Description

Book Synopsis


Table of Contents
1 Einleitung.- 1.1 Aufgabe.- 2 Herstellung von Siliziumscheiben.- 2.1 Silizium als Basismaterial.- 2.2 Herstellung und Reinigung des Rohmaterials.- 2.2.1 Herstellung von technischem Silizium.- 2.2.2 Chemische Reinigung des technischen Siliziums.- 2.2.3 Zonenreinigung.- 2.3 Herstellung von Einkristallen.- 2.3.1 Die Kristallstruktur.- 2.3.2 Kristallziehverfahren nach Czochralski.- 2.3.3 Tiegelfreies Zonenziehen.- 2.3.4 Kristallfehler.- 2.4 Kristallbearbeitung.- 2.4.1 Sägen.- 2.4.2 Oberflächenbehandlung.- 2.4.2.1 Läppen.- 2.4.2.2 Scheibenrand abrunden.- 2.4.2.3 Ätzen.- 2.4.2.4 Polieren.- 2.5 Aufgaben zur Scheibenherstellung.- 3 Oxidation des dotierten Siliziums.- 3.1 Die thermische Oxidation von Silizium.- 3.1.1 Trockene Oxidation.- 3.1.2 Nasse Oxidation.- 3.1.3 H2O2-Verbrennung.- 3.2 Modellierung der Oxidation.- 3.3 Die Grenzfläche SiO2/Silizium.- 3.4 Segregation.- 3.5 Abscheideverfahren für Oxid.- 3.5.1 Die Silan Pyrolyse.- 3.5.2 Die TEOS-Oxidabscheidung.- 3.6 Aufgaben zur Oxidation des Siliziums.- 4 Lithografie.- 4.1 Maskentechnik.- 4.1.1 Pattern-Generator und Step- und-Repeat-Belichtung.- 4.1.2 Direktschreiben der Maske mit dem Elektronenstrahl.- 4.2 Belackung.- 4.2.1 Aufbau der Fotolacke.- 4.2.2 Aufbringen der Lackschichten.- 4.3 Belichtungsverfahren.- 4.3.1 Optische Lithografie (Fotolithografie).- 4.3.1.1 Kontaktbelichtung.- 4.3.1.2 Abstandsbelichtung (Proximity).- 4.3.1.3 Projektionsbelichtung.- 4.3.1.4 Verkleinernde Projektionsbelichtung.- 4.3.2 Elektronenstrahl-Lithografie.- 4.3.3 Röntgenstrahl-Lithografie.- 4.3.4 Weitere Verfahren zur Strukturierung.- 4.4 Lackbearbeitung.- 4.4.1 Entwickeln und Härten des Lackes.- 4.4.2 Linienweitenkontrolle.- 4.4.3 Ablösen der Lackmaske.- 4.5 Aufgaben zur Lithografietechnik.- 5 Ätztechnik.- 5.1 Naßchemisches Ätzen.- 5.1.1 Tauchätzung.- 5.1.2 Sprühätzung.- 5.1.3 Ätzlösungen für die naßchemische Strukturierung.- 5.1.3.1 Isotrop wirkende Ätzlösungen.- 5.1.3.2 Anisotrope Siliziumätzung.- 5.2 Trockenätzen.- 5.2.1 Plasmaätzen (PE).- 5.2.2 Reaktives Ionenätzen (RIE).- 5.2.2.1 Prozeßparameter des reaktiven Ionenätzens.- 5.2.2.2 Reaktionsgase.- 5.2.3 Ionenstrahlätzen.- 5.3 Endpunktdetektion.- 5.3.1 Visuelle Kontrolle.- 5.3.2 Ellipsometrie.- 5.3.3 Spektroskopie.- 5.3.4 Interferometrie.- 5.3.5 Massenspektrometrie.- 5.4 Aufgaben zur Ätztechnik.- 6 Dotiertechniken.- 6.1 Legierung.- 6.2 Diffusion.- 6.2.1 Fick’sche Gesetze.- 6.2.1.1 Die Diffusion aus unerschöpflicher Quelle.- 6.2.1.2 Die Diffusion aus erschöpflicher Quelle.- 6.2.2 Diffusionsverfahren.- 6.2.3 Ablauf des Diffusionsprozesses.- 6.2.4 Grenzen der Diffusionstechnik.- 6.3 Ionenimplantation.- 6.3.1 Reichweite implantierter Ionen.