Halbleitertechnologie

ISBN-13: 9783519100546 / Niemiecki / Miękka / 1981 / 135 str.

Wolfgang Harth; J. Freyer

Opis

Das vorliegende Studienskriptum "Halbleitertechnologie" sol1 das physika lische, chemische und technische RUstzeug vermitteln, das bei der Her stellung diskreter und integrierter Halbleiterbauelemente notwendig ist. Das Buch ist aus den Unterlagen zu einer einsemestrigen Vorlesung glei chen Titels entstanden, die fUr Studierende der Elektrotechnik im 6. Se mester, insbesondere der Hochfrequenztechnik, der Elektronik und der Elektrophysik, an der Technischen Universitat Braunschweig gehalten wird. Zum Verstandnis dieses Skriptums wird yom Leser nur die Kenntnis der ele mentaren Grundlagen der Halbleiterphysik und der Werkstoffkunde vorausge setzt. Somit konnen alle Studierenden der Elektrotechnik und Physik den Inhalt des Buches auch im Selbststudiurn verstehen. Ausgehend von der Darstellung und Reinigung der Halbleiterausgangsrnateri alien und den Methoden der Einkristallherstellung wird insbesondere den verschiedenen fUr die Bauelementherstellung wichtigen Prozessen, wie bei spielsweise Diffusion, Epitaxie, Oberflachenbehandlung und -passivierung, ein breiterer Raurn egeben. Anhand von ausgewahlten Fertigungsbeispielen wird schlieBlich das Zusammenwirken der verschiedenen Verfahrenstechniken bis zurn fertigen Bauelernent erlautert. Urn den Rahmen des Studienskripturns und der Vorlesung nicht zu sprengen, wurde auf tiefergreifende BezUge der Halbleitertechnologie zur Fest korperphysik verzichtet. (WeiterfUhrende BUcher sind in der Einleitung angegeben.) Besonderer Wert wurde auf eine praxisbezogene Darstellung gelegt. Das Studienskripturn enthalt deshalb detail1ierte Angaben bezUglich bewahrter Halbleiter-Praparationsrnethoden sowie zahlreiche Kurven und Tabellen. 6 An der Vorbereitung der diesem Skriptum zugrunde liegenden Vorlesung haben die Herren Dipl.-Phys. U. GUnther und Dipl.-Ing. J. Freyer mitge wirkt. Die kritische Durchsicht des Manuskriptes besorgten die Herren Dipl.-Ing. J. Freyer. Dipl.-Phys. D. Ullrich und cand.-phys. H. Probst.

