11

MST-Techno (Fach) / Gesamtprozesse (Lektion)

gesamt

Diese Lektion wurde von danny_says erstellt.

Lektion lernen

zurück  |  weiter 1 / 1

Anzeige
  • Benennen Sie entsprechend der Reihenfolge bei der Prozessierung die wichtigsten Prozessschritte bei der Herstellung eines CMOS-Transistors entsprechend der nachfolgenden Abbildung, die einen Querschnitt durch den Aufbau zeigt. Zeichen sie nach einzelnen Prozessschritten jeweils die Struktur des CMOS-Transistors im Querschnitt und bezeichnen sie die einzelnen Schichten. Prozessfolge Start: p- Wafer reinigen und dünne SiO2-Schicht (LPCVD oder therm. ox., als Stressausgleich LOCOS (LPCVD Si3N4 abscheiden, Photolithografie, Si3N3 ätzen, Resist entfernen, thermische Feuchtoxidation, Si3N4 ätzen) Implantation p-Wanne (Photolithograpie, Bor-Ionenimplantation, Resist veraschen) Implantation n-Wanne (Photolithogrphie, Phosphor-Ionenimplantation, Resist veraschen, Annealing Gateoxid (minderwertiges Oxid entfernen, thermische Trockenoxidation) Polysilizium-Gate-Elektrode (LPCVD-Silan-Abscheidung Polysilizium, Photolithographie, Polysilizium ätzen (RIE), Resist entfernen) Polysilizium als Leiter wegen späteren Hochtemperaturschritten n+ Implantation für Drain & Source (Photholithografie, Implantation, veraschen) p+ Implantation für Drain & Source (Photolithografie, Implantation, veraschen, Annealing) Planarisierung und Passivierung mit BPSG (BPSG mit LPCVD abscheiden, Annealing damit verfließt bei 900°C) Elektrische Kontakte öffnen (Photolithographie, BPSG und SiO2 darunter mit HF wegätzen da HF diese ätzt, nicht aber Polysilizium uns einkristallines Si, Resist entfernen) Metallisierung (Al Magnetron-Sputtern, Photolithographie, Al nasschemisch ätzen, Tempern damit ohmscher Kontakt)
  • Benennen Sie die wichtigsten Prozessschritte bei der Herstellung einer Diode. Zeichen sie auch nach den einzelnen Prozessschritten die Struktur der Diode im Querschnitt. Eine Draufsicht und ein Schnitt durch die Diode sind in den nachfolgenden Abbildungen gezeigt. In der Draufsicht auf die Diode ist die elektrische Kontaktierung (blau) eingezeichnet. Im Schnitt hingegen ist die elektrische Kontaktierung nur durch die punktierten Linien angedeutet. Prozessfolge (Beispiel: n-dotierter Wafer) Strukturierte p-Dotierung (n-dotierten Wafer reinigen, Belacken, Belichten, Entwickeln, Bor Ionenimplantation, veraschen, Annealing) Strukturiererte Isolation mit Kontaktöffnungen (SiO2 mit CVD-Prozess abscheiden, Photolithographie, SiO2 mit HF nasschemisch ätzen da selektiv gegenüber Si, Entwickler removen) Metallisierung (Al sputtern, Photolithografie, Al nasschemisch ätzen, Resist entfernen, TEMPERN damit ohmscher Kontakt) Wichtig bei Diode: pn-Übergang, d.h. implantiertes p-Gebiet reicht nicht zu beiden Isolatoröffnungen!
  • Benennen Sie die wichtigsten Prozessschritte bei der Herstellung eines elektrischen Widerstandes. Zeichen sie auch nach den einzelnen Prozessschritten die Struktur des Widerstandes im Querschnitt. Eine Draufsicht und ein Schnitt durch den Widerstand sind in den nachfolgenden Abbildungen gezeigt. In der Draufsicht auf den Widerstand ist die elektrische Kontaktierung (blau) eingezeichnet. Im Schnitt hingegen ist die elektrische Kontaktierung nur durch die punktierten Linien angedeutet. Prozessfolge (Beispiel: n-dotierter Wafer) Strukturierte p-Dotierung (n-dotierten Wafer reinigen, Belacken, Belichten, Entwickeln, Bor Ionenimplantation, veraschen, Annealing) Strukturiererte Isolation mit Kontaktöffnungen (SiO2 mit CVD-Prozess abscheiden, Photolithographie, SiO2 mit HF nasschemisch ätzen da selektiv gegenüber Si, Entwickler removen) Metallisierung (Al sputtern, Photolithografie, Al nasschemisch ätzen, Resist entfernen, TEMPERN damit ohmscher Kontakt) Wichtig bei Widerstand: pn-Übergang, d.h. implantiertes p-Gebiet reicht zu beiden Isolatoröffnungen!
