Ulrich Hilleringmann – författare

This book describes the integration, characterization and analysis of cost-efficient thin-film transistors (TFTs), applying zinc oxide as active semiconductors.  The authors discuss soluble gate dielectrics, ZnO precursors, and dispersions containing nanostructures of the material, while different transistor configurations are analyzed with respect to their integration, compatibility, and device performance.  Additionally, simple circuits (inverters and ring oscillators) and a complementary design employing (in)organic semiconducting materials are presented and discussed.  Readers will benefit from concise information on cost-efficient materials and processes, applied in flexible and transparent electronic technology, such as the use of solution-based materials and dispersion containing nanostructures, as well as discussion of the physical fundamentals responsible for the operation of the thin-film transistors and the non-idealities of the device.

This book describes the integration, characterization and analysis of cost-efficient thin-film transistors (TFTs), applying zinc oxide as active semiconductors.  The authors discuss soluble gate dielectrics, ZnO precursors, and dispersions containing nanostructures of the material, while different transistor configurations are analyzed with respect to their integration, compatibility, and device performance.  Additionally, simple circuits (inverters and ring oscillators) and a complementary design employing (in)organic semiconducting materials are presented and discussed.  Readers will benefit from concise information on cost-efficient materials and processes, applied in flexible and transparent electronic technology, such as the use of solution-based materials and dispersion containing nanostructures, as well as discussion of the physical fundamentals responsible for the operation of the thin-film transistors and the non-idealities of the device.

Die Mikrosystemtechnik wird in ihren Teilgebieten Mikroelektronik und Mikromechanik von der Siliziumtechnologie beherrscht. Materialeigen­ schaften und insbesondere die verbreitete, hoch entwickelte Prozeß­ technik haben andere Materialien weitgehend verdrängt. Dagegen ist das Halbleitermaterial Silizium für Anwendungen der Integrierten Optik bislang wegen seiner ungünstigen optischen Eigen­ schaften nur unzureichend beachtet worden. Erst die Mikrosystemtechnik hat zur Entwicklung einer geeigneten Integrationstechnik geführt, um die "Mechatronik" um integriert-optische Komponenten zu erweitern. Ziel dieses Buches ist es, Wege zur systemgerechten Einbindung der Integrierten Optik in die mikroelektronische Prozeßführung aufzuzeigen und die Eignung der Technologie zur monolithischen Integration von optischen, mikromechanischen und mikroelektronischen Bauelementen auf einem Siliziumchip anhand real gefertigter Muster zu demonstrieren. Die Basis der monolithischen Systemintegration auf Silizium wird ausgehend von der mikroelektronischen Prozeßtechnik diskutiert. Auf der Grundlage der Halbleitertechnologie zur Schaltungsintegration aufbauend werden mögliche Bauformen der Wellenleiter und der mikro­ mechanischen Komponenten zum Einbau in den CMOS-Prozeß verglichen. Vor-und Nachteile der Schnittstellen und der verschiedenen Integrationstechniken werden angesprochen und anhand realer Muster vergleichend diskutiert. Zur Abrundung des Themas werden einige Komponenten zur Verbesserung der mikroelektronischen Schaltungen im monolithischen Integrationsprozeß angesprochen, um eine schnelle, präzise Signalverarbeitung in den MOS-Schaltungen zu ermöglichen. Für die umfangreichen Arbeiten, die mit der Erstellung dieses Buches verbunden waren, möchte ich mich bei HerrnProf. K. Goser, Herrn Prof. K. Schumacher, den Herren Doktoren S. Adams, T. Harms, C. Heite, K.

