Technologie Hochintegrierter Schaltungen

ISBN-13: 9783642648328 / Niemiecki / Miękka / 2011 / 383 str.

Dietrich Widmann; Hermann Mader; Hans Friedrich

Opis

Dieses Buch beschreibt kompetent und umfassend die aktuellen Technologien zur Herstellung von hochintegrierten Schaltungen bis zur Prozessintegration fur den 256-Mbit-Speicher. Es wendet sich damit an fortgeschrittene Studenten sowie Ingenieure und Naturwissenschaftler in Forschung, Entwicklung und Fertigung. Die gewaltigen Entwicklungen in der Prozesstechnologie der letzten Jahre finden sich in dieser Neuauflage wieder: Planarisierungstechniken, neue Materialien wie Refraktarmetalle, modernste Prozessarchitekturen fur CMOS-, Bipolar-, BICMOS- und Smart-Power-Technologien. Hinzu kommen wesentlich verbesserte Einzelprozesse in Schichttechnik, Lithographie, Atztechnik und Dotiertechnik mit selbstjustierenden Verfahren. Die Autoren, selbst aktiv an diesen Fortschritten beteiligt, geben Informationen aus erster Hand."

Spis treści

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.