Spis treści

1. Technische Herstellung von Silizium und Galliumarsenid.- 1.1. Silizium.- 1.1.1. Rohherstellung von Si.- 1.1.2. Chemische Vorreinigung von Si.- 1.1.3. Zersetzung der Si-Verbindungen.- 1.2. Galliumarsenid (GaAs).- 1.2.1. Reinigung der Ausgangsmaterialien.- 1.2.2. Synthese und Kristallisation.- 2. Reinigung beim Erstarren einer Schmelze.- 2.1. Phasendiagramme binärer Systeme.- 2.2. Einfache Erstarrung.- 2.3. Zonenerstarrung.- 2.4. Ausführungsformen des Zonenschmelzens.- 2.4.1. Germanium.- 2.4.2. Silizium.- 2.4.3. Galliumarsenid.- 3. Methoden der Einkristall-Herstellung.- 3.1. Wachstum aus der Schmelze.- 3.1.1. Ziehen aus der Schmelze.- 3.1.1.1. Tiegelziehen (Czochralski-Verfahren).- 3.1.1.2. Tiegelfreies Zonenziehen.- 3.1.1.3. Herstellung von versetzungsfreien Halbleitern.- 3.1.1.4. Dotierung.- 3.2. Wachstum aus der Lösung.- 3.2.1. GaAs-Epitaxie aus der flüssigen Phase.- 3.3. Wachstum aus der Gasphase.- 3.3.1. Silizium-Epitaxie aus der Gasphase.- 3.3.2. GaAs-Epitaxie aus der Gasphase (Effer).- 3.3.3. Molekularstrahl-Epitaxie.- 4. Kristallbearbeitung.- 4.1. Sägen.- 4.1.1. Kreissägen.- 4.1.2. Drahtsägen.- 4.2. Oberflächenbehandlung.- 4.2.1. Schleifen.- 4.2.2. Läppen.- 4.2.3. Mechanisches Polieren.- 4.2.4. Reinigung.- 4.2.4.1. Reinigung von Si.- 4.2.4.2. Reinigung von GaAs.- 4.2.5. Ätzen.- 4.2.5.1. Politurätzen.- 4.2.5.2. Strukturätzen.- 5. Herstellung von pn-Übergängen und Leitfähigkeitsprofilen.- 5.1. Übersicht.- 5.2. Legierungsverfahren.- 5.3. Diffusionsverfahren.- 5.3.1. Diffusionstheorie.- 5.3.2. Diffusionskonstante.- 5.3.3. Diffusionsanordnungen.- 5.3.4. Abweichungen von der einfachen Diffusionstheorie.- 5.3.4.1. Zweidimensionale Diffusion.- 5.3.4.2. Feldunterstützte Diffusion.- 5.3.4.3. Einfluß mechanischer Spannungen im Gitter auf die Diffusion (“emitterpush”-Effekt).- 5.4. Epitaxieverfahren.- 5.5. Ionenimplantation.- 5.6. Charakterisierung von Übergängen und Profilen.- 5.6.1. Bestimmung der Lage des Überganges.- 5.6.2. Auswertung der Profile.- 5.6.2.1. Rechnerische Methode beim pn-Übergang.- 5.6.2.2. Radioaktive Methode.- 5.6.2.3. Vierspitzen-Methode.- 5.6.2.4. Kapazitäts-Methode.- 5.6.3. Beispiele für Profile.- 5.6.3.1. pn-Übergänge.- 5.6.3.2. Lawinenlaufzeit-Diode.- 5.6.3.3. Doppeldiffundierter npn-Transistor.- 5.6.3.4 Gunn-Element.- 6. Planartechnologie.- 6.1. Übersicht.- 6.2. Herstellung von Isolatorschichten.- 6.2.1. Herstellung von SiO2-Schichten.- 6.2.1.1. Thermische Oxydation von Si.- 6.2.1.2. TEOS-Verfahren.- 6.2.2. Herstellung von Si3N4-Schichten.- 6.2.3. Herstellung von Al2O3-Schichten.- 6.3. Ätzung der Isolatorschichten.- 6.4. Photolack-Technik.- 6.4.1. Photolack-Prozeß.- 6.4.2. Photomasken-Herstellung.- 6.5. Ausbeute bei integrierten Schaltungen.- 7. Kontakte, Montage und Kontaktierung.- 7.1. Ohmsche und sperrende Metall-Halbleiter — und Halbleiter-Halbleiter-Übergänge.- 7.2. Kontakte auf Silizium.- 7.2.1. Ohmsche Kontakte.- 7.2.2. Sperrende Kontakte.- 7.3. Kontakte auf GaAs.- 7.3.1. Ohmsche Kontakte.- 7.3.2. Sperrende Kontakte.- 7.4. Montage und Kontaktierung.- 7.4.1. Montage.- 7.4.2. Kontaktierung.- 7.4.2.1. Schneidenkontaktierung.- 7.4.2.2. Nagelkonfknntaktierung.- 8. Fertigungsbeispiele.- 8.1. Planartransistor.- 8.2. Feldeffekt-Transistoren (FET).- 8.2.1. Sperrschicht-FET (JFET).- 8.2.2. MESFET.- 8.2.3. MOSFET.- 8.3. Widerstände.- 8.3.1. Dünnfilm-Widerstände.- 8.3.2. Diffundierte Widerstände.- 8.4. Kondensatoren.- 8.4.1. Dünnfilm-Kondensatoren.- 8.4.2. Verarmungsschicht-Kondensatoren.- 9. Anhang.- 9.1. Zusammenstellung wichtiger physikalischer Daten einiger Halbleiter.- 9.2. Kristallstruktur.- 9.3. Störstellenniveaus in Si und GaAs.- 9.4. Einige Eigenschaften von pn-Übergängen.- 9.5. Lawinendurchbruch am pn-Übergang.- 9.6 Physikalische Konstanten.- Liste der wichtigsten Formelzeichen.

O autorze

Prof. Dr. Wolfgang Harth
Technische Universität München
Unter Mitwirkung von
J. Freyer
München