С. М. Павлов
ОСНОВИ МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ
Міністерство освіти і науки України Вінницький національний технічний університет
С. М. Павлов
ОСНОВИ МІКРОЕЛЕКТРОНІКИ
Навчальний посібник
Вінниця
ВНТУ
2010
1
УДК 621.382 ББК 33.852я73
П12
Рекомендовано до друку Вченою радою Вінницького національного технічного університету Міністерства освіти і науки України (протокол №3 від 30.10.2008р.)
Рецензенти:
В. С. Осадчук, доктор технічних наук, професор В. М. Дубовий, доктор технічних наук, професор О. В. Грабчак, кандидат технічних наук, доцент
Павлов, С. М.
П12 Основи мікроелектроніки : навчальний посібник / С. М. Павлов.
–Вінниця : ВНТУ, 2010. – 224с.
Внавчальному посібнику викладені основні принципи і напрямки розвитку мікроелектроніки; проведена класифікація виробів мікроелектроніки і їх загальна характеристика; описані фізико-хімічні основи і технологія виготовлення напівпровідникових і гібридних ІМС.
УДК 21.382 ББК 33.852я73
© С. Павлов, 2010
2
|
ЗМІСТ |
|
Вступ..................................................................................................................... |
|
5 |
1 Основні положення і напрямки розвитку мікроелектроніки |
....................... 7 |
|
1.1. Етапи розвитку електроніки.............................................................. |
7 |
|
1.2 |
Основні положення і принципи мікроелектроніки ......................... |
8 |
1.3 |
Нові напрямки розвитку мікроелектроніки.................................... |
10 |
2 Структура і фізико-механічні властивості твердих тіл.............................. |
21 |
|
2.1 |
Кристалізація і склування ................................................................ |
21 |
2.2. Рідкі кристали................................................................................... |
25 |
|
2.3 |
Структура ідеальних кристалів........................................................ |
28 |
3 Елементи квантової механіки і фізичної статистики ................................. |
32 |
|
3.1 |
Корпускулярно-хвильовий дуалізм................................................. |
32 |
3.2 |
Спін електрона................................................................................... |
33 |
3.3 |
Симетрія, вродженість...................................................................... |
34 |
4 Теплові властивості твердих тіл................................................................... |
35 |
|
4.1 |
Поняття про нормальні коливання граток...................................... |
35 |
4.2 |
Поняття про фотони.......................................................................... |
39 |
4.3 |
Теплоємність твердих тіл................................................................. |
40 |
4.4 |
Теплове розширення твердих тіл .................................................... |
43 |
4.5 |
Теплопровідність твердих тіл.......................................................... |
44 |
5 Електропровідність твердих тіл ................................................................... |
48 |
|
5.1 |
Природа електричної провідності твердих тіл............................... |
48 |
5.2 |
Явище надпровідності...................................................................... |
53 |
6 Контактні і поверхневі явища....................................................................... |
59 |
|
6.1 |
Робота виходу.................................................................................... |
59 |
6.2 |
Термоелектронна емісія ................................................................... |
61 |
6.3 |
Контактна різниця потенціалів........................................................ |
64 |
6.4 |
Електронно-дірковий перехід. Методи отримання |
|
р-п переходу....................................................................................................... |
66 |
|
6.5 |
Рівноважний стан р-п- переходу...................................................... |
67 |
6.6 Випрямні властивості р-п-переходу ........................................... |
71 |
|
6.7 Імпульсні і високочастотні властивості р-п-переходу..................... |
77 |
|
6.8 Пробій р-п-переходу ..................................................................... |
84 |
|
7 Термоелектричні і гальваномагнітні явища................................................ |
86 |
|
7.1 Термоелектрорушійна сила ........................................................... |
86 |
|
7.2 Ефект Пельтьє................................................................................... |
93 |
|
7.3 Ефект Холла...................................................................................... |
95 |
|
7.4 Ефект Еттінгсгаузена....................................................................... |
97 |
|
8 Оптичні і фотоелектричні явища в напівпровідниках............................ |
99 |
|
8.1 Поглинання світла............................................................................. |
99 |
|
8.2 Фотопровідність напівпровідників................................................ |
103 |
|
|
3 |
|
8.3 Фотоелектричні явища в р-п-переході....................................... |
107 |
|
8.4 Випромінювальна рекомбінація в напівпровідниках, |
|
|
світлодіодах...................................................................................................... |
110 |
|
8.5 |
Когерентне випромінювання. Квантові підсилювачі |
|
і генератори...................................................................................................... |
112 |
|
8.6 Поняття про голографію ............................................................ |
118 |
|
9 Технологічні основи напівпровідникової мікроелектроніки.................... |
121 |
|
9.1 |
Загальні відомості............................................................................ |
121 |
9.2 |
Отримання шарів оксиду і нітриду кремнію ............................... |
122 |
9.3 |
Літографія........................................................................................ |
125 |
9.4 |
Легування напівпровідників дифузією ........................................ |
134 |
9.5 |
Іонне легування напівпровідників................................................. |
140 |
9.6 |
Епітаксійне нарощування напівпровідникових шарів.................. |
143 |
9.7 Виготовлення елементів біполярних ІМС ................................... |
145 |
|
9.8 |
Виготовлення елементів МДН ІМС.............................................. |
150 |
Література ........................................................................................................ |
154 |
|
Додаток А......................................................................................................... |
155 |
|
Глосарій |
............................................................................................................ |
219 |
4