Inhalt

Abstract:

Darstellung verschiedener Prozessfolgen zur Herstellung elektronischer Bauelemente (CMOS-, Bipolar, BiCMOS-Technologie, Leistungsbauelemente, Metallisierung, Passivierung, Aufbautechnik, Qualität in der Halbleiterfertigung) in Form einer asynchronen virtuellen Vorlesung. Zur Ergänzung und Vertiefung stehen im WWW zusätzliche Seiten zur Verfügung. Übungsblätter inkl. eines 1D-Prozess-Simulationsprogrammes können ebenfalls im WWW abgerufen werden.

Gliederung:

1. Einleitung
2. Kristallzucht
3. Reinraum
4. Reinigung
5. Oxidation
6. Diffusion
7. Ionenimplantation
8. Chemische Schichtabscheidung
9. Physikalische Schichtabscheidung
10. Lithographie
11. Strukturübertragung
12. Planarisierung
13. Aufbau- und Verbindungstechnik
14. Bauelemente-Architekturen

Detaillierter Inhalt:

1. Einleitung
- Vorlesungsübersicht
- Ziele der Vorlesung
- Geschichte der Mikroelektronik (Meilensteine)
- CMOS (CMOS-Technik, DRAM-Speicherzelle, Mikroprozessor, Bipolare ICs, MOS-ICs)
- Was bringt die Zukunft? (Moore's Law, ITRS, Neue Anforderungen, Ausblick)
- Überblick über die Siliciumtechnologie (Fertigungszyklus, Fertigungsprozesse, Back-End)
- Literatur

2. Kristallzucht
- Einkristallinität (Festkörper, Kristallgitter, Millersche Indices, Silicium-Einheitszelle, Kristalldefekte)
- Herstellung von metallurgischem Silicium
- Reinigung zum SG-Silicium (Trichlorsilan-Prozeß, Granulare Abscheidung)
- Einkristallherstellung (Czochralski-Verfahren, Tiegelfreies Zonenziehen)  
- Dotierung (Dotierstoffzugabe, Dotierstoffsegregation, Neutronendotierung)
- Scheibenherstellung (Rundschleifen, Markieren, Mechanische Bearbeitung, Chemisch-mechanisches Polieren, Scheibenparameter, Scheibengrößen)  
- Übungsaufgaben

3. Reinraum
- Einleitung (Notwendigkeit von Reinräumen)
- Reinraumklassen (Definition, Einteilung nach Federal Standard, Beispiele)
- Struktur eines Reinraums (Belüftungssystem, Schematischer Querschnitt, Fingerstruktur, Innenbereich)
- Medienversorgung / Entsorgung (Medien, Abluftsystem, Verbrennung, Gaswäsche)
- Automatisierung (Clustertools, SMIF-Boxen)
- Übungsaufgaben

4. Reinigung
- Einleitung (Reinigungsschritte, Verunreinigungen, Reinheitsanforderungen)
- Naßchemisches Reinigen (Reinigungsmechanismen, Lösungen, Reinigungszyklen, Trocknung, Geräte)
- Trockenchemisches Reinigen (Verfahren)
- Messung von Verunreinigungen (Totalreflexions-Röntgen-Fluoreszenz-Analyse, Vapor Phase Decomposition)
- Übungsaufgaben

5. Oxidation
- Einleitung (Oxidationsprinzipien, Oxidfarben, Ofentypen)
- Grundlagen der Oxidation (Oxidationskinetik, Wachstumsgesetze, Temperatur- und Orientierungsabhängigkeit, Druckabhängigkeit, Dotierungsabhängigkeit)
- Dünne Oxide (Ergänzung zum Deal-Grove-Gesetz, Wachstumsgesetz nach Nicollian und Reisman)
- Oxidverunreinigungen (Definition, Klassifizierung, Wirkung, Reduzierung)
- Chloroxidation (Prozeß, Eigenschaften, Oxidationsrate)
- Defekte (Bildliche Darstellung, Kristalldefekte, Entstehung, Oxidationsinduzierte Stapelfehler)
- Lokale Oxidation (LOCOS, verschiedene LOCOS-Prozesse)
- Übungsaufgaben

6. Diffusion
- Einleitung (Allgemeines, Arten der Diffusion, Diffusionsofen, Diffusionsquellen, Diffusionsprozesse)
- Die Fickschen Gesetze (Mathematische Beschreibung)
- Diffusion aus unerschöpflicher Quelle (Analytische Lösung, Fehlerfunktionsdiffussionsprofile, Fehlerfunktion)
- Diffusion aus erschöpflicher Quelle (Analytische Lösung, Gaußförmige Diffussionsprofile)
- Intrinsische Diffusion (Diffusionskoeffizient, Selektive Dotierung, Selektive Diffusion)
- Extrinsische Diffusion (Einfluß des elektrischen Feldes, Ferminiveauabhängige Diffusion, Clusterbildung, Einflüsse, Verfahren)
- Diffusion in Mehrschichtstrukturen (Oxidabdeckung, Grenzschicht, oxidierende Atmosphäre, Dotieratomsegregation)
- Übungsaufgaben

