HUDU

Technologie hochintegrierter Schaltungen


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Mai 1996

Beschreibung

Beschreibung

Im vorliegenden Buch wird die Technologie von hochintegrierten Schaltungen behandelt. Es werden zunächst sehr ausführlich und praxisnah die verschiedenen technologischen Verfahren und Einzelprozesse aus den Bereichen Lithographie, Schicht-, Ätz- und Dotiertechnik beschrieben. Danach folgen Beispiele für die Integration der Einzelprozesse zur Herstellung von CMOS-, Bipolar- und BICMOS-Schaltungen. Sowohl die Einzelprozesse als auch die Prozeßintegration sind anschaulich mit zahlreichen Bildern dargestellt. Das Buch vermittelt nicht nur eine gute Übersicht, sondern auch sehr detaillierte Informationen über den modernsten Stand der Technologie hochintegrierter Schaltungen, wie sie z.B. bei der Herstellung des dynamischen IMEGA-Bit-Speichers Anwendung findet. Darüber hinausgehende Entwicklungen, die in den Sub-Mikrometer-Bereich führen, werden ebenfalls beschrieben.

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung.- 2 Grundzüge der Technologie von Integrierten Schaltungen.- Literatur zu Kapitel 2.- 3 Schichttechnik.- 3.1 Verfahren der Schichterzeugung.- 3.1.1 CVD-Verfahren.- 3.1.2 Thermische Oxidation.- 3.1.3 Aufdampfverfahren.- 3.1.4 Sputterverfahren.- 3.1.5 Schleuderbeschichtung.- 3.1.6 Schichterzeugung mittels Ionenimplantation.- 3.1.7 Schichterzeugung mittels Wafer-Bonding und Rückätzen.- 3.1.8 Temperverfahren.- 3.2 Die monokristalline Siliziumscheibe.- 3.2.1 Geometrie und Kristallographie von Siliziumscheiben.- 3.2.2 Dotierung von Siliziumscheiben.- 3.2.3 Zonengezogenes und tiegelgezogenes Silizium.- 3.3 Epitaxieschichten.- 3.3.1 Anwendung von Epitaxieschichten.- 3.3.2 Diffusion von Dotieratomen aus dem Substrat in die Epitaxieschicht.- 3.4 Thermische SiO2-Schichten.- 3.4.1 Anwendung von thermischen SiO2-Schichten.- 3.4.2 Die LOCOS-Technik.- 3.4.3 Charakterisierung von dünnen thermischen SiO2-Schichten.- 3.5 Abgeschiedene SiO2-Schichten.- 3.5.1 Erzeugung von abgeschiedenen SiO2-Schichten.- 3.5.2 Anwendung abgeschiedener SiO2-Schichten.- 3.5.3 Spacertechnik.- 3.5.4 Grabenisolation.- 3.5.5 SiO2-Isolationsschichten für die Mehrlagenverdrahtung.- 3.6 Phosphorglasschichten.- 3.6.1 Erzeugung von Phosphorglasschichten.- 3.6.2 Flow-Glas.- 3.6.3 Thermisches Phosphorglas.- 3.7 Siliziumnitridschichten.- 3.7.1 Erzeugung von Siliziumnitridschichten.- 3.7.2 Nitridschichten als Oxidationssperre.- 3.7.3 Nitridschichten als Kondensator-Dielektrikum.- 3.7.4 Nitridschichten als Passivierung.- 3.8 Polysiliziumschichten.- 3.8.1 Erzeugung von Polysiliziumschichten.- 3.8.2 Kornstruktur von Polysiliziumschichten.- 3.8.3 Leitfähigkeit von Polysiliziumschichten.- 3.8.4 Anwendung von Polysiliziumschichten.- 3.9 Silizidschichten.- 3.9.1 Erzeugung von Silizidschichten.- 3.9.2 Polyzidschichten.- 3.9.3 Silizierung von Source/Drain-Bereichen.- 3.10 Refraktär-Metallschichten.- 3.11 Aluminiumschichten.- 3.11.1 Erzeugung von Aluminiumschichten.- 3.11.2 Kristallstruktur von Aluminiumschichten.- 3.11.3 Elektromigration in Aluminiumleiterbahnen.- 3.11.4 Aluminium-Siliziumkontakte.- 3.11.5 Aluminium-Aluminium-Kontakte.- 3.12 Organische Schichten.- 3.12.1 Spin-on-Glasschichten.- 3.12.2 Polyimidschichten.- 3.13 Literatur zu Kapitel 3.- 4 Lithographie.- 4.1 Strukturgröße, Lagefehler und Defekte.- 4.2 Photolithographie.- 4.2.1 Photoresistschichten.- 4.2.2 Ausbildung von Photoresiststrukturen.- 4.2.3 Schwankung der Lichtintensität im Photoresist.- 4.2.4 Spezielle Photoresisttechniken.- 4.2.5 Optische Belichtungsverfahren.- 4.2.6 Auflösungsvermögen der lichtoptischen Belichtungsgeräte.