В учебном пособии описаны основные типы полупроводниковых приборов, их принцип действия, производство и испытания. Приведены сведения о материалах, применяемых в полупроводниковом производстве, контроле их качества и требованиях к ним.
Второе издание значительно переработано, теоретические разделы написаны более доступно, пособие дополнено описанием нового оборудования и новых технологических методов, используемых при производстве полупроводниковых приборов.
Книга предназначена в качестве учебника для индивидуальной и бригадной подготовки рабочих основных профессий полупроводникового производства. Таблиц 29, иллюстраций 120, библиографий 14.
Со всеми предложениями и замечаниями просим обращаться по адресу; Москва, К-51, Неглинная ул., д. 29/14, издательство «Высшая школа».
ВВЕДЕНИЕ
В самом начале XX века выдающийся русский ученый А. С. Попов впервые в мире применил полупроводниковый кристалл для получения сигналов в радиотелеграфии. Но эти сигналы были недостаточно стабильны, а сами кристаллические детекторы обладали низкой чувствительностью. Поэтому вскоре они были полностью вытеснены вакуумными радиолампами. Однако работы по исследованию свойств точечных кристаллических детекторов продолжались, и в 20-х годах О. В. Лосев и его сотрудники создали кристаллические приборы, способные усиливать электрические колебания.
В 30-х годах группа советских ученых во главе с академиком
A. Ф. Иоффе начала систематическое исследование свойств-полупроводников. Вскоре советские ученые Б. В. Курчатов,
B. П. Жузе, В. М. Гохберг и М. С. Соминский опубликовал» работы, в которых показали, что величина и тип проводимости-полупроводниковых материалов определяются природой и концентрацией введенной в них примеси.
В 1937 г. А. Ф. Иоффе, А. В. Иоффе, Б. И. Давыдовым и Д. И. Блохинцевым была разработана теория выпрямления тока при контакте металла с полупроводниковым материалом.
В это время за рубежом подобные работы велись также широким фронтом. Известные физики Шотки, Мотт и Шокли провели большую работу по изучению процессов выпрямления на полупроводниках.
Однако вплоть до 40-х годов вакуумные лампы занимали главенствующее положение в радиотехнических схемах, так как они удовлетворяли всем предъявляемым требованиям. Появление радиолокационных устройств и значительное усложнение радиотехнических схем потребовало разработки малогабаритного надежного электронного оборудования, имеющего малую потребляемую мощность.
Только полупроводниковые приборы могли обеспечить выполнение этих требований. Поэтому к исследованиям возможностей полупроводниковых приборов и разработке технологических методов их производства было привлечено большое количество специалистов. И уже к 1953 г. советскими учеными были разработаны основные типы полупроводниковых диодов и транзисторов. Появляются все новые и новые полупроводниковые приборы,
ОГЛАВЛЕНИЕ
Стр.
Введение......................... 3
Глава первая. Основы физики полупроводниковых материалов..... 7
§ 1. Строение кристаллических веществ............. 7
§ 2. Строение атома..................... 9
§ 3. Энергетические уровни атома............... 11
§ 4. Энергетические зоны кристалла.............''.'.'. 12
§ 5. Электропроводность кристаллов............. . 13
§ 6. Электропроводность беспримесных полупроводников. . . . 17 § 1. Примесные полупроводники и их электропроводность. . . 19 § ур Зависимость электропроводности полупроводника от температуры.......................... 23
§ 9. Подвижность носителей заряда............... 24
§ 10. Рекомбинационные процессы в полупроводниковых материалах ........................... 25
§ 11. Структурные дефекты в кристаллах............ 26
, Глава вторая. Полупроводниковые материалы............. 29
§ $3? Основные свойства германия............... 29
§ 13? Металлургические методы, очистки германия....... 31
§ 14. Получение монокристаллов германия заданного удельного
—.сопротивления....................... 34
§ ДЩОсновные свойства кремния................ 35
§ /ТбЛПолучение кремния.................... 36
§ 412/Марки германия и кремния.............. . . 38
Глава третья. Контроль качества полупроводниковых материалов ... 40
§ 18. Назначение контроля.................... 40
§ ШЛ Определение типа проводимости.............. 41
§ ?0;| Измерение величины удельного сопротивления....... 43
§ 21. Измерение времени жизни неосновных носителей заряда . . 47
§ 22. Выявление дислокаций.................. 51
Глава четвертая. Принцип действия полупроводниковых приборов ... 54
) Образование р—п переходов ............... 54
^Прохождение тока через р—п переход.......... 58
J-Емкоеть р—га перехода.................. 59
Пробой р—га перехода................... 60
J Выпрямительный диод................... 62
Стабилитрон..................... . • 65
29. Импульсный диод..................... 68
30. Варикап.......................... 72
§ 31. Туннельный диод..................... 76
§ 32. Принцип действия транзистора.............. 81
§ 33. Управляемый диод..................... 94
286
Стр. ГлаЬа пятая. Механическая обработка полупроводниковых материалов 97
Ч„У § 34. Абразивные материалы...............• • • • 97
§ 35. Наклейка пластин и слитков германия и кремния..... 100
