese Seite jedem nur empfehlen. Sie ist wirklich gut, wenn man mal ein Grundwissen zum Thema Halbleiterei erlangen will.
Einen Punkt finde ich nur etwas veraltet. LOCOS (unter Oxidation) wurde in den letzten Jahren durch das STI (swallowed trench isolation) ersetzt. D.h. Anstatt das Silizium lokal zu oxideren wird heutzutage ein Graben (trench) geätzt und mit Oxid aufgefüllt.
Tschau Soeren
PS: Naja und einmal steht auch Mist drin:
"Aluminium erfüllt, auch mit Kupferanteil[!!!], ab Strukturen unter 0,25�m kaum mehr die benötigten elektrischen Anforderungen."
Kupfer im Alu zur Verbesserung der Leitfähigkeit
?Kupfer verschlechtert die elektrischen Eigenschaften des Alumniums. Da Alu eindeutig ein Metall ist, führen "Verunreinigungen" zu einem Absenken der Leitfähigkeit (im Gegensatz zu Halbleitern). Tja und warum macht man es trotzdem rein?? Kupfer verbessert einfach die mechanischen Eigenschaften und verringert Elektromigration.
HenryWince
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@sciing
> Einen Punkt finde ich nur etwas veraltet.
Da fällt mir noch einer ein: Polishing -- IMHO ein Prozesschritt der ziemlich unterschätzt wird. Die könnten mindestens noch ECMP erwähnen.
Ansonsten kann ich die Seite auch nur wärmstens empfehlen.
> Einen Punkt finde ich nur etwas veraltet.
Da fällt mir noch einer ein: Polishing -- IMHO ein Prozesschritt der ziemlich unterschätzt wird. Die könnten mindestens noch ECMP erwähnen.
Ansonsten kann ich die Seite auch nur wärmstens empfehlen.
Was sich schon länger andeutete, scheint nun doch auch irgendwann umgesetzt zu werden. Die ersten CPU Designs waren vergleichsweise eher flächige Schaltpläne, weniger 3 Dimensionale Schaltungen. Aber im Laufe der Entwicklung wuchs die Layertiefe immer weiter an. Üblicherweise werden aber nicht alle Lagen (Layer) einer CPU aufgezählt sondern die Metallisierungsebenen. Diese Ebenen werden dann mit Wolfram und/oder anderen Werkstoffen verbunden.
In dem Thread war auch schon eine Meldung über Gates mit deutlich anderer räumlicher Anordnung (Triple Gate, Multigate, vertikale Tunneldioden) vertikale Transistoren, aber es geht noch weiter.
Was eng übereinander gepackte RAM (Beispiel Samsung) (Die Stacking) vormachten, scheint nun auch auf Waferebene angedacht zu werden: Übereinander gepackte unterschiedliche Funktionseinheiten (Die Stacking).
Weiteres siehe die Heisemeldung: IDF: Dreidimensionale Chips, viele, viele Kerne und menschlichere Software
MFG Bokill
In dem Thread war auch schon eine Meldung über Gates mit deutlich anderer räumlicher Anordnung (Triple Gate, Multigate, vertikale Tunneldioden) vertikale Transistoren, aber es geht noch weiter.
Was eng übereinander gepackte RAM (Beispiel Samsung) (Die Stacking) vormachten, scheint nun auch auf Waferebene angedacht zu werden: Übereinander gepackte unterschiedliche Funktionseinheiten (Die Stacking).
Weiteres siehe die Heisemeldung: IDF: Dreidimensionale Chips, viele, viele Kerne und menschlichere Software
MFG Bokill
Zuletzt bearbeitet:
Hatte für mich mal ein SOI-Monsterfile von IBM gezogen ... war aber nichts richtiges für Modemnutzer.
Hier mal eine nette kompakte Version zur Visualisierung von SOI.
Die Darstellung kommt natürlich von IBM ...
Nachtrag: Thread wird nicht mehr weitergeführt. Das ist eine Faktensammlung und keine Wunschsammlung an Technologiewünschen.
MFG Bokill
Hier mal eine nette kompakte Version zur Visualisierung von SOI.
Die Darstellung kommt natürlich von IBM ...
Nachtrag: Thread wird nicht mehr weitergeführt. Das ist eine Faktensammlung und keine Wunschsammlung an Technologiewünschen.
MFG Bokill
Zuletzt bearbeitet:
Da hatte ich wohl den richtigen Riecher.sciing schrieb:aus diesem Posting
43: Passt zu meiner erwähnten Theorie. In <100> sind die Abstände zwischen den Atomen (Streuzentren) und damit die Mobilität der Elektronen größer. Nur müsste ein p-Kanal dann langsamer sein
Tschau Soeren
Auf alle Fälle setzen AMD/IBM bei 45 nm einen netten Trick ein um das Problem zu umgehen (wie die Grafik verdeutlicht). Die n-FETs sind in <100> Richtung (für schnelle Elektronen) und für die p-FETs wird eine <110> Richtung (schnelle Löcher) verwendet.
Tschau Sören
Zuletzt bearbeitet:
)
8) Bobo_Oberon
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Eine kleine Linksammlung aus dem Jahr 2011.
Stand derzeit ist 32nm bei GlobalFoundries, jedenfalls plumpsen nun AMDs erste Llanos vom Band. Intel hat 32nm schon länger seit dem Westmere Sechskerner im Programm und 22nm ist für den Ivi Bridge und Knights Ferry in der Vorbereitung. Allerdings wirds bei Intel mit 22nm doch erst 2012 werden, weil deswegen recht teure Umrüstungen anstehen.