- 4.2.7 Justiergenauigkeit von lichtoptischen Belichtungsgeräten.- 4.2.8 Defekte bei der lichtoptischen Lithographie.- 4.3 Röntgenlithographie.- 4.3.1 Wellenlängenbereich für die Röntgenlithographie.- 4.3.2 Röntgenresists.- 4.3.3 Röntgenquellen.- 4.3.4 Röntgenmasken.- 4.3.5 Justierverfahren der Röntgenlithographie.- 4.3.6 Strahlenschäden bei der Röntgenlithographie.- 4.3.7 Chancen der Röntgenlithographie.- 4.4 Elektronenlithographie.- 4.4.1 Elektronenresists.- 4.4.2 Auflösungsvermögen der Elektronenlithographie.- 4.4.3 Elektronenstrahlschreibgeräte.- 4.4.4 Elektronenprojektionsgeräte.- 4.4.5 Justierverfahren der Elektronenlithographie.- 4.4.6 Strahlenschäden bei der Elektronenlithographie.- 4.5 Ionenlithographie.- 4.5.1 Ionenresists.- 4.5.2 Ionenstrahlschreiben.- 4.5.3 Ionenstrahlprojektion.- 4.5.4 Auflösungsvermögen der Ionenlithographie.- 4.6 Strukturerzeugung ohne Lithographie.- 4.7 Literatur zu Kapitel 4.- 5 Ätztechnik.- 5.1 Naßätzen.- 5.1.1 Naßchemisches Ätzen.- 5.1.2 Chemisch-Mechanisches Polieren.- 5.2 Trockenätzen.- 5.2.1 Physikalisches Trockenätzen.- 5.2.2 Chemisches Trockenätzen.- 5.2.3 Chemisch-Physikalisches Trockenätzen.- 5.2.4 Chemische Ätzreaktionen.- 5.2.5 Ätzgase.- 5.2.6 Prozeßoptimierung.- 5.2.7 Endpunkterkennung.- 5.3 Trockenätzprozesse.- 5.3.1 Trockenätzen von Siliziumnitrid.- 5.3.2 Trockenätzen von Polysilizium.- 5.3.3 Trockenätzen von monokristallinem Silizium.- 5.3.4 Tockenätzen von Metallsiliziden und Refraktär-Metallen.- 5.3.5 Trockenätzen von Siliziumdioxid.- 5.3.6 Trockenätzen von Aluminium.- 5.3.7 Trockenätzen von Polymeren.- 5.4 Literatur zu Kapitel 5.- 6 Dotiertechnik.- 6.1 Thermische Dotierung.- 6.2 Dotierung mittels Ionenimplantation.- 6.2.1 Ionenimplantationsanlagen.- 6.2.2 Implantierte Dotierprofile.- 6.3 Aktivierung und Diffusion von Dotieratomen.- 6.3.1 Aktivierung implantierter Dotieratome.- 6.3.2 Intrinsische Diffusion von Dotieratomen.- 6.3.3 Diffusion bei hohen Dotieratomkonzentrationen.- 6.3.4 Oxidationsbeschleunigte Diffusion.- 6.3.5 Diffusion von Dotieratomen an Grenzflächen.- 6.3.6 Diffusion von Dotieratomen in Schichten.- 6.3.7 Schichtwiderstand von dotierten Schichten.- 6.3.8 Diffusion am Rand von dotierten Bereichen.- 6.4 Diffusion von nichtdotierenden Stoffen.- 6.5 Literatur zu Kapitel 6.- 7 Reinigungstechnik.- 7.1 Verunreinigungen und ihre Auswirkungen.- 7.2 Reine Räume, Materialien und Prozesse.- 7.2.1 Reinräume.- 7.2.2 Reine Materialien.- 7.2.3 Saubere Prozeßführung.- 7.3 Scheibenreinigung.- 7.4 Literatur zu Kapitel 7.- 8 Prozeßintegration.- 8.1 Die verschiedenen MOS- und Bipolar-Technologien.- 8.1.1 Die aktiven Bauelemente in Integrierten Schaltungen.- 8.1.2 Systematik der MOS- und Bipolar-Technologien.- 8.1.3 Die passiven Bauelemente in Integrierten Schaltungen.- 8.2 Architektur der Gesamtprozesse.- 8.2.1 Architektur der MOS-Technologien.- 8.2.2 Architektur der Bipolar- und BICMOS-Technologien.- 8.3 Transistoren in Integrierten Schaltungen.- 8.3.1 Aufbau der MOS-Transistoren und ihrer Isolation.- 8.3.2 Aufbau der DMOS-Transistoren.- 8.3.3 Aufbau der Bipolar-Transistoren und ihrer Isolation.- 8.4 Speicherzellen.- 8.4.1 Aufbau von statischen Speicherzellen.- 8.4.2 Aufbau von dynamischen Speicherzellen.- 8.4.3 Aufbau von nichtflüchtigen Speicherzellen.- 8.5 Mehrlagenmetallisierung.- 8.5.1 Einebnung von Oberflächen in Integrierten Schaltungen.- 8.5.2 Kontakte in Integrierten Schaltungen.- 8.5.3 Leiterbahnen in Integrierten Schaltungen.- 8.5.4 Passivierung von Integrierten Schaltungen.- 8.6 Detaillierte Prozeßfolge ausgewählter Gesamtprozesse.- 8.6.1 0,4 µm-Digital-CMOS-Prozeß.- 8.6.2 0,7 µm-BICMOS-Prozeß.- 8.6.3 Höchstfrequenz-Bipolar-Prozeß.- 8.6.4 0,25 µm-DRAM-Prozeß.- 8.7 Literatur zu Kapitel 8.

