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Ziel der vorliegenden Arbeit ist die elektrochemische Erzeugung von reaktiven Mehrschichtsystemen (RMS) aus der Einbadtechnik basierend auf dem System Palladium/Zinn. Durch die Charakterisierung der Elektrolyte mittels Stromdichte- Potential- Kurven (SPK) konnte gezeigt werden, dass Parameter wie z.B. Homogenisierungsdauer und Umwälzung Einfluss auf die Stabilität des Elektrolyten haben. Des Weiteren wurde nachgewiesen, dass die Rührgeschwindigkeit des Elektrolyten bei der Abscheidung einen wesentlichen Einfluss auf die Schichtzusammensetzung hat. Legierungsschichten unterschiedlicher Zusammensetzung konnten durch das Variieren des Potentials und der Konvektion hergestellt werden. Im Rahmen dieser Arbeit konnte keine Stapelung der einzelnen Schichten erfolgreich durchgeführt werden. Für die Herstellung von Mehrschichtsystemen sind daher noch weitere Untersuchungen notwendig.
Gegenstand der vorliegenden Arbeit ist die laserinduzierte Plasmaspektroskopie (LIPS) zur Detektion von Wasserstoff in Aluminiumschmelzen. Bei diesem Verfahren wird ein hochenergetischer Laserpuls auf die Probenoberfläche fokussiert. Durch die Wechselwirkungen des Pulses mit der Probe entsteht ein Plasma, dessen Emission spektral analysiert wird. Aus dem Spektrum können so qualitative und quantitative Aussagen über die chemische Zusammensetzung getroffen werden. Ein zu hoher Wasserstoffanteil führt, während des Erstarrungsvorgangs, zur Ausbildung von Poren. Infolgedessen kommt es zur Beeinträchtigung der mechanischen Eigenschaften des Gusserzeugnisses. Somit ist eine Qualitätskontrolle während des Prozesses erforderlich. Die derzeitig eingesetzten Verfahren zur Analyse des Wasserstoffgehaltes haben entscheidende Nachteile. Sie können entweder erst nach dem Erstarren der Schmelze durchgeführt werden oder haben einen stark erhöhten Wartungsaufwand. Die LIPS kann eine verschleißarme Echtzeitanalyse unmittelbar im Schmelzprozess bieten. Der Aufbau einer Anordnung zur spektralen Analyse laserinduzierten Plasmen konnte in dieser Arbeit realisiert werden. Hauptaugenmerk lag dabei auf der Zeitsteuerung. Diese verwirklicht die Abstimmung der spektralen Erfassung auf den Laserpuls. Für diese Herausforderung wurde eine Evaluierung verschiedener Varianten durchgeführt. Danach folgte die Charakterisierung der Spektrometersignale und Laserpulse. Bei der anschließenden qualitativen Auswertung der Spektren konnte unter anderem Wasserstoff identifiziert werden. Die Art und Intensität der Emission ist stark abhängig von Messzeit und Messbeginn. Demzufolge musste ein optimales Zeitfenster gefunden werden. Abschließend wurden die Auswirkungen des Energieeintrages auf die Probe untersucht.
Um den Anforderungen zukünftiger Mikroprozessoren nachkommen zu können, muss der Einsatz neuer Materialien bzw. Materialsysteme in der Halbleiterindustrie überprüft werden. Ziel dieser Masterarbeit war die Optimierung eines Kobalt-MOCVD-Prozesses zur Herstel-lung von Kupferdiffusionsbarrieren in der Back-End-of-Line-Metallisierung. Unter Berücksichtigung des theoretisch zu erwartenden Einflusses der verschiedenen Pro-zessparameter auf das Beschichtungsresultat wurden separate Versuchspläne aufgestellt, deren Durchführung beschrieben und die Ergebnisse der Schichtcharakterisierung vorgestellt. Die beobachteten Auswirkungen dieser Prozessparametervariation auf das Wachstumsverhalten und die Eigenschaften der Kobaltschichten wurden diskutiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Oberflächenrauheit der Kobaltschichten ausschlaggebend für ihre elektrische Leitfähigkeit war. Außerdem war es möglich vorteilhafte Einstellungen gegenüber dem Referenzprozess, sowohl für Blank- als auch Strukturscheiben, abzuleiten. Abschließend zeigten erste Untersuchungen zur direkten elektrochemischen Bekupferung der Kobaltschichten die Möglichkeit zur Integration in den bestehenden Herstellungsprozess.