- 6.3.2 Channeling.- 6.3.3 Aktivierung der Dotierstoffe.- 6.3.4 Technische Ausführung der Ionenimplantation.- 6.3.5 Charakteristiken der Implantation.- 6.4 Aufgaben zu den Dotiertechniken.- 7 Depositionsverfahren.- 7.1 Chemische Depositionsverfahren.- 7.1.1 Die Silizium-Gasphasenepitaxie.- 7.1.2 Die CVD-Verfahren zur Schichtdeposition.- 7.1.2.1 APCVD-Verfahren.- 7.1.2.2 Low Pressure CVD-Verfahren (LPCVD).- 7.1.2.3 Plasma Enhanced CVD-Verfahren (PECVD).- 7.2 Physikalische Depositionsverfahren.- 7.2.1 Molekularstrahlepitaxie (MBE).- 7.2.2 Aufdampfen.- 7.2.3 Kathodenzerstäubung (Sputtern).- 7.3 Aufgaben zu den Abscheidetechniken.- 8 Metallisierung und Kontakte.- 8.1 Der Metall-Halbleiter-Kontakt.- 8.2 Mehrlagenverdrahtung.- 8.2.1 Planarisierungstechniken.- 8.2.1.1 Der BPSG-Reflow.- 8.2.1.2 Reflow- und Rückätztechnik organischer Schichten.- 8.2.1.3 Chemisch-mechanisches Polieren.- 8.2.2 Auffüllen von Kontaktöffnungen.- 8.3 Zuverlässigkeit der Aluminium-Metallisierung.- 8.4 Aufgaben zur Kontaktierung.- 9 Scheibenreinigung.- 9.1 Verunreinigungen und ihre Auswirkungen.- 9.1.1 Mikroskopische Verunreinigungen.- 9.1.2 Molekulare Verunreinigungen.- 9.1.3 Alkalische und metallische Verunreinigungen.- 9.2 Reinigungstechniken.- 9.3 Ätzlösungen zur Scheibenreinigung.- 9.4 Beispiel einer Reinigungssequenz.- 9.5 Aufgaben zur Scheibenreinigung.- 10 MOS-Technologien zur Schaltungsintegration.- 10.1 Einkanal MOS-Techniken.- 10.1.1 Der PMOS Aluminium-Gate-Prozeß.- 10.1.2 Die n-Kanal Aluminium-Gate MOS-Technik.- 10.1.3 Die NMOS Silizium-Gate-Technologie.- 10.2 Der n-Wannen Silizium-Gate CMOS-Prozeß.- 10.2.1 Schaltungselemente der CMOS-Technik.- 10.2.2 Latchup-Effekt.- 10.3 Funktionstest und Parametererfassung.- 10.4 Aufgaben zur MOS-Technik.- 11 Erweiterungen zur Höchstintegration.- 11.1 Lokale Oxidation von Silizium (LOCOS-Technik).- 11.1.1 Die Lokale Oxidation von Silizium.- 11.1.2 SPOT-Technik zur Lokalen Oxidation.- 11.1.3 Die SILO-Technik.- 11.1.4 Poly-buffered LOCOS.- 11.1.5 Die SWAMI-LOCOS-Technik.- 11.2 MOS-Transistoren für die Höchstintegration.- 11.2.1 Durchbruchmechanismen in MOS-Transistoren.- 11.2.1.1 Kanallängenmodulation.- 11.2.1.2 Drain-Durchgriff (Punch-Through).- 11.2.1.3 Drain-Substrat Durchbruch (Snap-Back).- 11.2.1.4 Transistoralterung durch heiße Elektronen.- 11.2.2 Die Spacer-Technik zur Dotierungsoptimierung.- 11.2.2.1 LDD n-Kanal MOS-Transistoren.- 11.2.2.2 P-Kanal Offset-Transistoren.- 11.2.3 Selbstjustierende Kontakte.- 11.3 SOI-Techniken.- 11.3.1 SOI-Substrate.- 11.3.1.1 FIPOS — Full Isolation by Porous Oxidized Silicon.- 11.3.1.2 SIMOX — Silicon Implanted Oxide.- 11.3.1.3 Wafer-Bonding.- 11.3.1.4 ELO — Epitaxial Lateral Overgrowth.- 11.3.1.5 Die SOS-Technik.