KUNSTSTOFFE Kunststoffe = Plastik = Polymere = Makromoleküle Monomere Perle (Baustein) Polymer Perlenkette n > 1000 Makromolekulare Chemie

DIE VERSUCHE 1. Solarzellen Wie funktioniert eine organische Solarzelle? 2. Photoresists Wie stelle ich winzig kleine Transistoren her? Makromolekulare Chemie

C#Nat-Fortbildung, Bayreuth, 04. Dezember 2002 PHOTOLITHOGRAPHIE - MIT LICHT SCHREIBEN - P. Strohriegl Makromolekulare Chemie I Universität Bayreuth

PHOTOLITOGRAPHIE Lithographie: mit dem Stein schreiben Photoresist Kunststoffplatte Cu-Schicht Lithographie: mit dem Stein schreiben Photolithographie: mit Licht schreiben Photoresist: Material, das beim Belichten seine Löslichkeit ändert Makromolekulare Chemie

PHOTOLITOGRAPHIE Photoresist Cu-Schicht Kunststoffplatte Makromolekulare Chemie

PHOTOLITOGRAPHIE löslich unlöslich HCl/H2O2 Natronlauge Aceton Makromolekulare Chemie

POSITIV-PHOTORESIST - DIE CHEMIE - Der Photoresist besteht aus 2 Komponenten Komponente 1: Polymer (Novolac) Makromolekulare Chemie

POSITIV-PHOTORESIST - DIE CHEMIE Komponente 2: Photoaktives Material UV-Licht Molekül I Molekül II unpolar polar in Natronlauge unlöslich in Natronlauge löslich Makromolekulare Chemie

VOM EINKRISTALL ZUR SCHEIBE (WAFER) Arbeitsschritte Sägen Kanten verrunden Schleifen/Läppen Ätzen Polieren Reinigen Wacker Siltronic Makromolekulare Chemie

VOM SILICIUM - WAFER ZUM MIKROPROZESSOR Hoechst High Chem Magazin Ein Silicium Wafer enthält mehrere hundert Mikroprozessoren! Jeder Prozessor enthält eine unvorstellbar große Zahl an Bauelementen! Makromolekulare Chemie

MIKROPROZESSOREN ... Der Mikroprozessor ist das Herzstück eines PC ... extrem hohe Rechenleistung durch Miniaturisierung ... Pentium 4: 42 Millionen Transistoren www.Intel.com Makromolekulare Chemie

RASTERELEKTRONENMIKROSKOPIE (Meter) 1000 X kleiner 1mm = 10-3m (Millimeter) 1000 X kleiner 1m = 10-6 m (Mikrometer) 1000 X kleiner 1nm = 10-9 m Nanometer Clarissa Drummer, Universität Bayreuth Makromolekulare Chemie

MINIATURISIERUNG 10 mm Makromolekulare Chemie

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 Makromolekulare Chemie

MINIATURISIERUNG 42.000.000 3.100.000 120.000 2250 Quelle: Intel Makromolekulare Chemie

FELDEFFEKT-TRANSISTOR – DIE ERSTEN 3 SCHRITTE Hoechst High-Chem Magazin Makromolekulare Chemie

FELDEFFEKT-TRANSISTOR – SCHRITTE 4-6 Hoechst High-Chem Magazin Makromolekulare Chemie

FELDEFFEKT-TRANSISTOR – SCHRITTE 7-9 Hoechst High-Chem Magazin Makromolekulare Chemie

FELDEFFEKTTRANSISTOR ... ca. 250 Prozesschritte auf dem Weg vom Wafer zum Chip Hoechst High-Chem Magazin Makromolekulare Chemie

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

DANKE 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

WIE KLEIN SIND DIE TRANSISTOREN IN MIKROCHIPS? Der Chip enthält viele Strukturen, die kleiner als 1m sind kleinste Struktur in aktuellen Mikrochips 0.13 m (130 nm) Infineon Technologies 3 m Makromolekulare Chemie