Innenansichten

Vorwort

Halbleiter-Bauelemente beherrschen heute einen großen Teil der Elektrotechnik. Dies äußert sich einerseits in der großen Vielfalt neuartiger Bauelemente und andererseits in mittleren jährlichen Zuwachsraten der Herstellungsstückzahlen von ca. 20% im Laufe der letzten 20 Jahre. Ihre besonderen physikalischen und funktionellen Eigenschaften haben komplexe elektronische Systeme z.B. in der Datenverarbeitung und der Nachrichtentechnik ermöglicht. Dieser Fortschritt konnte nur durch das Zusammenwirken physikalischer Grundlagenforschung und elektrotechnischer Entwicklung erreicht werden. Um mit dieser Vielfalt erfolgreich arbeiten zu können und auch zukünftigen Anforderungen gewachsen zu sein, muß nicht nur der Entwickler von Bauelementen, sondern auch der Schaltungstechniker das breite Spektrum von physikalischen Grundlagenkenntnissen bis zu den durch die Anwendung geforderten Funktionscharakteristiken der Bauelemente beherrschen. Dieser engen Verknüpfung zwischen physikalischer Wirkungsweise und elektrotechnischer Zielsetzung soll die Buchreihe "Halbleiter-Elektronik" Rechnung tragen. Sie beschreibt die Halbleiter-Bauelemente (Dioden, Transistoren, Thyristoren usw.) in ihrer physikalischen Wirkungsweise, in ihrer Herstellung und in ihren elektrotechnischen Daten. Um der fortschreitenden Entwicklung am ehesten gerecht werden und den Lesern ein für Studium und Berufsarbeit brauchbares Instrument in die Hand geben zu können, wurde diese Buchreihe nach einem "Baukastenprinzip" konzipiert: Die ersten beiden Bände sind als Einführung gedacht, wobei Band 1 die physikalischen Grundlagen der Halbleiter darbietet und die entsprechenden Begriffe definiert und erklärt. Band 2 behandelt die heute technisch bedeutsamen Halbleiterbauelemente und integrierten Schaltungen in einfachster Form. Ergänzt werden diese beiden Bände durch die Bände 3 bis 5 und 19, die einerseits eine vertiefte Beschreibung der Bänderstruktur und der Transportphänomene in Halbleitern und andererseits eine Einführung in die technologischen Grundverfahren zur Herstellung dieser Halbleiter bieten. Alle diese Bände haben als Grundlage einsemestrige Grund- bzw. Ergänzungsvorlesungen an Technischen Universitäten. W. Heywang und R. Müller
EAN: 9783540593577
ISBN: 3540593578
Untertitel: 'Halbleiter-Elektronik'. 2. Auflage. 208 Abbildungen, 29 Tabellen.
Verlag: Springer-Verlag GmbH
Erscheinungsdatum: Mai 1996
Seitenanzahl: XX
Format: kartoniert
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