Makromolekulare Chemie KUNSTSTOFFE Kunststoffe= PolymereMakromoleküle= Plastik= Monomere Perle...

Makromolekulare Chemie

KUNSTSTOFFE KUNSTSTOFFE

Kunststoffe = Polymere Makromoleküle= Plastik =

MonomerePerle (Baustein)

PolymerPerlenkette

CH2 CH2 CH2* *n CH2

Ethen(Ethylen) Polyethylen n > 1000

Makromolekulare Chemie

DIE VERSUCHEDIE VERSUCHE

2. Photoresists

Wie stelle ich winzig kleine Transistoren her?

1. Solarzellen

Wie funktioniert eine

organische Solarzelle?

P. Strohriegl

Makromolekulare Chemie I

Universität Bayreuth

C#Nat-Fortbildung, Bayreuth, 04. Dezember 2002

PHOTOLITHOGRAPHIEPHOTOLITHOGRAPHIE

- MIT LICHT SCHREIBEN -- MIT LICHT SCHREIBEN -

Makromolekulare Chemie

PHOTOLITOGRAPHIE PHOTOLITOGRAPHIE

Kunststoffplatte

Cu-SchichtPhotoresist

Lithographie: mit dem Stein schreibenPhotolithographie: mit Licht schreibenPhotoresist: Material, das beim Belichten seine Löslichkeit ändert

Makromolekulare Chemie

PHOTOLITOGRAPHIE PHOTOLITOGRAPHIE

Kunststoffplatte

Cu-SchichtPhotoresist

Natronlauge

Aceton

HCl/H2O2

Makromolekulare Chemie

löslichunlöslich

PHOTOLITOGRAPHIE PHOTOLITOGRAPHIE

Makromolekulare Chemie

POSITIV-PHOTORESIST - DIE CHEMIE - POSITIV-PHOTORESIST - DIE CHEMIE -

Der Photoresist besteht aus 2 Komponenten

Komponente 1: Polymer (Novolac)

CH2

OHCH2

OHCH2

OHCH2

OHCH2

OHCH2

OHCH2

OHOH

CH3CH3

CH3CH3CH3 CH3 CH3

CH3

Makromolekulare Chemie

POSITIV-PHOTORESIST - DIE CHEMIE POSITIV-PHOTORESIST - DIE CHEMIE

O

R

NN

Komponente 2: Photoaktives Material

Molekül I

R

COOHUV-Licht

Molekül II

unpolar polar

in Natronlauge unlöslich in Natronlauge löslich

VOM EINKRISTALL ZUR SCHEIBE (WAFER) VOM EINKRISTALL ZUR SCHEIBE (WAFER)

Makromolekulare Chemie

Arbeitsschritte

Sägen

Kanten verrunden

Schleifen/Läppen

Ätzen

Polieren

Reinigen

Wacker Siltronic

VOM SILICIUM - WAFER ZUM MIKROPROZESSORVOM SILICIUM - WAFER ZUM MIKROPROZESSOR

Makromolekulare Chemie

Hoechst High Chem Magazin

Ein Silicium Wafer enthält mehrere hundert Mikroprozessoren!Jeder Prozessor enthält eine unvorstellbar große Zahl an Bauelementen!

MIKROPROZESSORENMIKROPROZESSOREN

Makromolekulare Chemie

... Der Mikroprozessor ist das Herzstück eines PC... extrem hohe Rechenleistung durch Miniaturisierung

... Pentium 4: 42 Millionen Transistoren

www.Intel.com

RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE

Makromolekulare Chemie

1m(Meter)

1mm = 10-3m (Millimeter)

1m = 10-6 m (Mikrometer)

1nm = 10-9 mNanometer

1000X

kleiner

1000X

kleiner

1000X

kleiner

Clarissa Drummer, Universität Bayreuth

MINIATURISIERUNG MINIATURISIERUNG

Makromolekulare Chemie

Transistor gate

Trenchcapacitor

{

10 m

Makromolekulare Chemie

VOM SILICIUM-WAFER ZUM CHIPVOM SILICIUM-WAFER ZUM CHIP

vom Silicium-Wafer zum Chip

... Miniaturisierung 42.000.000 Transistoren

... Photolithographie ‚mit Licht schreiben‘

... Arbeiten in winzigen Dimensionen (m)

... jede Strukturierung beruht auf einem Photolitographieschritt

... ca. 250 Prozesschritte zum Chip

Makromolekulare Chemie

ERSATZFOLIEN

MINIATURISIERUNG MINIATURISIERUNG

Makromolekulare Chemie

2250

120.000

3.100.000

42.000.000

Quelle: Intel

FELDEFFEKT-TRANSISTOR – DIE ERSTEN 3 SCHRITTE FELDEFFEKT-TRANSISTOR – DIE ERSTEN 3 SCHRITTE

Makromolekulare Chemie

Hoechst High-Chem Magazin

Makromolekulare Chemie

FELDEFFEKT-TRANSISTOR – SCHRITTE FELDEFFEKT-TRANSISTOR – SCHRITTE 4-64-6

Hoechst High-Chem Magazin

Makromolekulare Chemie

FELDEFFEKT-TRANSISTOR – SCHRITTE FELDEFFEKT-TRANSISTOR – SCHRITTE 7-97-9

Hoechst High-Chem Magazin

Makromolekulare Chemie

FELDEFFEKTTRANSISTOR FELDEFFEKTTRANSISTOR

Hoechst High-Chem Magazin

... ca. 250 Prozesschritte auf dem Weg vom Wafer zum Chip

Makromolekulare Chemie

1 µm

Andreas Peikert

p-p-

p-

n-n-

n-

Transistor gate

Trenchcapacitor

{

Base Technology CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)Base Technology CMOS (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)

Makromolekulare Chemie

DANKE SCHÖNDANKE SCHÖN

... für die Idee zum Photoresistversuch: Reiner Giesa

... für die Ausarbeitung: Klaus Kreger, Rudolf Bauersachs

... für die Rasterelektronenmikroskopie: Clarissa Drummer

... für die Silicium – Exponate: Wacker-Siltronic

... für Informationen und Bilder zur Chipfertigung: C. Hohle, Infineon

Makromolekulare Chemie

Transistor gate

Trenchcapacitor

{

3 m

Der Chip enthält viele Strukturen, die kleiner als 1m sind

kleinste Struktur in aktuellen Mikrochips 0.13 m (130 nm)

WIE KLEIN SIND DIE TRANSISTOREN IN MIKROCHIPS? WIE KLEIN SIND DIE TRANSISTOREN IN MIKROCHIPS?

Infineon Technologies