Bauelemente und Mikrostrukturierung
E-Book, Deutsch, 238 Seiten
ISBN: 978-3-446-42368-8
Verlag: Hanser, Carl
Format: PDF
Kopierschutz: Adobe DRM (»Systemvoraussetzungen)
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1;Vorwort;6
2;Inhaltsverzeichnis;8
3;1 Elektronische Schaltungen und Mikrosysteme;12
3.1;1.1 Die Entwicklung integrierter Schaltungen;12
3.2;1.2 Produktion von ICs;15
3.3;1.3 Strukturgröße und Yield;18
3.4;1.4 Mikrosysteme;21
4;2 Integrierte elektronische Bauteile;23
4.1;2.1 Die elektrische Leitfähigkeit;23
4.1.1;2.1.1 Das Bohrsche Atommodell;23
4.1.2;2.1.2 Das quantenmechanische Orbitalmodell;25
4.1.3;2.1.3 Das Bändermodell für Festkörper;27
4.1.4;2.1.4 Strom, Spannung und Widerstand;29
4.1.5;2.1.5 Die elektrische Leitfähigkeit bei Leiter und Nichtleiter;30
4.1.6;2.1.6 Eigenleitung bei Halbleitern;31
4.1.7;2.1.7 Dotierte Halbleiter;32
4.2;2.2 Die Diode;34
4.2.1;2.2.1 Der pn-Übergang;34
4.2.2;2.2.2 Die Diodenkennlinie;36
4.2.3;2.2.3 Aufbau einer Diode;38
4.3;2.3 Der ohmsche Widerstand;39
4.3.1;2.3.1 Der spezifische Widerstand;39
4.3.2;2.3.2 Der Polywiderstand;40
4.3.3;2.3.3 Der Aktivgebietswiderstand;41
4.4;2.4 Der Kondensator;42
4.4.1;2.4.1 Die Kapazität;42
4.4.2;2.4.2 Der Aufbau eines MOS-Kondensators;43
4.5;2.5 Der Bipolar-Transistor;44
4.5.1;2.5.1 Funktion und Emitterschaltung;45
4.5.2;2.5.2 Aufbau eines npn-Transistors;47
4.6;2.6 Der MOS-Transistor;48
4.6.1;2.6.1 Aufbau und Funktion;48
4.6.2;2.6.2 Kurzkanal-Effekte;52
4.6.3;2.6.3 Parasitäre Feldtransistoren;55
4.7;2.7 Der CMOS-Inverter;56
4.7.1;2.7.1 Die CMOS-Technologie;56
4.7.2;2.7.2 Der Inverter;57
4.7.3;2.7.3 Der Latchup-Effekt;57
4.8;2.8 Speicherbauteile;58
4.8.1;2.8.1 RAM-Speicher;58
4.8.2;2.8.2 ROM-Speicher;60
5;3 Reinraumtechnik;62
5.1;3.1 Verunreinigungen;62
5.1.1;3.1.1 Partikulare Verunreinigungen;62
5.1.2;3.1.2 AMC-Verunreinigungen;64
5.1.3;3.1.3 Elektrostatische Aufladungen;65
5.2;3.2 Der Reinraum;65
5.2.1;3.2.1 Aufbau des Reinraumes und Reinraumklassen;65
5.2.2;3.2.2 Turbulente Durchmischung und Laminar Flow;67
5.3;3.3 Der Mensch im Reinraum;68
6;4 Siliziumwafer;70
6.1;4.1 Halbleitermaterialien;70
6.2;4.2 Herstellung des Reinstsiliziums (Trichlorsilan-Prozess);71
6.3;4.3 Einkristallines Silizium;74
6.3.1;4.3.1 Siliziumkristallstruktur und die Oberfläche;74
6.3.2;4.3.2 Das Czochralski-Verfahren;77
6.3.3;4.3.3 Das Zonenzieh-Verfahren;79
6.3.4;4.3.4 Kristallfehler;80
6.4;4.4 Endfertigung des Wafers;81
7;5 Herstellung dünner Schichten;84
7.1;5.1 Thermische Oxidation;85
7.1.1;5.1.1 Die Oxidation von Siliziumoberflächen;85
7.1.2;5.1.2 Trockene und feuchte Oxidation;87
7.1.3;5.1.3 Einflüsse auf die Oxidationsrate;88
7.1.4;5.1.4 Eigenschaften und Einsatz der Oxidschichten;89
7.1.5;5.1.5 Segregation;92
7.1.6;5.1.6 Oxidationsöfen;92
7.2;5.2 Chemische Gasphasendeposition (CVD);95
7.2.1;5.2.1 Grundlagen der Deposition;95
7.2.2;5.2.2 Wachstumsgeschwindigkeit, Strukturzonenmodell und Konformität;96
7.2.3;5.2.3 APCVD-Verfahren (Epitaxie);98
7.2.4;5.2.4 LPCVD-Verfahren;100
7.2.5;5.2.5 PECVD-Verfahren;103
7.2.6;5.2.6 Niederdruckplasma im Parallelplattenreaktor;104
7.3;5.3 Physikalische Gasphasendeposition (PVD);107
7.3.1;5.3.1 Aufdampfen;107
7.3.2;5.3.2 Sputtern;108
7.4;5.4 Messung von Schichtdicken;110