- 11.3.1.6 SOI-Schichten durch Rekristallisationsverfahren.- 11.3.2 Prozeßführung in der SOI-Technik.- 11.4 Aufgaben zur Höchstintegrationstechnik.- 12 Bipolar-Technologie.- 12.1 Die Standard-Buried-Collector Technik.- 12.2 Fortgeschrittene SBC-Technik.- 12.3 Selbstjustierender Bipolarprozeß.- 12.4 BiCMOS-Techniken.- 12.5 Aufgaben zur Bipolartechnologie.- 13 Montage Integrierter Schaltungen.- 13.1 Vorbereitung der Scheiben zur Montage.- 13.1.1 Verringerung der Scheibendicke.- 13.1.2 Rückseitenmetallisierung.- 13.1.3 Trennen der Chips.- 13.1.3.1 Ritzen.- 13.1.3.2 Lasertrennen.- 13.1.3.3 Sägen/Trennschleifen.- 13.2 Schaltungsmontage.- 13.2.1 Substrate.- 13.2.2 Befestigungstechniken.- 13.2.2.1 Kleben.- 13.2.2.2 Löten.- 13.2.2.3 Legieren.- 13.3 Kontaktierverfahren.- 13.3.1 Einzeldraht-Kontaktierung (Bonding).- 13.3.1.1 Thermokompressionsverfahren.- 13.3.1.2 Ultraschallbonden.- 13.3.1.3 Thermosonic-Verfahren.- 13.3.2 Komplettkontaktierung.- 13.3.2.1 Spider-Kontaktierung.- 13.3.2.2 Flipchip-Kontaktierung.- 13.3.2.3 Beamlead-Kontaktierung.- 13.4 Endbearbeitung der Substrate.- 13.5 Aufgaben zur Chipmontage.- Anhang: Lösungen der Aufgaben.- Stichwortverzeichnis.

Silizium-Halbleitertechnologie

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      Publisher: Springer Fachmedien Wiesbaden
      Publication Date: Publication Date: 01/09/1995
      ISBN13: 9783519001492, 978-3519001492
      ISBN10: 3519001497
      Also in:
      Engineering: general

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      Table of Contents
      1 Einleitung.- 1.1 Aufgabe.- 2 Herstellung von Siliziumscheiben.- 2.1 Silizium als Basismaterial.- 2.2 Herstellung und Reinigung des Rohmaterials.- 2.2.1 Herstellung von technischem Silizium.- 2.2.2 Chemische Reinigung des technischen Siliziums.- 2.2.3 Zonenreinigung.- 2.3 Herstellung von Einkristallen.- 2.3.1 Die Kristallstruktur.- 2.3.2 Kristallziehverfahren nach Czochralski.- 2.3.3 Tiegelfreies Zonenziehen.- 2.3.4 Kristallfehler.- 2.4 Kristallbearbeitung.- 2.4.1 Sägen.- 2.4.2 Oberflächenbehandlung.- 2.4.2.1 Läppen.- 2.4.2.2 Scheibenrand abrunden.- 2.4.2.3 Ätzen.- 2.4.2.4 Polieren.- 2.5 Aufgaben zur Scheibenherstellung.- 3 Oxidation des dotierten Siliziums.- 3.1 Die thermische Oxidation von Silizium.- 3.1.1 Trockene Oxidation.- 3.1.2 Nasse Oxidation.- 3.1.3 H2O2-Verbrennung.- 3.2 Modellierung der Oxidation.- 3.3 Die Grenzfläche SiO2/Silizium.- 3.4 Segregation.- 3.5 Abscheideverfahren für Oxid.- 3.5.1 Die Silan Pyrolyse.- 3.5.2 Die TEOS-Oxidabscheidung.- 3.6 Aufgaben zur Oxidation des Siliziums.- 4 Lithografie.- 4.1 Maskentechnik.- 4.1.1 Pattern-Generator und Step- und-Repeat-Belichtung.- 4.1.2 Direktschreiben der Maske mit dem Elektronenstrahl.