Verfahren und Analysemethoden der MST
Vorlesung 6
Vorlesung 6
Nennen Sie die drei wesentlichen Schritte bei grundlegendem Prinzip der Evaporation.
- Thermisches verdampfen von Material (1000-3500°C)
- Transfer der Dampfteilchen zum Substrat
- Niederschlag (Kondensation) auf kühlem Substrat (100-200°C) und den Wänden des Rezipienten
Nennen Sie die verschiedenen Verdampfungsquellen beim thermischen Verdampfen
- Widerstandsheizung
- Induktionsheizung
- Elektronenstrahlverdampfer
Aus welchem Material besteht ein Schiffchen in der Verdampfungsanlage und warum?
Wolframblech, hoher Siedepunkt bei 3695K
Was ist die typische kinetische Energie eines verdampften Teilchens?
0,2eV
Welches Bauteil wird meistens zur Prozesskontrolle beim thermischen Aufdampfen genutzt?
Schwingquarz
Erklären Sie den direkten und den indirekten Piezoelektrischen Effekt.
Direkter Effekt:
Bei Verformung bestimmter Materialien treten auf der Oberfläche elektrische Ladungen auf
Indirekter Effekt:
Beim anlegen von Spannung verformen sich diese Materialien
Bindeglied zwischen Elektrostatik und Mechanik
Welche Materialklasse besitzt eine piezoelektrische Eigenschaft?
Piezokeramiken, gefertigt aus synthetischen, anorganischen, ferroelektrischen und polykristallinen Keramikwerkstoffen.
Hochvolt: Blei-Zirkonat-Titane (PZT)
Niedervolt: Blei-Magnesium-Niobate (PNN)
Skizzieren Sie die aufgedampfte Schicht bei thermischen Aufdampfen und begründen Sie
siehe Bild
Benennen Sie die verschiedenen Komponenten einer Aufdampfanlage
- Schwingquarz zur Schichtdickenmessung
- drehbarer Substratteller
- beheizte Substrate
- ausheizbarer Rezipient
- Heizung für Rezepient
- Dampfstrom
- schwenkbare Blende
- Verdampfungsquelle
- Vakuumpumpe
Benennen Sie die verschiedenen Komponenten einer DC-Sputteranlage.
- Kathode
- Target
- Plasma
- Substrat
- Anode
- Heizung/Kühlung
- Vakuumpumpe
- Gasregelsystem
Beschreiben Sie die 5 Teilschritte beim Kaltkathodenzerstäuben.
- Ionen werden in einem Plasma erzeugt
- Beschleunigung der Ionen im elektrischen Feld
- Aufprall der Ionen auf abzuscheidendes Schichtmaterial (Target)
- Herausgeschlagene Teilchen fliegen vom Target zum Substrat
- Target-Atome schlagen sich auf Substrat nieder
Wie groß ist die Energie zur Ionisation von Argon?
15,7eV
Nennen Sie die 4 Aggregatzustände der Materie.
- Fest
- flüssig
- gas
- plasma
Durch welche Methoden können Plasmen erzeugt werden?
- Thermische Anregung (100000°C)
- Strahlungsanregung
- Elektrostatische Anregung
- Elektromagnetische Felder
Nennen Sie 3 Plasmaanlagentypen in der MST.
- PECVD: Plasma enhanced chemical vapor deposition
- Sputtern (Target ungleich Substrat)
- Trockenätzen: Reactive ion etching (RIE) (Target gleich SUbstrat)
Wofür steht die Abkürzung PECVD?
Plasma enhanced chemical vapor deposition
Mit welchem Sputterverfahren kann man Si3N4 abscheiden?
AC-Sputtern
Bennenen Sie die verschiedenen Komponenten einer RF-Sputteranlage.
- Substrat
- Reaktives Gas
- Target
- zur Pumpe
- Plasma
- Argon
Was muss man tun, um eine Sputteranlage im Sputterätzmodus zu betreiben?
Umpolen vor dem Start des Beschichtungsprozess
Mit welchem Sputterverfahren kann man die Abscheidrate um bis zu einer Grössenordnung steigern?
Magnetron-Sputtern
Welche Anregungsfrequenz wird beim RF-Sputtern genutzt?
13,56Hz
Wodurch erreicht man eine Nettobeschleunigung der Ar-Ionen auf das Target bei RF-Sputtern?
Kapazität C1 zwischen Plasma und Target <<< Kapazität C2 zwischen Plasma und Substrat
--> am Target deutlich höhere SPannung, Argon wird zum Target hin beschleunigt
Bei welchem Verfahren ist die thermische Energie des abgeschiedenen Materials höher? Sputtern oder Aufdampfen?
Was ist das Standardmetall zur Metallisierung in der Mikroelektronik? Was sind die Vorteile?
Aluminium:
gute Leitfähigkeit, gute Haftung, einfache Strukturierbarkeit, einfache Abscheidbarkeit
Nennen Sie mindestens drei von vier möglichen Problemen bei der Metallisierung.