§ (^р Резка полупроводниковых материалов...........ЮЗ
§ Зл Основы техники ультразвука и его применение......ПО
§ 38. Шлифовка и полировка германия и кремния.......ИЗ
§ 39. Сортировка пластин и кристаллов............120
Глава шестая. Химическая обработка полупроводниковых материалов 124
§ 40. Травители для германия и кремния......,....,,. . 124
§ 41. Химическая обработка германия............. 125
г § СШ Химическая обработка кремния............... 126
§ 43. Электрохимическое травление полупроводниковых материалов............................ 128
§ 44. Технология травления ................... 129
§ 45. Получение меза-структур................. 131
§
Глава седьмая. Методы создания р—п переходов и невыпрямляющих
контактов.......................137
§ 48, Сплавление......................•. . 137
§ ЧЙ? Диффузионный метод получения р—п переходов. .... . 151
§ (йУОкисление кремния......................159
(jjTOOy Пленарная технология на кремнии и германии. .... . 162
§; (52^ Эпитаксиальное осаждение пленок полупроводниковых ма-• териалов........................ . 164
Глава восьмая. Оборудование, применяемое для изготовления р—п переходов и невыпрямляющих контактов........168
§ 54 Вакуумное и вакуумно-термическое оборудование. ... . 169
• § (бу1 Газовое термическое оборудование............175
§ 55. Оборудование для термообработки на воздухе......180
Глав» девятая. Защита р—п переходов.............. . .182
§ 56,1 Назначение и выбор защитного покрытия.........182
§ 3?. Лакировка....................... . . 183
§ 58. Силанирование................... . 185
§ 59. Окисление.......................... 186
§ 60. Защита влагопоглотителями................188
Глава десятая. Сборка полупроводниковых приборов.........190
61. Пайка...........................190
(§ 62. Точечная электросварка.................. 194
"^ .63. Импульсная сварка...................,196
§ б|. Термокомпрессия.....................197
§ 65. Холодная сварка......................199
§ 66. Корпуса полупроводниковых приборов...........200
§ 67. Контроль герметичности корпусов.............203
Глава одиннадцатая. Технология изготовления полупроводниковых при-
,- боров..................... . 205
§ 68. Классификация полупроводниковых приборов.........205
§ 69. Технология изготовления сплавного кремниевого дцода . . 207 § 70. Технология изготовления кремниевого меза-дяффузионного
диода............................210
287
Стр.
§ 7J. Сплавно-диффузионный метод изготовления транзисторов . 212 § \Jl) Эпитаксиально-планарная технология изготовления кремние-
'" вых транзисторов......................214
§ 73. Меза-планарная технология изготовления германиевых транзисторов........................216
Глава двенадцатая. Испытания полупроводниковых приборов .... 219
§ 74. Категории испытаний...................219
§ 75. Измерение параметров диодов................221
§ 76. Измерение основных параметров транзисторов......224
§ 77. Измерение параметров стабилитрона............226
§ 78. Измерение параметров туннельного диода.........227
§ 79. Измерение параметров управляемых диодов (тиристоров) 227
§ 80. Испытания на теплоустойчивость.............229
§ 81. Испытания на холодоустойчивость............229
§ 82. Испытания на устойчивость к термоциклам.......230
§ 83. Испытания на вибропрочность...............231
§ 84. Испытания на ударопрочность...............231
§ 85. Испытания на влагостойкость...............231
§ 86. Испытания на отсутствие коротких замыканий и обрывов 232
§ 87. Испытания на стабильность электрических параметров во
времени............................232
§ 88. Испытания на срок службы................232
Глава тринадцатая. Заготовительные операции при производстве полупроводниковых приборов .......... 235
§ 89. Основные технологические методы изготовления фотошаблонов..............................235
§ 90. Заготовка сплавов и полуфабрикатов...........237
§ 91. Спаи металла со стеклом.................238
§ 92. Гальванические работы..................241
Глава четырнадцатая. Методы получения технологических сред .... 248
§ 93. Методы получения и контроля вакуума.......... 248
§ 94. Газы и методы их очистки................ 254
§ 95. Получение и контроль деионпзованной воды........256
Глава пятнадцатая. Материалы, используемые для получения р—п переходов и невыпрямляющих контактов......260
§ 96. Акцепторные элементы...................260
§ 97. Донорные элементы.....................263
§ 98. Основные металлы для электродных сплавов и припоев . . 264
§ 99. Интерметаллические соединения типа А ПВ v......266
§ 100. Карбид кремния.......................267
§ 101. Основные материалы для деталей конструктивного оформления приборов.......................268
Глава шестнадцатая. Технологические материалы...........272
§ 102. Газы.......................... . 272
§ 103. Тугоплавкие металлы....................273
§ 104. Стекло..........................275
§ 105. Керамика.........................276
§ 106. Кварц...........................277
§ 107. Графит...........................278
§ 108. Органическое стекло....................279 *«
§ 109. Полиэтилен.........................280
§ ПО. Фторопласт.........,...............282
288
Цена: 150руб.
