Введение

Физические исследования полупроводников были начаты в XIX в., однако возникновение полупроводниковой технологии обязано появлению транзистора (от англ. transresistan.ee — переходное сопротивление). Германиевый транзистор с точечными переходами был изобретен 23 декабря 1947 г. В 1950 г. методом выращивания слитка германия из расплава был изготовлен первый плоскостной транзистор с р-п-р-структурой. Тогда же начал развиваться меТбд сплавления и в 1953 г. были изготовлены германиевые сплавные транзисторы с относительно тонкой (около 5 мкм) базой, получаемой локальным струйным электролитическим травлением пластин германия.

Преобладание германия на первом этапе развития полупроводникового приборостроения было обусловлено тем, что его монокристаллы получить проще, чем монокристаллы кремния, поскольку при этом не требовались высокотемпературное оборудование и глубокая очистка. В 1954 г. появились первые кремниевые транзисторы с выращенным p-n-переходом. В последующие годы интенсивно разрабатывался метод диффузии, и в 1958 г. были изготовлены диффузионные транзисторы с мезаструктурой, названной так потому, что поперечное сечение мезаструктуры напоминает плоскогорье (от исп. mesa — плато). Метод диффузии выгодно отличался от методов сплавления и выращивания слитка тем, что позволял на порядок увеличить точность задания нужной толщины базовой области и перейти к групповому способу производства транзисторов.

Следующим шагом стало появление планарного (от англ. planar — плоский) процесса в 1959 г. Выращивание изолирующего слоя диоксида кремния на поверхности кремниевой пластины и получение в нем топологического рисунка заданной конфигурации с применением процесса фотолитографии позволили добиться прецизионного контроля за размерами элементов структуры приборов. Планарная технология на многие годы обусловила прогресс в производстве полупроводниковых приборов (ПП) и интегральных микросхем (ИМС). Наряду с нею одним из важнейших в технологии стал процесс эпитаксиального наращивания слоев полупроводника требуемых толщины и электрофизических свойств на монокристаллическую подложку, разработанный в 1960 г. Эпитаксиаль-ная технология позволила создавать транзисторы с тонкой базой и низким сопротивлением коллектора, рассчитанные на высокие частоты и большие рассеиваемые мощности.

Проблема сборки электронного оборудования, содержащего десятки и сотни тысяч компонентов — диодов, транзисторов, резисторов и др., — привела к созданию новой технологии, которая позволила избавиться от соединения множества дискретных компонентов.

В 1959 г. была изготовлена первая полупроводниковая микросхема триггера на кристалле германия по мезадиффузионной технологии. В 1960 г. появились интегральные микросхемы на кремнии, изготовленные по планарной технологии.

Еще в 30-е годы был известен принцип работы полевого тран-вистора. Получение качественных монокристаллов позволило в 1958 г. изготовить полевой транзистор с управляющим р-я-перехо-дом. В 1962 г. благодаря улучшению технологии обработки кремния были изготовлены полевые транзисторы с изолированным затвором, а в 1963 г. первые ИМС на таких транзисторах. Недостаточная отработанность технологии МОП-транзисторов (металл — оксид — полупроводник)' сдерживала их широкое применение вплоть до 70-х годов. В середине 60-х годов в промышленности появился метод ионной имплантации, позволивший существенно повысить точность управления концентрацией и глубиной легирования.

В начале 70-х годов интенсивно использовался метод ионно-плазменного распыления, были разработаны процессы электронной литографии, появилась технология «сухой» обработки структур, т. е. без применения жидких травителеи и растворителей. Начался период бурного развития микросхем как на базе биполярных приборов, так и МОП-транзисторов. В это же время для контроля топологических чертежей и фотошаблонов стали применять вычислительные машины, что обеспечило высокое качество разработок и привело к созданию систем машинного проектирования микросхем. В конце 70-х годов появились автоматизированные технологические процессы и установки, управляемые микро-ЭВМ.