Diplomprüfung in Grundlagen der Mikroelektronik WS 98/99 Lösungen

Transkript

1 iplompüfug i Gulage e Mikoelekoik W 98/99 ösuge 1. Aufgabe 1a ie Pogose besa ai, aß sich fü ie Weieewicklug e Halbleieechologie uch Exapolaio iese Kuve ei expoeielles Aseige e Iegaiosiche voaussage lasse wüe. ie Beeuug es Mooe sche Gesezes is ie, aß sich ie Iusie iesem Gesez uewaf u as voausgesage expoeielle Wachsum e Iegaiosiche asächlich eiaf. Alleigs wa ie eigeug e Zahl e Tasisoe po Chip ewas lagsame als zuächs voausgesag u zwa bis 1980 efolg eie Veoppelug alle 1 1/ Jahe, a alle 1/ Jahe. 1b 1b1 keie Eifluß, a ie Fele gleich bleibe 1b 4C β 0 W C 0 β µ W β ' β C' C 4C' ' β ' ' we ie chalzeie abehme, imm ie chelligkei zu. 1b3 β β I I ( ( I ' e omvebauch imm ab. 1b4 a sowohl paug wie auch om abehme, imm e eisugsvebauch ab übeschlagsmäßig mi 1/. 1b5 P f C f cl cl ' f cl, P P' wege e chalzei e eie 1 vo 7

2 1c ' 4C ' β ' '. Aufgabe a 0V->5 V -V-> 3 V 0V-> 5 V 5 V->0V 5 V->0V 3 V 0V->3V 3V 0->3V 3V 0V ->3V 5V V-->5V 0V V->1V 0 V 0 V 0 V 5 V 5 V b c 1 FB N FB + + icke es Gaeis Beschaffe hei B ss oieug es Halbleie s ue Gae paug zwische ouce u ubsaa schluß auge 0 N Be( 0 im Oxi B + ss es Gaeis z.b. io oe i 3 N 0 W β µ µ µ ( T 4 4C β ie Beweglichkei imm mi zuehmee Tempeau ab, also imm ie Zugiffszei zu. Ebeso imm ie Zugiffszei mi abehmee Vesogugsspaug zu. eie vo 7

3 3. Aufgabe 3a ie aswiesäe köe ewee uch eie uiffuiee Poly-ilizium eiebah hegesell wee oe uch eie ilizium Bah, ie i as ubsa iegie is. iese muß uch eie p-übegag vom übige ubsa isolie sei. + + Koakaschluß g p-i- ubsa 3b Vo em Zugiff wee ie Bi u ie Nich-Bi eiug mi 3 V vogelae. ie Woleiug is auf 0V, soaß ie Tasisoe T 3 u gespe si. Beim Zugiff geh ie Woleiug auf 5 V u öffe ie Tasisoe T 3 u. oll eie Eis eigeschiebe wee, so wi ie Nich- Bi-eiug auf Massepoeial geleg. Is i e Zelle eie Eis eigeschiebe, so is Koe I auf 5 V u Koe II auf 0, V. iese Zusa äe sich also beim Eischeibe eie Eis ich. Wa higege eie Null eigeschiebe, so fließ beim Zugiff ie aug vo Koe II übe T4 zu Masse. auch wi o ie paug kleie als ie chwellespaug u T1 schließ. as Poeial a Koe I geh auf ewas übe 3 V. Nach e Zugiff schließe ie Tasisoe T 3 u u as Poeial a Koe I wi auf 5 V hoch gezoge. 5V W 0V 3V B 0V 3V B 0V cheibe 1 ese 1 a ie Zelle symmeisch aufgebau is, efolg as cheibe u ese eie 0, iem ma e Bileiug auf Poeial Null big. eie 3 vo 7