7. Ionenimplantation
- Einleitung (Prinzip, Erfindung, Anlagen, Anwendungen, Vor- und Nachteile)
- Reichweite von Ionen in amorphen Festkörpern (Geschwindigkeit, Dosis, Abbremsung, Streuung, Abbremsmechanismen, Reichweiteverteilungen, Ionenbahnen, Profil)  
- Strahlenschäden (Entstehung, Darstellung, Tiefenverteilung)
- Channeling (Kristallrichtungen, Kritischer Winkel, Channeling-Profile)
- Ausheilen von Strahlenschäden (Prinzip, Temperaturabhängigkeit, Verfahren)
- Zweischichtstrukturen (Dotierprofil)
- Maskierungskanten (Laterale Streuung)
- Sputtern (Kathodenzerstäubung) (Ionenzerstäubung, Ausbeute, Schichtdicke, Implantationsprofil, Flächenkonzentration)
- Diffusion (Profiländerung)
- Übungsaufgaben

8. Chemische Schichtabscheidung
- Einleitung (Definition, Mechanismus, CVD-Verfahren)
- Epitaxie von Silicium (Definition, Vorteile, verfahren, Gasphasenepitaxie)
- Abscheidung von polykristalinem Silicium (Verwendung, Prinzip,

Lern-/Qualifikationsziele:

-

Lehrveranstaltungstyp:

Kurs

Interaktionsformen mit Betreuer/in:

Übungsaufgaben für Selbstlernbetrieb, E-Mail, Kooperation Lerner/Betreuer bei der Aufgabenbearbeitung

Interaktionsformen mit Mitlernenden:

E-Mail

Kursdemo:

zur Kursdemo

Nutzung

Kurs ist konzipiert für:

Studium der EEI (Elektrotechnik, Elektronik, Informatik) und verwandte Fachrichtungen, Werkstoff- und Materialwissenschaften, Physik

Formale Voraussetzungen:

Vordiplom

Erforderliche Vorkenntnisse:

Einführende Vorlesungen über Grundlagen der Halbleitertechnologie und/oder Halbleiterbauelemente

Hinweise zur Nutzung:

Nutzung des Kurses nur nach persönlicher Anmeldung bei der vhb,
keine unerlaubte Vervielfältigung der Kursmaterialien

Kursumsetzung (verwendete Medien):

-

Erforderliche Technik:

-

Nutzungsentgelte:

für andere Personen als (reguläre) Studenten der vhb Trägerhochschulen nach Maßgabe der Benutzungs- und Entgeltordnung der vhb

Rechte hinsichtlich des Kursmaterials:

Prof. Dr.-Ing. H. Ryssel

Verantwortlich

Anbieterhochschule:

Uni Erlangen-Nürnberg (FAU)

Anbieter:

Prof. Dr.-Ing. Heiner Ryssel

Autoren:

Heiner Ryssel

Betreuer:

Prof. Dr.-Ing. Heiner Ryssel

Prüfung

Prüfungsangebot zur Lehrveranstaltung

Art der Prüfung:

schriftlicher Leistungsnachweis (Klausur)

Bemerkung:

Schriftliche Prüfung (bei geringer Teilnehmerzahl mündlich und 30 Minuten Dauer)

Prüfer:

Prof. Dr.-Ing. Heiner Ryssel

Prüfungsanmeldung erforderlich:

ja

Anmeldeverfahren:

Anmeldung per e-Mail direkt an den Prüfer (heiner.ryssel@leb.eei.uni-erlangen.de)

Prüfungsanmeldefrist:

–

Prüfungsabmeldefrist:

–

Kapazität:

200

Prüfungsdatum:

–

Prüfungszeitraum:

–

Prüfungsdauer:

90 Minuten

Prüfungsort:

Nach Absprache mit dem Prüfer

Zuständiges Prüfungsamt:

Nach Absprache mit dem Prüfer

Zugelassene Hilfsmittel:

Nach Absprache mit dem Prüfer

Formale Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

Vordiplom in einem ingenieurwissenschaftlichen Studiengang oder Physik

Inhaltliche Voraussetzungen für die Prüfungsteilnahme:

Grundlegende Kenntnisse in Halbleitertechnologie, Kursteilnahme

Zertifikat:

Ja (Bewerteter Schein)

Anerkennung:

–