Halbleitertechnologie

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.

Autorentext

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

Klappentext

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.

Inhalt

1. Technische Herstellung von Silizium und Galliumarsenid.- 1.1. Silizium.- 1.2. Galliumarsenid (GaAs).- 2. Reinigung beim Erstarren einer Schmelze.- 2.1. Phasendiagramme binärer Systeme.- 2.2. Einfache Erstarrung.- 2.3. Zonenerstarrung.- 2.4. Ausführungsformen des Zonenschmelzens.- 3. Methoden der Einkristall-Herstellung.- 3.1. Wachstum aus der Schmelze.- 3.2. Wachstum aus der Lösung.- 3.3. Wachstum aus der Gasphase.- 4. Kristallbearbeitung.- 4.1. Sägen.- 4.2. Oberflächenbehandlung.- 5. Herstellung von pn-Übergängen und Leitfähigkeitsprofilen.- 5.1. Übersicht.- 5.2. Legierungsverfahren.- 5.3. Diffusionsverfahren.- 5.4. Epitaxieverfahren.- 5.5. Ionenimplantation.- 5.6. Charakterisierung von Übergängen und Profilen.- 6. Planartechnologie.- 6.1. Übersicht.- 6.2. Herstellung von Isolatorschichten.- 6.3. Ätzung der Isolatorschichten.- 6.4. Photolack-Technik.- 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.- 7.3. Kontakte auf GaAs.- 7.4. Montage und Kontaktierung.- 8. Fertigungsbeispiele.- 8.1. Planartransistor.- 8.2. Feldeffekt-Transistoren (FET).- 8.3. Widerstände.- 8.4. 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.