4 3c 3c1 Woleiug W0V spe I 0,V II5V spe Bileiug B3V T 3 leie spe T 1 T spe Bileiug B3V 3c Woleiug W5V I3V II0,V leie: Wi. Bileiug B3V T 3 spe T 1 T leie leie ä-> Wi Bileiug B0V 3c3 Woleiug W0V spe I5V II0,V spe Bileiug B3V T 3 spe T 1 T leie Bileiug B3V eie 4 vo 7

5 3 5V 5V 0, V β ( 1 + p G 1 β ( β k G W W β k p ( k G p ( G 5 3, 1,5 3e Zeiche ie ie espechee NMO- u CMO- chalugs-ealisieuge fü ie peichezelle. T 1 T T 1 T eie 5 vo 7

6 3f Vegleiche ie ie Eigeschafe e NMO-Techik mi ee e CMO-Techik. NMO CMO aische eisugsvebauch P sa 0 Iveefläche < Iveefläche f f H H, u am göße Techologie eifache Techologie kompliziee, wege komplemeäe Tasisoe achup- Empfilichkei 4. Aufgabe 4a iogaphie ie iogaphie ie azu, ie üe chiche auf e Halbleiescheibe selekiv gemäß e uku auf eie Foomaske zu äze. azu wi ie cheibe gleichmäßig mi eiem lichempfiliche Foolack belack (Aufschleue u geocke (Ausheize. Aschließe wi ie cheibe uch ie Foo-Maske hiuch mi V ich (as vo eie Quecksilbeampflampe geliefe wi beliche. uch as Beliche wi ei Negaiv-ack i eie, i eiem ogaische Ewickle, lösliche Fom übegefüh, ie jeoch e ichbelichee ack ich löse ka.. Beim Posiiv-ack is es geau umgekeh. e belichee ack wi vom Ewickle ich gelös, wähe e belichee ack im Ewickleba aufgelös wi. Auf iese Weise wi ie uku e Foomaske als acksuku auf e cheibe ezeug. iese acksuku ie a bei em aschließee Äzpozeß als Maske. ie aogaische Äzmiel geife e ogaische ack ich a, wohl abe ie zu äzee chich. 4b Hoizoalöfe: I Hoizoalöfe wi ie Oxiaio e iliziumobefläche mi auesoff oe H O sowie iffusioe zum Eibige vo Femaome i e Halbleie uchgefüh. iese Pozesse fie ue chuzgas bei Tempeaue um 1000 C sa. Auf iese Weise wi as icki u as üi gewachse u ie Wae fü ie p-tasisoe iffuie. Auch ie Tempeug zu Ausheilug vo Kisall-amage ach e Implaaio wi i Hoizoalöfe uchgefüh. 4c PCV-Öfe, iee als eakoe zu Abscheiug vo üe chiche aus e Gasphase: z.b. io, i 3 N 4, Poly-i,. iese chiche iee als Isolaiosschiche fü aübeliegee chiche, z.b. eiebahe. 4 Naßzelle, fü ie eiigug e cheibe vo jeem Pozeß. eie 6 vo 7

7 4e MeV-Hochsomimplae, fü ie oieug es Halbleies. ie Implaaio wi bei el. ieige ubsaempeau ( 300 C uchgefüh. ie wi bei kleie ukue bevozug eigesez, a sich mi ih geziel üe chiche (< 1 µm heselle lasse. Auch ka hiemi ie Ezeugug vo ouce u ai i eiem selbsjusieee Pozeß mi Poly-ilizium Gae uchgefüh wee. ie laeale Ausbeiug e implaiee Aome a e Kae zu e bei e Plaaechik als Maske aufgebache Oxischiche is geige als bei e iffusio. 4f sahlugsbeheize Tempeöfe, fü as Tocke vo ack bei e Fooechik. Fü as Vebesse e Koake. 4g Äz- u Abscheiesaioe, eakoe, ie mi aßchemische oe ockechemische Vefahe zum Äze e chiche iee. Abscheiesaioe z.b. fü Alumiium. 4h Kooll- u Ispekioszelle. Zu Koolle e Obefläche e cheibe ue em Mikoskop u Ählichem. eie 7 vo 7