Das vorliegende Studienskript "Silizium-Halbleitertechnologie" ist aus der Vorlesung "Halbleitertechnologie" entstanden, die seit dem Winter­ semester 1989/90 an der Universität Dortmund und seit 1999 auch an der Universität Paderbom gelesen wird. Um die rasante Entwicklung der Prozesstechnik berücksichtigen zu können, ist der Inhalt der inzwischen auf zwei Semester ausgedehnten Vorlesung um fortschrittliche Integra­ tionstechniken erweitert worden. Ziel dieses Buches ist es, den Studenten der Elektrotechnik, Informatik, Physik, aber auch den Schaltungstechnikern und den Ingenieuren in der Prozesstechnik sowie den Auszubildenden in den Zweigen der Mikro­ technologie, die Realisierung und den Aufbau integrierter Schaltungen zu veranschaulichen. Es umfasst die Kristallherstellung, die verschiedenen Prozessschritte der Planartechnik einschließlich der CMOS-Prozess­ führung und die Montagetechniken für integrierte Schaltungen. Die Übungsaufgaben sollen zur Überprüfung des Verständnisses dienen und gleichzeitig dazu beitragen, die Größenordnungen der verwendeten Parameter abschätzen zu können. Ergänzend zu den grundlegenden Verfahren der Mikroelektronik sind wichtige weiterführende Integrationstechniken berücksichtigt worden, um dem interessierten Leser die Verfahren der Höchstintegration verständlich darlegen zu können. Neben den seit Jahren zur Verfügung stehenden Basisprozessen sind heute durch die Einführung neuer Materialien veränderte Arbeitsschritte erforderlich geworden.

Die Mikrosystemtechnik wird in ihren Teilgebieten Mikroelektronik und Mikromechanik von der Siliziumtechnologie beherrscht. Materialeigen­ schaften und insbesondere die verbreitete, hoch entwickelte Prozeß­ technik haben andere Materialien weitgehend verdrängt. Dagegen ist das Halbleitermaterial Silizium für Anwendungen der Integrierten Optik bislang wegen seiner ungünstigen optischen Eigen­ schaften nur unzureichend beachtet worden. Erst die Mikrosystemtechnik hat zur Entwicklung einer geeigneten Integrationstechnik geführt, um die "Mechatronik" um integriert-optische Komponenten zu erweitern. Ziel dieses Buches ist es, Wege zur systemgerechten Einbindung der Integrierten Optik in die mikroelektronische Prozeßführung aufzuzeigen und die Eignung der Technologie zur monolithischen Integration von optischen, mikromechanischen und mikroelektronischen Bauelementen auf einem Siliziumchip anhand real gefertigter Muster zu demonstrieren. Die Basis der monolithischen Systemintegration auf Silizium wird ausgehend von der mikroelektronischen Prozeßtechnik diskutiert. Auf der Grundlage der Halbleitertechnologie zur Schaltungsintegration aufbauend werden mögliche Bauformen der Wellenleiter und der mikro­ mechanischen Komponenten zum Einbau in den CMOS-Prozeß verglichen. Vor-und Nachteile der Schnittstellen und der verschiedenen Integrationstechniken werden angesprochen und anhand realer Muster vergleichend diskutiert. Zur Abrundung des Themas werden einige Komponenten zur Verbesserung der mikroelektronischen Schaltungen im monolithischen Integrationsprozeß angesprochen, um eine schnelle, präzise Signalverarbeitung in den MOS-Schaltungen zu ermöglichen. Für die umfangreichen Arbeiten, die mit der Erstellung dieses Buches verbunden waren, möchte ich mich bei HerrnProf. K. Goser, Herrn Prof. K. Schumacher, den Herren Doktoren S. Adams, T. Harms, C. Heite, K.

Das Lehrbuch behandelt die Grundlagen und die technische Durchführung der Einzelprozesse zur mikroelektronischen Schaltungsintegration in der Silizium-Halbleitertechnologie. Die Integrationstechnik setzt sich aus einer Vielzahl von sich wiederholenden Einzelprozessen zusammen, deren Durchführung und apparative Ausstattung extremen Anforderungen genügen müssen, um die geforderten Strukturgrößen bis zu wenigen Nanometern gleichmäßig und reproduzierbar zu erzeugen. Das Zusammenspiel der Oxidationen, Ätzschritte und Implantationen zur Herstellung von MOS- und Bipolarschaltungen werden - ausgehend vom Rohsilizium bis zur gekapselten integrierten Schaltung - aus Sicht der Prozessführung erläutert.