7.4.1;5.4.1 Spektralphotometrische Schichtdickenmessung;110
7.4.2;5.4.2 Ellipsometer;111
8;6 Fotolithographie;113
8.1;6.1 Mikrostrukturtechniken;113
8.2;6.2 Belichtungsverfahren;115
8.2.1;6.2.1 Kontakt- und Abstandsbelichtung;115
8.2.2;6.2.2 Die Projektionsbelichtung;117
8.3;6.3 Auflösungsvermögen der Projektionsbelichtung;120
8.3.1;6.3.1 Die Lichtbeugung;120
8.3.2;6.3.2 Das Rayleigh-Kriterium und die Schärfentiefe;122
8.4;6.4 Die Masken;125
8.4.1;6.4.1 Elektronenstrahllithographie;125
8.4.2;6.4.2 Mastermasken und Reticles;126
8.4.3;6.4.3 Phasenschiebe-Masken;127
8.5;6.5 Der Fotolack;128
8.5.1;6.5.1 Die chemische Reaktion bei der Belichtung und Entwicklung;128
8.5.2;6.5.2 Mehrschichtlacktechnik;130
8.5.3;6.5.3 Die Schleuderbeschichtung;131
8.5.4;6.5.4 Entwicklung und Lackhärtung;133
9;7 Ätzprozesse;135
9.1;7.1 Waferreinigung;135
9.1.1;7.1.1 Reinigungsprozesse;135
9.1.2;7.1.2 Spülen und Trocknen der Wafer;138
9.1.3;7.1.3 Reinigungsanlagen;139
9.2;7.2 Nasschemisches Ätzen;140
9.2.1;7.2.1 Ätzrate und Selektivität;140
9.2.2;7.2.2 Isotropie und Ätzprofil;141
9.2.3;7.2.3 Angewandte Nassätzprozesse;143
9.2.4;7.2.4 Nasschemische Ätzanlagen;144
9.3;7.3 Trockene Ätzprozesse;145
9.3.1;7.3.1 Plasmaätzen;145
9.3.2;7.3.2 Sputterätzen;147
9.3.3;7.3.3 Reaktives Ionenätzen;150
9.4;7.4 Messtechnik;155
9.4.1;7.4.1 Endpunktdetektion;155
9.4.2;7.4.2 Messung von Strukturbreiten;155
9.4.3;7.4.3 Kontaktwinkelmessung;156
10;8 Dotierung;157
10.1;8.1 Das Legierungsverfahren;157
10.2;8.2 Das Diffusionsverfahren;158
10.2.1;8.2.1 Thermische Diffusion;158
10.2.2;8.2.2 Technische Diffusionsverfahren;160
10.3;8.3 Die Ionenimplantation;163
10.3.1;8.3.1 Reichweite der Ionen (Channeling);164
10.3.2;8.3.2 Strahlenschäden und Aktivierung;167
10.3.3;8.3.3 Ionendosis;169
10.3.4;8.3.4 Aufbau des Ionenimplanters;170
10.4;8.4 Messung der Dotierung;172
11;9 Prozessintegration;173
11.1;9.1 LOCOS-Prozess;173
11.1.1;9.1.1 Historische Entwicklung;173
11.1.2;9.1.2 Prozessablauf;175
11.2;9.2 Metallisierung;186
11.2.1;9.2.1 Grenzfläche Silizium/Aluminium;187
11.2.2;9.2.2 Mehrlagenverdrahtung und Kontaktlöcher;190
11.2.3;9.2.3 Planarisierung;191
11.2.4;9.2.4 Korrosion und Elektromigration;193
11.2.5;9.2.5 Der Metallisierungsprozess;195
11.3;9.3 SOI-Technologie;199
11.3.1;9.3.1 Vorteile der SOI-Technik;199
11.3.2;9.3.2 Herstellung der SOI-Wafer;200
11.3.3;9.3.3 Der Trench-Prozess;202
11.4;9.4 Parametertest;204
11.4.1;9.4.1 Die Teststruktur und DUT-Board;204
11.4.2;9.4.2 Die Probecard;206
11.4.3;9.4.3 Der Waferprober;207
12;10 Aufbau- und Verbindungstechnik;209
12.1;10.1 Einhäusen integrierter Schaltungen;209
12.1.1;10.1.1 Assembly und Backend;209
12.1.2;10.1.2 Backgrinden und Sägen;210
12.1.3;10.1.3 Die-Bonding;212
12.1.4;10.1.4 Draht-Bonding;213
12.1.5;10.1.5 Molding;215
12.2;10.2 Das IC-Gehäuse;216
12.2.1;10.2.1 Gehäusetypen;216
12.2.2;10.2.2 Eigenschaften der Kunststoffgehäuse;218
12.3;10.3 Montage ungehäuster Bauelemente;219
13;11 Qualität integrierter Schaltungen;221
13.1;11.1 Funktionsfähigkeit;221
13.1.1;11.1.1 Ausfallmechanismen;221
13.1.2;11.1.2 Der Funktionstest;222
13.1.3;11.1.3 Handler;224
13.2;11.2 Zuverlässigkeit;226
13.2.1;11.2.1 Zuverlässigkeit und Ausfallrate;226
13.2.2;11.2.2 Der Burn-In-Prozess;228
14;Literaturverzeichnis;229
15;Sachwortverzeichnis;230