(5 Punkte/Points) Nennen Sie die fünf Basistechnologien für die Herstellung von integrierten Schaltungen. Illustrieren Sie jede mit mindestens einer Umsetzungsmöglichkeit.
Schichtabscheidung: CVD
-
Schichtveränderung: Ionenimplantation
Schichtstrukturierung: Elektronenlithografie
Schichtentfernung: Ätzen
Zusammenstellen & Verpacken: Verpacken
(4 Punkte/Points) Beschreiben Sie kurz, was beim CVD Verfahren passiert und nennen Sie zusa ̈tzlich 7 relevante Charakterisitiken, Vorteile und Equipmentteile.
ALLGEMEIN:
Oberbegriff für eine Klasse von Verfahren, bei denen ein festes Material auf ein Substrat abgeschieden wird
thermisch induzierte chemische reaktion in kontakt mit einem erhitzten substrat
VORTEILE:
Breite Palette von Beschichtungen: Metalle, Legierungen, Dielektrika, Polymers
Hochreine Materialien
Geringe Porosität
EQUIPMENT:
Zuführsystem für gasförmige Reagenzien
Reaktorkammer
Substrat-Spannvorrichtung
(3 Punkte/Points) Beschreiben Sie kurz wie die 1D Diffusionsgleichung bestimmt wird. Skizzieren Sie die Dopingprofile fu ̈r die folgenden Fa ̈lle: a) unbegrenzte Quelle; b) erscho ̈pfbare Quelle; c) Implantation
(3 Punkte/Points) Beschreiben Sie die wesentlichen Schritte der Lithographie.
1.
Auftragen der Funktionsschicht & Fotoresist
2.
Trocknen der Schicht
3.
Bestrahlen des Fotoresists unter Verwendung von Masken
4.
Entwickeln:
o
Positiv-Resist: entfernen der bestrahlten Bereiche
Negativ-Resist: entfernen der verdeckten Bereiche
5.
Übertragen der Struktur auf Funktionsschicht (Ätzen)
6.
Entfernen des Resists
(2 Punkte/Points) Was ist die Funktion eines Reinraums, und was garantiert er den Nutzern? Listen Sie vier wichtige Fakten auf.
Garantiert den Nutzern eine kontrollierte Umgebung, sodass äußere Einflüsse den Prozess nicht beeinflussen
Durch Isolation des Reinraums von der „schmutzigen“ Umgebung.
Dabei kontrolliert wird:
Temperatur
Feuchtigkeit
Partikeldichte
Partikelgröße
(2 Punkte/Points) Nennen Sie vier Schlu ̈sseltechnologien, die in der Aufbau- und Verbindungstechnik verwendet werden.
SM1. SMD - Surface Mounted Devices: Oberflächenmontierte Bauelemente (OMB)
2. Flip Chip Bonding: Umgedrehtes Chip-Bonden oder Flip-Chip-Technologie
3. Isotropic Glueing: Isotropes Kleben
4. Anisotropic Glueing: Anisotropes Kleben
5. Wire Bonding: Drahtbonden
6. Pick and Place: Bestücken und Platzieren
(2 Punkte/Points) Beschreiben Sie das Reinraumklassifizierungssystem der ISO Organisation. Veranschaulichen Sie Ihre Antwort mit einem typischen Charakteristikum.
Das Reinraumklassifizierungssystem beschreibt die maximal erlaubte Partikelzahl pro Kubikmeter in Abhängigkeit vom
Partikeldurchmesser
Partikeldichte über Partikeldurchmesser
Das Reinraumklassifizierungssystem hat 9 Klassen, wobei 1 Klasse der reinste Raum ist, gemessen in Partikel\m
3
z.B. ISO-Klasse 1 bedeutet maximal 10 Teilchen > 0.1μm und maximal 2 Teilchen > 0.2μm pro m
Was sind Chemikalien für CVD
Tungsten
Titaniumcarbid oder titaniumnitrid
Aluminiumoxid
Was sind arten von CVD
PE CVD = Plasma enhanced CVD
Hat den vorteil dass man die temperaturen senken kann
LP CVD = Low Pressure CVD
MO CVD= meta lorganic CVD
L CVD = Laser CVD
Bei der schichtveränderung gibt es zum beispiel 2 unterschiedliche ansätze und unterschiedliches doping erkläre:
OXIDIEREN:
Trocken oxidation: bringe den wafer in sauerstoff bei hohen temperaturen. der sauerstoff reagiert, wodurch eine siliziumoxid schicht entsteht
Nass Oxidation: ich lege siliziumwafer in wasserdampf - führt zu höheren oxidationsraten
—> siliziumoxidschichten
DOPING:
P doping bedeutet ich füge P dotierung in Silizium ein, was elektrische leitfähigkeit durch löcher fördert
Ndoping führt zu erhöhung der elektrischen leitfähigkeit durch zusätzliche freie elektronen
Was sind die unterschiedlichen arten von Ätzen
Nass ätzen
Trocken ätzen
Lies: Diese Folie behandelt die Fortschritte bei der Synthese und Anwendung von Siliziumkarbid (SiC)-Schichten, insbesondere den Übergang von der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD) zur Atomlagenabscheidung (ALD) und von MEMS (Mikro-Elektro-Mechanische Systeme) zu NEMS (Nano-Elektro-Mechanische Systeme).