The book presents the basic steps and the technical implementation of individual processes for microelectronic circuit integration in silicon. Interaction and influences of e. g. oxidation, etching, doping and thermal processes for integrating CMOS- and Bipolar circuits are discussed in detail, beginning with the purification of silicon up to the encapsulated integrated circuit. It includes modern processes like atomic layer deposition and etching for nanoscale structures and compares improvements like silicide contacts, copper metallization, high-k dielectrics, and SOI and FINFET structures. All processes are presented looking from the process engineer’s view.

Das Lehrbuch behandelt die Grundlagen und die technische Durchführung der Einzelprozesse zur mikroelektronischen Schaltungsintegration in der Silizium-Halbleitertechnologie. Die Integrationstechnik setzt sich aus einer Vielzahl von sich wiederholenden Einzelprozessen zusammen, deren Durchführung und apparative Ausstattung extremen Anforderungen genügen müssen, um die geforderten Strukturgrößen bis zu wenigen Nanometern gleichmäßig und reproduzierbar zu erzeugen. Das Zusammenspiel der Oxidationen, Ätzschritte und Implantationen zur Herstellung von MOS- und Bipolarschaltungen werden - ausgehend vom Rohsilizium bis zur gekapselten integrierten Schaltung - aus Sicht der Prozessführung erläutert. Moderne 3D-Bauformen für Feldeffekttransistoren runden den Inhalt ab.

Das Lehrbuch behandelt die Grundlagen und die technische Durchführung der Einzelprozesse zur mikroelektronischen Schaltungsintegration in der Silizium-Halbleitertechnologie. Die Integrationstechnik setzt sich aus einer Vielzahl von sich wiederholenden Einzelprozessen zusammen, deren Durchführung und apparative Ausstattung extremen Anforderungen genügen müssen, um die geforderten Strukturgrößen bis zu wenigen Nanometern gleichmäßig und reproduzierbar zu erzeugen. Das Zusammenspiel der Oxidationen, Ätzschritte und Implantationen zur Herstellung von MOS- und Bipolarschaltungen werden - ausgehend vom Rohsilizium bis zur gekapselten integrierten Schaltung - aus Sicht der Prozessführung erläutert. Moderne 3D-Bauformen für Feldeffekttransistoren runden den Inhalt ab. 

Grundlage der mikroelektronischen Integrationstechnik ist die Silizium-Halbleitertechnologie. Sie setzt sich aus einer Vielzahl von sich wiederholenden Einzelprozessen zusammen, deren Durchführung und apparative Ausstattung extremen Anforderungen genügen müssen, um die geforderten Strukturgrößen bis zu wenigen 10 nm gleichmäßig und reproduzierbar zu erzeugen. Das Zusammenspiel der Oxidationen, Ätzschritte und Implantationen zur Herstellung von MOS- und Bipolarschaltungen werden - ausgehend vom Rohsilizium bis zur gekapselten integrierten Schaltung - aus Sicht des Anwenders erläutert. Das Lehrbuch behandelt neben den Grundlagen auch die technische Durchführung der Einzelprozesse zur Integrationstechnik.

Dieses Lehr- und Nachschlagebuch erläutert die grundlegenden Prozessschritte der Mikrotechnologien für Elektronik, Mechanik und Optik. Darauf aufbauend folgen die Verknüpfungen der Einzelprozesse zur Mikrosystemtechnik. Die möglichen Schnittstellen Mechanik/Elektronik, Optik/Elektronik und Optik/Mechanik werden anhand konkreter mikrosystemtechnischer Bauelemente vorgestellt. Die jeweiligen Vorteile der Oberflächenmikromechanik und der Bulk-Mikromechanik werden anhand der erforderlichen Prozesstechnik zur Integration mikrosystemtechnischer Sensoren und Aktoren diskutiert und bezüglich ihrer Kompatibilität zur Mikroelektronik bewertet.