Das Thema dieser Arbeit ist die Untersuchung einer alternativen Metallisierung von Solarzellen mit Nickel- Vanadium. In der Produktion kommt heute zu 86 % [10] die Siebdrucktechnologie zum Einsatz, um Silberbusbars herzustellen. Silber ist sehr kostenintensiv und die Forschung muss günstigere Alternativen finden. Während der Untersuchungen wurde die Effizienz der neuen Technologie mit dem Siebdruckverfahren verglichen und die Lötbarkeit auf Vorder- und Rückseite analysiert. Die Konkurrenzfähigkeit der Nickel- Vanadium- Metallisierung konnte gegenüber der Silberanwendung nachgewiesen werden. Es konnte eine funktionsfähige Prozessabfolge für rückseitige Haftkräfte ermittelt werden. Zukünftig müssen weitere Versuchsreihen zur Lötbarkeit der Vorderseite unternommen werden und die Zuverlässigkeit der Metallisierung in Modultest bewiesen werden. So wird es gelingen den Silberanteil zu verringern und die Produktion kostengünstiger zu gestalten.
Die vorliegende Studie beschäftigt sich mit der elektrochemischen Kupferabscheidung auf sehr dünnen metallischen Saatschichten im Hinblick auf die Kontaktierungs-möglichkeiten innerhalb ultrahoch-integrierter Schaltkreise. Dabei soll die prinzipielle Machbarkeit der galvanischen Abscheidung auf 50 bis 10 nm dünnen, mittels PVD hergestellten Kupfer- und Nickelsaatschichten experimentell sowie auf Ruthenium und Kobalt in der Theorie gezeigt werden. Eine praktische Vorbetrachtung der Abscheidung auf Kupfer dient zur Optimierung der Prozessparameter und des Versuchsablaufes. Darauf wird die erfolgreiche Abscheidung auf allen Kupfer- und Nickelsaatschichten mittels Vier-Spitzen-Schichtwiderstandsmessung und der Untersuchung mit dem Rasterelektronenmikroskop genauer charakterisiert. Eine kurze theoretische Vorbetrachtung zu Kobalt und Ruthenium als Saatschicht-material skizziert die potenzielle Realisierung der Kupferabscheidung und stellt einen Ansatz für folgende Abscheideexperimente dar.
In dieser Arbeit geht es um die Untersuchung des Belackungsprozesses und der Strukturierung mittels Laser-Interferenz-Lithografie auf großen Silizium-Trägern, welche auf Grund ihrer höheren Formstabilität und individuelleren Montagemöglichkeiten, zur Fokussierung und Dispersion von Synchrotronstrahlung besser geeignet sind als dünne Wafer. Dabei werden im ersten Abschnitt die Gesetzmäßigkeiten zwischen Drehzahl und Schichtdicke anhand von Schleuderkurven ermittelt sowie die Homogenität der aufgebrachten Oberflächen bestimmt. Nach der Untersuchung geeigneter Schleuderparameter werden die Proben mit Hilfe der Laser-Interferenz-Lithografie periodisch strukturiert und die Ergebnisse mit geeigneten Verfahren charakterisiert und bewertet.
In vorliegender Arbeit geht es um die Stabilitätskontrolle von Backendstrukuren mit ULK-Materialien. Weil die Strukturen bei der Mikrochipherstellung immer kleiner werden, müssen neuartige Materialien für die Isolierung der Leiterbahnen entwickelt werden. Diese Materialien nennt man ultra-low-k-Materialien, kurz ULK. Sie besitzen einer niedrige Dieelektrizitätszahl k. Diese Materialien kommen in den Verdrahtungsebenen im Mikrochip zum Einsatz und dienen dort als Isolator zwischen den Leitungsbahnen. Ulk beeinflusst jedoch die Stabilität des Backend negativ. Aus diesem Grund müssen schon in der Entwicklungsphase eines Mikrochips Tests durchgeführt werde. Der hier verwendete Test nennt sich Bump Assisted Backend of Line Stability Indentation Test (kurz BABSI-Test. Dieser Test ist durch GLOBALFOUNDRIES Dresden patentiert.Hierbei wird mit einer Nanoindenternadel in den Bump indentiert und anschließend ein Ritztest durchgeführt. Dabei kommt es durch die Lateralkraft, welche über dem Bump in das Backend ein gekoppelt wird, zu einer Schädigung im Backend. Die Lateralkraft bei der das Backend geschädigt wird dient als Stabilitätskennzahl. Somit können verschiedene Backendvarianten bzw. verschiedene Fertigungsprozesse miteinerander verglichen werden. In der Arbeit werden verschiedene Versuche durchgeführt, um den BABSI-Test zu verbessern. So kommen zum Beispiel verschiedene Indenterspitzen zum Einsatz.