Zusammenfassung der Hauptpunkte:
• SiC als Wide-Bandgap (WBG) Halbleiter:
• SiC ist ein Halbleitermaterial mit einer breiten Bandlücke, ähnlich wie Diamant, Galliumnitrid (GaN) und Aluminium-Nitrid (AlN).
• Es zeichnet sich durch eine Vielzahl von vorteilhaften Eigenschaften aus, darunter:
• Weite (und einstellbare) Bandlücke: Ermöglicht den Einsatz in Hochtemperatur- und Hochspannungsanwendungen.
• Geringe Dichte und thermische Ausdehnung: Macht es widerstandsfähig gegen thermische Beanspruchung.
• Hoher Brechungsindex und hohe Festigkeit: Geeignet für optische Anwendungen und mechanische Belastungen.
• Hohe thermische Leitfähigkeit und chemische Beständigkeit: Ideal für Hochtemperaturumgebungen und aggressive chemische Umgebungen.
• Herstellung und Anwendungen:
• Bei der Herstellung von SiC-Schichten muss die Prozesskompatibilität berücksichtigt werden. Zum Beispiel sind hohe Temperaturen (z.B. 1050°C) nicht kompatibel mit integrierten Schaltungen (ICs).
• Niedrigtemperaturverfahren wie LPCVD (Low-Pressure Chemical Vapor Deposition) und PECVD (Plasma-Enhanced Chemical Vapor Deposition) werden bevorzugt, um die Kompatibilität zu gewährleisten.
• Diese Methoden ermöglichen die Abscheidung von gleichmäßigen, fehlerfreien Schichten (konforme Schichten, ohne „pin holes“), was für die Zuverlässigkeit und Leistung in MEMS/NEMS-Anwendungen wichtig ist.
Wie funktioniert PVD
ist ein sammelbegriff für eine gruppe von prozessen bei denne festes material auf ein substrat abgeschieder wird.
der prozess beinhaltet tyüischerweise die umwandlung des materials von der festen in die gas förmige phase und anschließend die kondesnation als dünne schicht auf dem substrat
Wie funktioniert spin coating
ich trage eine schicht auf den wafer auf, dann rotieren
übeschüssiger resist fläät von der kante
trocknet an der luft
Wie funktioniert epitaxi
Epitaxy ist ein Prozess, bei dem eine monokristalline Schicht auf einem Substrat mit einer gut definierten Kristallstruktur abgelagert wird. Der Begriff “Epitaxy” stammt aus dem Griechischen: “EPI” bedeutet “oben” und “TAXIS” bedeutet “anordnen”. Das Ziel der Epitaxie ist es, eine Schicht zu erzeugen, die die gleiche kristalline Orientierung wie das darunterliegende Substrat hat.
1. Substratvorbereitung:
• Ein monokristallines Substrat (oft aus Silizium) wird verwendet. Das Substrat hat eine spezifische kristalline Orientierung, die als Vorlage für die darauf wachsende Schicht dient.
2. Ablagerung der epitaktischen Schicht:
• In einem Reaktor wird das Substrat hohen Temperaturen (typischerweise zwischen 1050-1150°C) ausgesetzt. Dies ermöglicht den Atomen, sich auf der Oberfläche des Substrats zu bewegen und sich in der richtigen Kristallstruktur zu ordnen.
• Gasförmige Reaktanten, wie z.B. Silan (SiH4), Siliciumtetrachlorid (SiCl4), oder Trichlorsilan (SiHCl3) in Verbindung mit Wasserstoff (H2), werden in die Reaktorkammer eingeführt.
• Die gasförmigen Reaktanten zersetzen sich und setzen Siliziumatome frei, die sich auf dem Substrat ablagern und eine dünne, monokristalline Schicht bilden.
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