- 4.2 Belackung.- 4.2.1 Aufbau der Fotolacke.- 4.2.2 Aufbringen der Lackschichten.- 4.3 Belichtungsverfahren.- 4.3.1 Optische Lithografie (Fotolithografie).- 4.3.1.1 Kontaktbelichtung.- 4.3.1.2 Abstandsbelichtung (Proximity).- 4.3.1.3 Projektionsbelichtung.- 4.3.1.4 Verkleinernde Projektionsbelichtung.- 4.3.2 Elektronenstrahl-Lithografie.- 4.3.3 Röntgenstrahl-Lithografie.- 4.3.4 Weitere Verfahren zur Strukturierung.- 4.4 Lackbearbeitung.- 4.4.1 Entwickeln und Härten des Lackes.- 4.4.2 Linienweitenkontrolle.- 4.4.3 Ablösen der Lackmaske.- 4.5 Aufgaben zur Lithografietechnik.- 5 Ätztechnik.- 5.1 Naßchemisches Ätzen.- 5.1.1 Tauchätzung.- 5.1.2 Sprühätzung.- 5.1.3 Ätzlösungen für die naßchemische Strukturierung.- 5.1.3.1 Isotrop wirkende Ätzlösungen.- 5.1.3.2 Anisotrope Siliziumätzung.- 5.2 Trockenätzen.- 5.2.1 Plasmaätzen (PE).- 5.2.2 Reaktives Ionenätzen (RIE).- 5.2.2.1 Prozeßparameter des reaktiven Ionenätzens.- 5.2.2.2 Reaktionsgase.- 5.2.3 Ionenstrahlätzen.- 5.3 Endpunktdetektion.- 5.3.1 Visuelle Kontrolle.- 5.3.2 Ellipsometrie.- 5.3.3 Spektroskopie.- 5.3.4 Interferometrie.- 5.3.5 Massenspektrometrie.- 5.4 Aufgaben zur Ätztechnik.- 6 Dotiertechniken.- 6.1 Legierung.- 6.2 Diffusion.- 6.2.1 Fick’sche Gesetze.- 6.2.1.1 Die Diffusion aus unerschöpflicher Quelle.- 6.2.1.2 Die Diffusion aus erschöpflicher Quelle.- 6.2.2 Diffusionsverfahren.- 6.2.3 Ablauf des Diffusionsprozesses.- 6.2.4 Grenzen der Diffusionstechnik.- 6.3 Ionenimplantation.- 6.3.1 Reichweite implantierter Ionen.- 6.3.2 Channeling.- 6.3.3 Aktivierung der Dotierstoffe.- 6.3.4 Technische Ausführung der Ionenimplantation.- 6.3.5 Charakteristiken der Implantation.- 6.4 Aufgaben zu den Dotiertechniken.- 7 Depositionsverfahren.- 7.1 Chemische Depositionsverfahren.- 7.1.1 Die Silizium-Gasphasenepitaxie.- 7.1.2 Die CVD-Verfahren zur Schichtdeposition.- 7.1.2.1 APCVD-Verfahren.- 7.1.2.2 Low Pressure CVD-Verfahren (LPCVD).- 7.1.2.3 Plasma Enhanced CVD-Verfahren (PECVD).- 7.2 Physikalische Depositionsverfahren.- 7.2.1 Molekularstrahlepitaxie (MBE).- 7.2.2 Aufdampfen.- 7.2.3 Kathodenzerstäubung (Sputtern).- 7.3 Aufgaben zu den Abscheidetechniken.- 8 Metallisierung und Kontakte.- 8.1 Der Metall-Halbleiter-Kontakt.- 8.2 Mehrlagenverdrahtung.- 8.2.1 Planarisierungstechniken.- 8.2.1.1 Der BPSG-Reflow.- 8.2.1.2 Reflow- und Rückätztechnik organischer Schichten.- 8.2.1.3 Chemisch-mechanisches Polieren.- 8.2.2 Auffüllen von Kontaktöffnungen.- 8.3 Zuverlässigkeit der Aluminium-Metallisierung.- 8.4 Aufgaben zur Kontaktierung.- 9 Scheibenreinigung.- 9.1 Verunreinigungen und ihre Auswirkungen.- 9.1.1 Mikroskopische Verunreinigungen.- 9.1.2 Molekulare Verunreinigungen.- 9.1.3 Alkalische und metallische Verunreinigungen.- 9.2 Reinigungstechniken.