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1991 | Buch

Der ideale Einkristall Kapitel lesen Erstes Kapitel lesen

Halbleiter-Technologie

verfasst von: Dr.-Ing. Ingolf Ruge, Dr.-Ing. Hermann Mader

Verlag: Springer Berlin Heidelberg

Buchreihe : Halbleiter-Elektronik

Enthalten in: Professional Book Archive

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Über dieses Buch

Aus den Besprechungen: "Der Autor wendet sich mit diesem Buch an Leser, die Halbleiterkomponenten herstellen wollen. Er versucht einen Mittelweg zu nehmen, indem er sich auf grundlegende Theorien abstützt, aber auch technologische Prozesse beschreibt. Auch Schwierigkeiten, die entstehen, wenn neu entwickelte Technologien in die Produktion übergeführt werden müssen, verschweigt er nicht. ..." #PTT Bulletin technique/Technische Mitteilungen# "... Dem Autor dieses Buches ist es gelungen, sowohl die grundlegenden Theorien als auch die technologischen Prozesse und Verfahren in einer lebendigen und eindrucksvollen Art zu behandeln. Das Buch wird viele Freunde finden." #Elin-Zeitschrift# "Das Buch schließt eine Lücke in der deutschsprachigen Literatur, die von Lehrenden und Lernenden und sicher auch von Praktikern stark empfunden wurde. Der Versuch des Verfassers, sich bei der Beschreibung der technologischen Prozesse nicht in Einzelheiten zu verlieren, vielmehr das Grundsätzliche herauszustellen und auch theoretisch abzustützen, darf als geglückt bezeichnet werden..." #AEU Archiv für Elektronik und Übertragungstechnik#