- Spikes
- Hillocks
- Elektronenmigration
- Bildung eines Eutektikums
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Cartes-fiches
Nennen Sie die drei wesentlichen Schritte bei grundlegendem Prinzip der Evaporation.
- Thermisches verdampfen von Material (1000-3500°C)
- Transfer der Dampfteilchen zum Substrat
- Niederschlag (Kondensation) auf kühlem Substrat (100-200°C) und den Wänden des Rezipienten
Nennen Sie die verschiedenen Verdampfungsquellen beim thermischen Verdampfen
- Widerstandsheizung
- Induktionsheizung
- Elektronenstrahlverdampfer
Aus welchem Material besteht ein Schiffchen in der Verdampfungsanlage und warum?
Wolframblech, hoher Siedepunkt bei 3695K
Was ist die typische kinetische Energie eines verdampften Teilchens?
0,2eV
Welches Bauteil wird meistens zur Prozesskontrolle beim thermischen Aufdampfen genutzt?
Schwingquarz
Erklären Sie den direkten und den indirekten Piezoelektrischen Effekt.
Direkter Effekt:
Bei Verformung bestimmter Materialien treten auf der Oberfläche elektrische Ladungen auf
Indirekter Effekt:
Beim anlegen von Spannung verformen sich diese Materialien
Bindeglied zwischen Elektrostatik und Mechanik
Welche Materialklasse besitzt eine piezoelektrische Eigenschaft?
Piezokeramiken, gefertigt aus synthetischen, anorganischen, ferroelektrischen und polykristallinen Keramikwerkstoffen.
Hochvolt: Blei-Zirkonat-Titane (PZT)
Niedervolt: Blei-Magnesium-Niobate (PNN)
Skizzieren Sie die aufgedampfte Schicht bei thermischen Aufdampfen und begründen Sie
siehe Bild
Benennen Sie die verschiedenen Komponenten einer Aufdampfanlage
- Schwingquarz zur Schichtdickenmessung
- drehbarer Substratteller
- beheizte Substrate
- ausheizbarer Rezipient
- Heizung für Rezepient
- Dampfstrom
- schwenkbare Blende
- Verdampfungsquelle
- Vakuumpumpe
Benennen Sie die verschiedenen Komponenten einer DC-Sputteranlage.
- Kathode
- Target
- Plasma
- Substrat
- Anode
- Heizung/Kühlung
- Vakuumpumpe
- Gasregelsystem
Beschreiben Sie die 5 Teilschritte beim Kaltkathodenzerstäuben.
- Ionen werden in einem Plasma erzeugt
- Beschleunigung der Ionen im elektrischen Feld
- Aufprall der Ionen auf abzuscheidendes Schichtmaterial (Target)
- Herausgeschlagene Teilchen fliegen vom Target zum Substrat
- Target-Atome schlagen sich auf Substrat nieder
Wie groß ist die Energie zur Ionisation von Argon?
15,7eV
Nennen Sie die 4 Aggregatzustände der Materie.
- Fest
- flüssig
- gas
- plasma
Durch welche Methoden können Plasmen erzeugt werden?
- Thermische Anregung (100000°C)
- Strahlungsanregung
- Elektrostatische Anregung
- Elektromagnetische Felder
Nennen Sie 3 Plasmaanlagentypen in der MST.
- PECVD: Plasma enhanced chemical vapor deposition
- Sputtern (Target ungleich Substrat)
- Trockenätzen: Reactive ion etching (RIE) (Target gleich SUbstrat)
Wofür steht die Abkürzung PECVD?
Plasma enhanced chemical vapor deposition
Mit welchem Sputterverfahren kann man Si3N4 abscheiden?
AC-Sputtern
Bennenen Sie die verschiedenen Komponenten einer RF-Sputteranlage.
- Substrat
- Reaktives Gas
- Target
- zur Pumpe
- Plasma
- Argon
Was muss man tun, um eine Sputteranlage im Sputterätzmodus zu betreiben?
Umpolen vor dem Start des Beschichtungsprozess
Mit welchem Sputterverfahren kann man die Abscheidrate um bis zu einer Grössenordnung steigern?
Magnetron-Sputtern
Welche Anregungsfrequenz wird beim RF-Sputtern genutzt?
13,56Hz
Wodurch erreicht man eine Nettobeschleunigung der Ar-Ionen auf das Target bei RF-Sputtern?
Kapazität C1 zwischen Plasma und Target <<< Kapazität C2 zwischen Plasma und Substrat
--> am Target deutlich höhere SPannung, Argon wird zum Target hin beschleunigt
Bei welchem Verfahren ist die thermische Energie des abgeschiedenen Materials höher? Sputtern oder Aufdampfen?
Was ist das Standardmetall zur Metallisierung in der Mikroelektronik? Was sind die Vorteile?
Aluminium:
gute Leitfähigkeit, gute Haftung, einfache Strukturierbarkeit, einfache Abscheidbarkeit
Nennen Sie mindestens drei von vier möglichen Problemen bei der Metallisierung.
- Spikes
- Hillocks
- Elektronenmigration
- Bildung eines Eutektikums