Die vorliegende Masterarbeit beschäftigt sich mit der Herstellung und Charakterisierung von transparenten Permeationsbarrrieren auf Kunststofffolien im Hinblick auf die Sauerstoff- und Wasserdampfdurchlässigkeit für die Anwendung als Verkapselung organischer Elektronik. Zur Schichtabscheidung wurden dabei verschiedene Schichtsyteme mittels Atomlagenabscheidung (ALD) und reaktivem Sputtern herstellt. Bei den untersuchten Oxidschichten handelt es sich unter anderem um die typischen transparenten Barrierematerialien Zink-Zinn-Oxid (ZTO) und Al2O3. Des Weiteren wurde der Einfluss der Schichtdefekte und Schichthaftung auf die Barriereeigenschaften untersucht. Zur Charakterisierung der Permeationsbarriere wurden die Normen DIN EN ISO 15106 -3 und DIN 53380 -3 verwendet. Dabei handelt es sich um eine coulometrische Messmethode, die durch ein Trägergas unterstützt wird. Für die Untersuchungen zur Defektdichte wurde das optimierte elektrolytische Verfahren der Kupferdekoration angewendet. Dabei wird eine Unterschicht aus Silber auf dem Substrat abgeschieden, dass als Kathode und Kupfer als Anode verwendet wird. Ziel ist die Herstellung von Ultrabarrieren mit einer Wasserdampfpermeation von unter 10^-4 g/m^2*d. Ebenfalls stellt das Substrat selbst eine wichtige Rolle dar. So besteht eine wichtige Vorraussetzung darin, dass die Polymersubstrate für eine sehr glatte Oberfläche aufweisen. Verschiedene Sputtereinzelschichten wurden hergestellt und charakterisiert und mit den ALD Einzelschichten und den drei verschiedenen Schichtsystemen verglichen. Dabei finden für ZTO und Al2O3 das Sputtern Anwendung. Wohingegen sich für die ALD nur Al2O3 als Schichtmaterial verwendet wird. Gute Ergebnisse konnten mit dem 2-Schichtsytem erzielt werden, bei dem das ALD-Verfahren als Deckschicht verwendet wird. Dagegen eignen sich die 3-Schichtsysteme mit der ALD-Zwischenschicht nicht als Permeationsbarriere.
Bei der Fertigung von Strukturen der Bereich MEMS und MOEMS ist eine ständige messtechnische Kontrolle und Überprüfung notwendig. Mit dieser wird sichergestellt dass die durchgeführten Produktionsschritte zu der Funktionsfähigkeit des Systems beitragen und die Qualität alle geforderten Ansprüche erfüllt. Diese Zwischenschritte erfordern aber auch einen hohen Zeitaufwand. Um diese Zeit weitestgehend zu ver-kürzen bietet sich eine Automatisierung der Messprozesse an, da diese sich auf einem Wafer mit 70 oder mehr Strukturen ständig wiederholen. Für die Automatisierung wird in dieser Arbeit ein Messstellenumschalter entwickelt, welcher die Prozesse zur elektrischen Charakterisierung von MEMS und MOEMS steuern soll. Dabei wird auf alle notwendigen Aspekte, die diese Aufgabe erfordert, eingegangen.
In der Zahnmedizin werden zur Kronenablösung aktuell ausschließlich Verfahren angewandt, bei welchen die Kronenrestauration zerstört wird. Der Patient muss hohe Kosten für den Kronenersatz und in manchen Fällen einen Zahnverlust in Kauf nehmen. Hierfür wurde eine Technologie entwickelt, die mittels Laserapplikation durch entstehende Mikroexplosionen im Adhäsivzement zwischen Krone und Zahnstumpf eine schonende und zerstörungsfreie Ablösung der künstlichen Zahnkrone ermöglicht. Die Keramik transmittiert das Laserlicht, das danach im Zement bzw. Bonding vollständig absorbiert werden soll, um den Zahnstumpf (Zahnpulpa) nicht durch übrige Energie zu schädigen. Durch eine Literaturrecherche konnten nur verwandte Anwendungen bzgl. dieser Technologie gefunden werden. Es wurde eine Bearbeitungsstation errichtet, in der zwei Er:YAG-Laser mit einer geeigneten Wellenlänge von 2940 nm aber mit unterschiedlichen Repetitionsraten integriert wurden. Nachdem die Funktionsweise dieser Station nachgewiesen wurde, konnten die Ablösungsprozesse durch Integration einer Hochgeschwindigkeitskamera charakterisiert werden. Dabei erkannte man bei Ablösung thermomechanische Effekte, währenddessen ausschließlich thermische Reaktionen bei ausgebliebener Ablösung stattfanden. Um diese Technologie später am Menschen einzusetzen, sind Temperaturmessungen mittels eines Hochgeschwindigkeit-IR-Kamerasystems notwendig, um den Schädigungsgrad des Zahnstumpfes bei der Laserapplikation abschätzen zu können. Es wurden die Temperaturen an der Oberfläche und im Inneren des Zahns während der Applikation untersucht. Die Temperaturen im Zahn lagen unterhalb der zugelassenen Temperaturänderung von 5,5 K.