- 9.3 Ätzlösungen zur Scheibenreinigung.- 9.4 Beispiel einer Reinigungssequenz.- 9.5 Aufgaben zur Scheibenreinigung.- 10 MOS-Technologien zur Schaltungsintegration.- 10.1 Einkanal MOS-Techniken.- 10.1.1 Der PMOS Aluminium-Gate-Prozeß.- 10.1.2 Die n-Kanal Aluminium-Gate MOS-Technik.- 10.1.3 Die NMOS Silizium-Gate-Technologie.- 10.2 Der n-Wannen Silizium-Gate CMOS-Prozeß.- 10.2.1 Schaltungselemente der CMOS-Technik.- 10.2.2 Latchup-Effekt.- 10.3 Funktionstest und Parametererfassung.- 10.4 Aufgaben zur MOS-Technik.- 11 Erweiterungen zur Höchstintegration.- 11.1 Lokale Oxidation von Silizium (LOCOS-Technik).- 11.1.1 Die Lokale Oxidation von Silizium.- 11.1.2 SPOT-Technik zur Lokalen Oxidation.- 11.1.3 Die SILO-Technik.- 11.1.4 Poly-buffered LOCOS.- 11.1.5 Die SWAMI-LOCOS-Technik.- 11.2 MOS-Transistoren für die Höchstintegration.- 11.2.1 Durchbruchmechanismen in MOS-Transistoren.- 11.2.1.1 Kanallängenmodulation.- 11.2.1.2 Drain-Durchgriff (Punch-Through).- 11.2.1.3 Drain-Substrat Durchbruch (Snap-Back).- 11.2.1.4 Transistoralterung durch heiße Elektronen.- 11.2.2 Die Spacer-Technik zur Dotierungsoptimierung.- 11.2.2.1 LDD n-Kanal MOS-Transistoren.- 11.2.2.2 P-Kanal Offset-Transistoren.- 11.2.3 Selbstjustierende Kontakte.- 11.3 SOI-Techniken.- 11.3.1 SOI-Substrate.- 11.3.1.1 FIPOS — Full Isolation by Porous Oxidized Silicon.- 11.3.1.2 SIMOX — Silicon Implanted Oxide.- 11.3.1.3 Wafer-Bonding.- 11.3.1.4 ELO — Epitaxial Lateral Overgrowth.- 11.3.1.5 Die SOS-Technik.- 11.3.1.6 SOI-Schichten durch Rekristallisationsverfahren.- 11.3.2 Prozeßführung in der SOI-Technik.- 11.4 Aufgaben zur Höchstintegrationstechnik.- 12 Bipolar-Technologie.- 12.1 Die Standard-Buried-Collector Technik.- 12.2 Fortgeschrittene SBC-Technik.- 12.3 Selbstjustierender Bipolarprozeß.- 12.4 BiCMOS-Techniken.- 12.5 Aufgaben zur Bipolartechnologie.- 13 Montage Integrierter Schaltungen.- 13.1 Vorbereitung der Scheiben zur Montage.- 13.1.1 Verringerung der Scheibendicke.- 13.1.2 Rückseitenmetallisierung.- 13.1.3 Trennen der Chips.- 13.1.3.1 Ritzen.- 13.1.3.2 Lasertrennen.- 13.1.3.3 Sägen/Trennschleifen.- 13.2 Schaltungsmontage.- 13.2.1 Substrate.- 13.2.2 Befestigungstechniken.- 13.2.2.1 Kleben.- 13.2.2.2 Löten.- 13.2.2.3 Legieren.- 13.3 Kontaktierverfahren.- 13.3.1 Einzeldraht-Kontaktierung (Bonding).- 13.3.1.1 Thermokompressionsverfahren.- 13.3.1.2 Ultraschallbonden.- 13.3.1.3 Thermosonic-Verfahren.- 13.3.2 Komplettkontaktierung.- 13.3.2.1 Spider-Kontaktierung.- 13.3.2.2 Flipchip-Kontaktierung.- 13.3.2.3 Beamlead-Kontaktierung.- 13.4 Endbearbeitung der Substrate.- 13.5 Aufgaben zur Chipmontage.- Anhang: Lösungen der Aufgaben.- Stichwortverzeichnis.

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