28nm scheint bei TSMC wohl gegen Ende 2011/Anfang 2012 gut genug für die ersten GPUs von AMD, Nvidia und und die ersten FPGAs von Altera und Xilinx zu sein. Übrigens ist UMC offenbar doch noch gut genug für High-Tech Chips. TexasInstruments wählt für den OMAP 5 nicht Samsung, oder GlobalFoundries - nein es ist UMC!
"TI dissatisfied with Samsung's foundry efforts" [EEtimes.com] (07.04.2011)
RAM- und Flash-Technik scheint seit geraumer Zeit schon ein Stück vor der CPU-Fertigung die topaktuellen Knodes in den Fabs benutzen. Samsung scheint immerhin schon mit dem EDA-Spezialisten Synopsys erste ARM-Designs in 20nm in gate-last HKMG und gate-first HKMG auf die Wafer belichtet zu haben.
"Samsung Foundry tapes out 20-nm ARM chip" [EEtimes.com] (12.07.2011)
"Synopsys appoints director, tackles 20nm designs" [EEtimes.com] (15.07.2011)
Überhaupt es scheint sich so etwas wie eine Weiterentwicklung von planaren Transistoren anzudeuten gegen 3D-Transistoren. Intel will ja ab 22nm weg von planaren Chipdesigns, während Samsung, GlobalFoundries und TSMC der flachen Machart die Treue halten ... noch.
"The next transistor: planar, fins, and SoI at 22nm" [EEtimes.com] (19.07.2011)
"More HKMG Hits The Market – Gate-First and Gate-Last" [Chipworks.com]
Es ist aber nicht so, dass nur Intel an dreidimensionalen Transistoren arbeitet - das zeigt schon die längere Zusammenarbeit mit faktisch allen Semis mit der europäischen IMEC.
"Intel, Arm, 3D FinFETs & mobile computing’s future"
Ach ja und Intel verlautbart im Jahr 2011 immer wieder, dass bestimmte Kleinstauflagen von High-Tech Chips gerne auch als Fremdauftrag gefertigt werden könnten, Tabula und Achronix wollen dort ihre FPGAs in 22nm dort beim x86-Giganten fertigen lassen. Zu ihren aktuellen goldenen Quartalszahlen gibt Intel einen Ausblick bis hin zu 7nm.
"Intel boosts capex, eyeing 7-nm node" [EEtimes.com] (2011)
"Intel picks up a second foundry customer, Tabula" [SemiAccurate.com] (18.04.2011)
MFG Bobo(2011) Martin Bobowsky
Stand derzeit ist 32nm bei GlobalFoundries, jedenfalls plumpsen nun AMDs erste Llanos vom Band. Intel hat 32nm schon länger seit dem Westmere Sechskerner im Programm und 22nm ist für den Ivi Bridge und Knights Ferry in der Vorbereitung. Allerdings wirds bei Intel mit 22nm doch erst 2012 werden, weil deswegen recht teure Umrüstungen anstehen.
28nm scheint bei TSMC wohl gegen Ende 2011/Anfang 2012 gut genug für die ersten GPUs von AMD, Nvidia und und die ersten FPGAs von Altera und Xilinx zu sein. Übrigens ist UMC offenbar doch noch gut genug für High-Tech Chips. TexasInstruments wählt für den OMAP 5 nicht Samsung, oder GlobalFoundries - nein es ist UMC!
"TI dissatisfied with Samsung's foundry efforts" [EEtimes.com] (07.04.2011)
RAM- und Flash-Technik scheint seit geraumer Zeit schon ein Stück vor der CPU-Fertigung die topaktuellen Knodes in den Fabs benutzen. Samsung scheint immerhin schon mit dem EDA-Spezialisten Synopsys erste ARM-Designs in 20nm in gate-last HKMG und gate-first HKMG auf die Wafer belichtet zu haben.
"Samsung Foundry tapes out 20-nm ARM chip" [EEtimes.com] (12.07.2011)
"Synopsys appoints director, tackles 20nm designs" [EEtimes.com] (15.07.2011)
Überhaupt es scheint sich so etwas wie eine Weiterentwicklung von planaren Transistoren anzudeuten gegen 3D-Transistoren. Intel will ja ab 22nm weg von planaren Chipdesigns, während Samsung, GlobalFoundries und TSMC der flachen Machart die Treue halten ... noch.
"The next transistor: planar, fins, and SoI at 22nm" [EEtimes.com] (19.07.2011)
"More HKMG Hits The Market – Gate-First and Gate-Last" [Chipworks.com]
Es ist aber nicht so, dass nur Intel an dreidimensionalen Transistoren arbeitet - das zeigt schon die längere Zusammenarbeit mit faktisch allen Semis mit der europäischen IMEC.
"Intel, Arm, 3D FinFETs & mobile computing’s future"
Ach ja und Intel verlautbart im Jahr 2011 immer wieder, dass bestimmte Kleinstauflagen von High-Tech Chips gerne auch als Fremdauftrag gefertigt werden könnten, Tabula und Achronix wollen dort ihre FPGAs in 22nm dort beim x86-Giganten fertigen lassen. Zu ihren aktuellen goldenen Quartalszahlen gibt Intel einen Ausblick bis hin zu 7nm.
"Intel boosts capex, eyeing 7-nm node" [EEtimes.com] (2011)
"Intel picks up a second foundry customer, Tabula" [SemiAccurate.com] (18.04.2011)
MFG Bobo(2011) Martin Bobowsky
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