Inhaltsverzeichnis

Frontmatter
1. Der ideale Einkristall
Zusammenfassung
Bei einkristallinen Festkörpern haben die Atome längs einer Richtung einen charakteristischen, stets gleichen Abstand voneinander, bei Einkristallen ist im Prinzip diese Ordnung über unendlich viele Atomabstände erhalten. Einkristalle werden mit einem dreidimensionalen Gitter, einem sog. Raumgitter, beschrieben, wobei die den Einkristall bildenden Atome, Ionen oder Moleküle entlang einer Koordinatenachse in einer periodischen Anordnung Punkte, die sog. Gitterpunkte, besetzen. Die Abstände zwischen diesen regelmäßig angeordneten Atomen werden als Gitterperiode oder Gitterabstand (Gitterkonstante) bezeichnet.
Ingolf Ruge, Hermann Mader
2. Der reale Kristall
Zusammenfassung
Es ist technisch unmöglich, Einkristalle mit dem vorher geschilderten regelmäßigen Aufbau zu erzeugen, vielmehr sind alle Kristalle in ihrem Aufbau unvollkommen und besitzen bezüglich der erwähnten Regelmäßigkeit Fehler (Defekte)1.
Ingolf Ruge, Hermann Mader
3. Herstellung von Einkristallen
Zusammenfassung
Bei der Fertigung von Halbleiterbauelementen findet in überwiegendem Maße einkristallines Halbleitermaterial als Ausgangsmaterial Verwendung. Die Vielzahl der heute verwendeten Halbleiterbauelemente mit den verschiedenartigen physikalischen Effekten, die diesen Bauelementen zugrundeliegen, erfordert entsprechend verschiedenartige Verfahren zur Herstellung von Einkristallen oder einkristallinen Schichten.
Ingolf Ruge, Hermann Mader
4. Dotiertechnologien
Zusammenfassung
Unter Dotierung versteht man eine Beimengung bestimmter Stoffe zu einer vorgegebenen Substanz. Dabei kann die Substanz einen geordneten (kristallinen) Aufbau besitzen oder einen ungeordneten (z.B. amorphen); sie kann aus nur einem Element aufgebaut sein oder aus mehreren.
Ingolf Ruge, Hermann Mader
5. Der Metall-Halbleiter-Kontakt
Zusammenfassung
Nachfolgend werden zunächst physikalische Eigenschaften von Metall-Halbleiter-Übergängen beschrieben, daran anschließend Hinweise zu ihrer technologischen Herstellung gegeben.1 Metall-Halbleiter-Übergänge treten zum einen bei der Kontaktierung von Bauelementen (vorwiegend polungsunabhängige Kontakte) auf; zum anderen werden Metall-Halbleiter-Übergänge als eigenständige Bauelemente verwendet (z.B. in Form von Schottky-Dioden, Schottky-Impatt-Dioden).
Ingolf Ruge, Hermann Mader
6. Meßverfahren zur Ermittlung von Halbleiterparametern
Zusammenfassung
Nachfolgend sollen einige Meßverfahren zur Ermittlung elektrischer und physikalischer Halbleiterparameter angegeben werden. Anwendung findet die Halbleitermeßtechnik bei der Herstellung von Halbleiterbauelementen prinzipiell zur Verbesserung und Überwachung der Kristallherstellung und Kennzeichnung des Grundmaterials durch Angabe des Leitungstyps, der Leitfähigkeit und anderer elektrischer Parameter, sowie zur Überwachung der Veränderungen im Material infolge technologischer Prozesse, z.B.zusätzliche Dotierung zur Herstellung von pn-Übergängen, und Optimierung dieser Prozesse.
Ingolf Ruge, Hermann Mader
7. Kristallvorbereitung
Zusammenfassung
Die Kristallvorbereitung umfaßt alle Bearbeitungsschritte, die erforderlich sind, um aus Einkristallrohlingen gebrauchsfertige Kristallscheiben zu erhalten, wie sie die Planartechnik z.B. benötigt. Mit Ausnahme von dendritisch gezogenem “Web”-Material1 (hier ist nur Ritzen und Brechen nötig), sind dazu folgende Arbeitsgänge auszuführen:
  • Bestimmung der Eigenschaften des Einkristallrohlings wie z.B. spezifischer Widerstand, Gehalt an Verunreinigungen, Perfektion des Kristalls sowie Größe und Gewicht,
  • Abschleifen des Einkristallrohlings auf den gewünschten Scheibendurchmesser,
  • Anschleifen von einem oder mehreren “Flats” entlang des Siliziumstabes zur Kennzeichnung der Kristallorientierung (Abb.7.1),
  • Sägen der Halbleiterscheiben in der gewünschten Kristallrichtung,
  • Kennzeichnung der Halbleiterscheiben durch einen Identifikatonscode, meist mittels Laserstrahl,
  • Läppen und Schleifen der Halbleiterscheiben, um eine ebene Fläche zu erzielen und die Scheibendicke einzustellen,
  • Verrundung der Scheibenkanten, damit weniger Partikel von den Rändern absplittern und an den Kanten bei Schichtabscheidungen Überhöhungen verringert werden,
  • chemische oder elektrochemische Ätzung der Oberfläche zur Beseitigung von Verunreinigungen und Kristalldefekten,
  • chemisch-mechanisches Polieren, um eine plane und spiegelnde Oberfläche zu erhalten,
  • Reinigung der Kristalloberfläche unmittelbar vor dem nächsten Bearbeitungsschritt (z.B. Oxidation).
Ingolf Ruge, Hermann Mader
8. Technologie Integrierter Schaltungen
Zusammenfassung
Unter einer Integrierten Schaltung versteht man eine komplette elektronische Schaltung auf einem einkristallinen Halbleiterplättchen. Der am häufigsten verwendete Halbleiter ist Silizium. Daneben wird für spezielle Anwendungen auch GaAs eingesetzt. Seit der Erfindung der Integrierten Schaltung Ende der Fünfziger-Jahre erlebte diese Technik eine in der Geschichte beispiellose Entwicklung.
Ingolf Ruge, Hermann Mader
9. Gehäuse- und Montagetechnik
Zusammenfassung
Nach der Prozessierung der Halbleiterscheiben (vgl.Abschn.8) werden die einzelnen rechteckförmigen Integrierten Schaltungen (Chips) getestet und anschließend herausgesägt. Die Chips (Abb.9.1 zeigt einen Siliziumchip, der eine Integrierte Schaltung enthält) können nur selten in dieser Form vom Anwender in Systeme wie z.B. Leiterplatten eingebaut werden. Dies liegt u.a. daran, daß eine geringfügige mechanische Beanspruchung das aus der dünnen (ca. 1 μm dicken) Aluminiumschicht bestehende Leiterbahnmuster zerstören würde; außerdem würde die umgebende Atmosphäre diese korrodieren lassen. Auch können bei ungeschütztem Einbau Verunreinigungen der Oberfläche durch Ionen die Eigenschaften der Bauelemente verändern. Es ist daher erforderlich, die Chips in Gehäuse einzubauen, die vor allem
  • die Handhabung beim Einbau in Systeme wie Leiterplatten erlauben,
  • einen ausreichenden mechanischen Schutz gewähren,
  • genügend Schutz vor Verunreinigungen aus der Umgebung und chemischem Abgriff durch Stoffe aus der Umgebung (wie Feuchtigkeit, korrodierende Stoffe, die auch in der Luft vorhanden sind, usw.) bieten.
Ingolf Ruge, Hermann Mader
10. Mikromechanik
Zusammenfassung
In der Mikromechanik werden Methoden und Materialien der Halbleitertechnologie angewandt, um Komponenten und Bauteile, die nicht unmittelbar der Mikroelektronik zuzurechnen sind, herzustellen. Dabei wird insbesondere die sehr weit entwickelte Siliziumtechnologie genutzt, die sich u.a. durch hohe Integrationsdichte, hohen Grad an Strukturfeinheit und kostengünstige Fertigung auszeichnet.
Ingolf Ruge, Hermann Mader
Anhang
Ingolf Ruge, Hermann Mader
Backmatter
Metadaten
Titel
Halbleiter-Technologie
verfasst von
Dr.-Ing. Ingolf Ruge
Dr.-Ing. Hermann Mader
Copyright-Jahr
1991
Verlag
Springer Berlin Heidelberg
Electronic ISBN
978-3-642-58235-6
Print ISBN
978-3-540-53873-8
DOI
https://doi.org/10.1007/978-3-642-58235-6