  • Erläutern Sie welche Funktionen die Opferschichten in der Oberflächenmikromechanik (OMM) haben und welche Eigenschaften bei der Auswahl des Materials wichtig sind. Funktionen dienen als Distanzschicht tragen Funktionsschicht definieren Abstand der Funktionsschicht zum Substrat Materialeigenschaften isotrop und hoch selektiv gegenüber Funktionsschicht ätzbar Prozesskompatibilität (v.a. CMOS)
  • Nennen Sie mindestens zwei typische Materialkombinationen von Opferschicht und Strukturschicht bei der Oberflächenmikromechanik (OMM). SiO2 - Polysilizium Polymer - Alu
  • Erläutern Sie mit Skizzen die Prozessabfolge, die notwendig ist, um auf einem Silizium-Substrat in der Oberflächenmikromechanik (OMM) einen freistehenden Balken entsprechend nachfolgender Abbildung herzustellen. Funktionsstruktur soll aus Polysilizium sein. Abscheidung der SiO2-Opferschicht (thermische Oxidation, oder CVD) Strukrurierung der Opferschicht (Photolithografie, SiO2 je nach gewünschter Form mit HF selektiv gegen Si ätzen oder anisotrop Trockenätzen, Resist entfernen) Abscheidung der Strukturschicht Polysilizium (CVD, z.B. LPCVD) Strukturierung Strukturschicht (Photolithografie, z.B. RIE oder Sputterätzen, Resist entfernen) Opferschicht entfernen (selektiv isotrop, z.B. HF ätzen)
  • Erläutern Sie qualitativ die Ursache warum Silizium-Atome in den {111}-Ebenen beim anisotropen Ätzen langsamer geätzt werden als Silizium-Atome in den {100}- oder {110}-Ebenen. weil sie dichter gepackt ist, d.h. nur 1 Bindung eines jeden Tetraeders ragt heraus, bei den beiden anderen Ebenen sind es 2
  • Welche Ätzlösung wird beim anisotropen Ätzen in Silizium hauptsächlich verwendet? Bei welcher Temperatur läuft der Ätzprozess ab? Welche Konzentration verwendet man üblicherweise? Wie groß ist größenordnungsmäßig die Ätzrate? Ätzlösung für Si: 30% KOH in wässriger Lösung Temperatur: 60-100°C, typisch 80°C Konzentration: 30% Ätzrate: 80 µm / Stunde
  • Was versteht man unter Eckenkompensation? Motivation Ätzstopebenen wirken beim KOH-Ätzen nur in konkaven Ecken in konvexen Ecken findet durch (411) Ebenen komplette Unterätzung statt Maßnahme Ätz-Lithographie-Maske so gestalten dass statt normalen Ecken bestimmte an die Wafer-oberfläche und Orientierung angepasste Strukturen rausstehen, bei (100) Wafer z.B. bands (am besten), beams, squares und triangle Strukturen rausstehen. diese werden weggeätzt, geben bei bestimmter Ätz-Stopzeit aber gewünschtes Eckenprofil
  • Wie funktioniert der elektrochemische Ätzstopp in einer KOH-Ätzlösung? Chemie: Si + 2 OH-  --> Si(OH)2++ + 4e- Si(OH)++    + 4 OH-  --> SiO2(OH)2  -- + 2 H2O Nebenreaktion: 4 H2O + 4 e-   --> 4 OH-  + 2 H2 Ätzprozess ist 2-stufig, wobei 1. Stufe ne Redoxreaktion ist, die OH- Ionen bildet. Diese werden in der 2. Stufe verbraucht. Werden elektronen abgesaugt werden keine OH- Ionen mehr gebildet, und der Ätzprozess kommt zum Erliegen. Die Nebenreaktion stellt die OH- Ionen für Reaktion 2 zur Verfügung. Werden die e- vorher abgesaugt werden keine neuen OH- Ionen gebildet und die zweite Reaktion findet nicht mehr statt, Stop. Methode zu ätzende Si-Bereiche: p-Dotiert Ätzstop: n-dotiert Elektrische Spannung angelegt: n-dotiert auf Plus, Pt-Gegenelektrode auf Minus (bis Ätzstop ist p-dotiert auf Gegenelektrodenpotential) => Sperrrichtung; Elektronen die beim p-Ätzen zwischenzeitlich entstehen können nicht weg wenn die Ätzstop erreicht ist gibt es keine Sperrichtung mehr und zwischenzeitlich Entstehende Elektronen werden zur Platinelektrode abgesaugt.
  • Anzeige
  • Erläutern Sie mit einer Skizze die Prozessfolge, die notwendig ist, um einen piezoresistiven Drucksensor in Bulkmikromechnanik (BMM) entsprechend der nachfolgenden Abbildung zu realisieren. Drucksensorherstellung Prozessfolge Widerstände herstellen (Ionenimplantation) Isolation abscheiden und strukturieren (SiO2 und Si3O4, nasschemisch oder Trockenätzen) Leiterbahnen (Al sputtern, Photolitho, nasschemisch ätzen) Passivierung: vorne und hinten SiO2 und Si3N4 abscheiden, Rückseite strukturieren KOH-ätzen (auf Zeit, mit elektrochem. Ätzstop oder vergrabenem oxid) Passivierung vorn öffnen: Photolitho, Trocken oder nasschemisch

zurück  |  weiter 1 / 1