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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.