Die dielektrischen Materialien SiO2 und Si3N4 eignen sich als Isolator Schichten in Transistoren und als Matrix Material für seltene Erden (z.B. Erbium) und kommen deshalb in Silizium-basierenden Lichtemittern (MOSLED) zum Einsatz. Sie weisen besonders geringe Verluste von 0,1 dB/cm bis 1 dB/cm im Bereich des sichtbaren (VIS) bis infraroten (IR) Lichtes auf und finden daher Verwendung in Wellenleiter-basierenden photonischen Systemen. Der Trend zur Anwendung siliziumreicher Si3N4 (SiNX/SRN) und SiO2 Schichten (SiOX/SRO) liegt vor allem in der Steigerung der optischen Effizienz Er3+-dotierter MOSLEDs im Telekommunikationsbereich (1535 nm) und in der Erhöhung der Integrationsdichte der Si-basierenden Optik. Eine kostengünstige Umsetzung wird über die Herstellung mittels plasmagestützter Gasphasenabscheidung (PECVD) ermöglicht, die sich problemlos in CMOS-Halbleiterprozessabläufe integrieren lässt. Diese Arbeit befasst sich zum einen mit der Herstellung als auch Charakterisierung siliziumreicher SiO2 und Si3N4 Systeme und zum anderen mit der Entwicklung Abscheideraten-kontrollierter SiO2 Schichten mittels PECVD. Die Struktureigenschaften werden anschließend über Fourier Transformations-Infrarotspektroskopie (FTIR), elastischer Rückstreudetektionsanalyse (ERDA), Ellipsometrie sowie Transmissionsmessungen charakterisiert. Die optoelektronischen Eigenschaften wurden an MOSLEDs, basierend auf einem ITO/SiOX/SiNX:Er3+/Si-System, bei dem die lumineszierende Schicht aus SiNx:Er3+ besteht, untersucht. Die Einflüsse der Schichtstöchiometrien auf die Lichtemitter werden sowohl über I(V) (Strom-Spannung) als auch über I_CC Messungen (Konstant-Strom) mit gleichzeitiger Erfassung der optischen Leistung sowie des Elektrolumineszenz Spektrums analysiert. Neben dem Einsatz in MOSLEDs werden die siliziumreichen Schichten in optischen Wellenleitern genutzt, wo ihre Stöchiometrie über die Änderung der optischen Konstanten das Transmissionsverhalten erheblich beeinflusst. Die Auswirkungen der sich ändernden Materialeigenschaften auf die Modendispersion in planaren Wellenleitern wurden bezüglich der Wellenleiterhöhe und der optischen Konstanten mit MATLAB simuliert. Weiterhin wird gezeigt, wie die Variation des Si-Überschusses in den optischen Schichten die Bandlücke und das Transmissionsverhalten beeinflussen. Darüber hinaus werden die Ergebnisse der weiterentwickelten Wellenleiterherstellung und ein möglicher Herstellungsprozess zur Kopplung zwischen MOSLED und Wellenleiter präsentiert.
Die effektive Verkapselung von flexiblen organischen Leuchtdioden ist ein wichtiger Bestandteil für die Erhöhung der Lebensdauer. Vielversprechend sind hier Nanolaminate, bei denen abwechselnd defektarme, anorganische Barriereschichten und flexible, organische Zwischenschichten hergestellt werden. In dieser Arbeit wurde ein Prozess zur Molekularlagenabscheidung (MLD) der organischen Schicht aus den Edukten Trimethylaluminium und 1,2-Ethandiol entwickelt und optimiert. Der Prozess ermöglicht die Herstellung von dünnen Schichten aus Poly (Aluminiumethandiol) mit einer Dichte von 1,7 g/cm3 und einem temperaturabhängigen Wachstum je Zyklus von 0,1 bis 0,05 nm für Abscheidetemperaturen von 90 bis 150°C. Infrarot- und photoelektronenspektroskopische Untersuchungen weisen auf einen Einbau der Kohlenstoffketten in die Schicht hin. Das Aufwachsen der Schichten erfolgt auf Aluminiumoxid substratverstärkt und zeigt für den verwendeten MLD-Prozess einen ungünstigen Reaktionsmechanismus an.