Развитие технологии материалов микроэлектроники происходит так стремительно, что технологические процессы и соответствующее оборудование быстро устаревают, поэтому
основное внимание в настоящем пособии уделено методам, позволяющим управлять зависимостью состав – структура – свойства кристаллов полупроводниковых материалов. <...> В настоящей работе кратко изложены технологии полупроводниковых материалов в виде объемных монокристаллов, подложек и эпитаксиальных структур, не содержащих р–n-переходов, металлических
или диэлектрических слоев, а также основные существующие методы
их очистки от примесных компонентов. <...> Выращивание монокристаллов полупроводников осуществляют с целью получения материала с контролируемыми и воспроизводимыми
свойствами, которые зависят от природы и концентрации примесей,
присутствующих в решетке кристалла. <...> 3) рост из паровой фазы, когда она состоит из атомов или молекул
элементов, образующих кристалл или из различных химических соединений атомов, образующих кристалл. <...> Под кристаллизацией из расплавов понимается кристаллизация, когда состав расплава не отличается или незначительно отличается от
состава кристаллизующейся фазы. <...> Все технологические методы выращивания монокристаллов из
расплавов можно разделить на две группы: <...> Общим для этих методов является то, что во всех случаях направленная кристаллизация
обеспечивается созданием и поддержанием температурного градиента
и механическим перемещением границы раздела кристалл – расплав
через зону температурного градиента. <...> Тигельные методы
Направленная кристаллизация в тигле или лодочке
При наиболее старом, но еще широко используемом методе Бриджмена расплав и растущий кристалл находится или в тигле (рис. <...> Дальнейшее охлаждение проводят так, чтобы изотермическая поверхность, близкая к
точке плавления вещества, перемещалась от конца тигля вверх через
весь расплав. <...> Тигельные методы выращивания монокристаллов <...>
Основы_технологии_материалов_микроэлектроники.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
А.В. КАМЕНСКАЯ
ОСНОВЫ
ТЕХНОЛОГИИ МАТЕРИАЛОВ
МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ
Учебно-методическое пособие
НОВОСИБИРСК
2010
Стр.1
УДК 621.38.002.3(075.8)
К 181
Рецензенты: доц. каф. КТРС, канд. техн. наук С.В. Дорогой,
доц. каф. ППиМЭ, канд. техн. наук В.А. Илюшин
Работа подготовлена на кафеде
полупроводниковых приборов и микроэлектроники
для студентов III и IV курсов дневной и заочной форм обучения
и утверждена Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебно-методического пособия
Каменская А.В.
К 181 Основы технологии материалов микроэлектроники: учеб.метод.
пособие / А.В. Каменская. – Новосибирск : Изд-во НГТУ,
2010. – 96 с.
ISBN 978-5-7782-1420-0
В пособии кратко изложены основные представления о технологических
методах и процессах, используемых в производстве основных
материалов микроэлектроники. Рассмотрены физические явления и
равновесные закономерности, лежащие в основе управления фазовыми
и химическими превращениями веществ.
Адресовано студентам дневной и заочной форм обучения направлений:
210100 «Электроника и микроэлектроника», 210600 – «Нанотехнология»
специальностей: 210104 – «Микроэлектроника и твердотельная
электроника, 210108 – «Микросистемная техника».
УДК 621.38.002.3(075.8)
ISBN 978-5-7782-1420-0
© Каменская А.В., 2010
© Новосибирский государственный
технический университет, 2010
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предисловие ...................................................................................................
1. Технологические методы выращивания монокристаллов полупроводников
из расплавов ..............................................................................
1.1. Тигельные методы ..............................................................................
1.2. Бестигельные методы .........................................................................
2. Распределение примесей в процессах направленной кристаллизации .
2.1. Равновесный коэффициент распределения ......................................
2.2. Распределение примесей в кристаллах, полученных методами
направленной кристаллизации .........................................................
2.3. Методы получения однородно легированных слитков...................
3. Выращивание кристаллов из растворов ...................................................
3.1. Метод испарения летучего растворителя .........................................
3.2. Метод повышения концентрации летучего компонента в растворе
.........................................................................................................
3.3. Направленная кристаллизация пересыщенных растворов-расплавов
.......................................................................................................
3.4. Метод градиентной зонной плавки ...................................................
4. Выращивание монокристаллов из паровой фазы ....................................
4.1. Метод конденсации паров компонентов ..........................................
4.2. Метод диссоциации или восстановления газообразных соединений
......................................................................................................
4.3. Метод реакций переноса ....................................................................
4.4. Метод переноса в потоке ...................................................................
5. Методы очистки материалов.....................................................................
5.1. Очистка материалов вакуумной обработкой ...................................
5.2. Очистка материалов методами направленной кристаллизации .....
5.3. Очистка материалов методами зонной плавки ................................
6. Очистка поверхности подложек ...............................................................
94
3
4
5
11
13
14
19
21
24
25
26
27
28
29
29
31
31
32
34
34
38
39
41
Стр.94
7. Технология и свойства простых полупроводников ................................
7.1. Получение и свойства кремния .........................................................
7.2 Получение и свойства германия.........................................................
8. Технология и свойства некоторых полупроводниковых соединений
А3В5.....................................................................................................
8.1. Антимонид индия ...............................................................................
8.2. Арсенид галлия ...................................................................................
9. Эпитаксиальные пленки арсенида галлия ...............................................
10. Свойства и методы получения соединений А2В6 ..................................
11. Твердые растворы полупроводников .....................................................
11.1. Твердые растворы на основе соединений А3В5 .............................
11.2. Твердые растворы на основе соединений А2В6 кадмий-ртутьтеллур
...............................................................................................
Литература ......................................................................................................
48
48
57
61
62
64
68
74
81
84
88
93
95
Стр.95