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