This master’s thesis applies dielectric relaxation spectroscopy to analyse impact of climatic changes on dielectric properties of composite material samples (TSA 220S varnish combined with 60.030 mica). Experiments aim to analyse effect of mica composite mass ratio (0, 4, 8 and 16 % of mica), relative humidity (0, 33, 55, 65, 75 and 95 %) and temperature (23, 30, 40 and 50 C) on complex permitivity as a function of frequency.

The present thesis attempts at an overview of DC methods used for diagnosing electrical isolation systems. It investigates the problem of small currents and how to measure them. Part of the thesis deals with building a workstation designed for long-term monitoring of absorbing characteristics of dielectric materials and it also presents a layout of a workstation used for measuring recovery voltage. Both workplaces are computer-automated using the VEE Pro application provided by Hewlett-Packard. Tests were performed on both workstations and the obtained results were processed in a test report as specified under ČSN IEC 93. During the experiment, every effort was made to ensure and monitor the atmospheric conditions of the measuring process.

This projects deal with dielectric materials. Characterize definition of dielectric and polarization of dielectric. Shows dielectric relaxation. Specified conception dielectric absorption and interpreted them with DC voltage charging condensator. However, this thesis be engaged in simulation of this process. Output is simulation program of dielectric absorption characteristics for two relaxation mechanism.

This article describes some methods of measuring complex permitivity in milimeter – wave band, their characteristics, anvatages and disadvantages. Discused are here the reasons for their use in the construction of work place. On the basis these reasons is chosen the best method for practical measurement. That is cavity resonant method. Article contain description of designed measurement system. Whitch is verified by computer simulating of developed model in HFSS Ansoft. Text contain also result of simulations and execute computing of comlex permittivity and tangent loss. In Conclusion is desribed results of practical permittivity measure with realized measurement system.

The thesis discusses an unconventional technology of wire-cut electro discharge machining. In the beginning there is a description of the basic principle, the fundamentals of electro discharge machining and its technological application. Further chapters characterise the wire-cut electro discharge machining, the wire electrodes used, the main parts of the machine, the cutting conditions and the advantages of this technology. The practical part is focused on the possibilities of the camera system during the production on a wire cutting machine and the comparison of nowaday´s machines in the manufacture of precise cutting tools in the middle-sized tool-room.

Gegenstand dieser Arbeit sind zwei Problemstellungen der Mikroelektronik. Dies ist einerseits die Notwendigkeit zur Erzeugung kleiner Strukturgrößen um Untersuchungen an diesen durchzuführen. Innerhalb dieser Arbeit wurden ultraschmale Leitbahnen mit herkömmlichen Prozessen hergestellt, was den Einsatz neuer Lithographieanlagen oder auflösungsverbessernden Maßnahmen nicht notwendig macht. Hierzu wurde für zwei Verfahren, die Backfill- und die TiN-Spacer-Technologie, die Prozessschritte entwickelt und untersucht und beide Technologien hinsichtlich der erreichbaren Strukturgrößen bewertet. Das zweite Thema dieser Arbeit war das pore sealing von porösen low-k-Dielektrika. Für diese Untersuchungen wurden verschiedene pore sealing Methoden wie Plasmabehandlungen oder dünne Schichten (Liner) angewandt. Die Effektivität dieser Methoden, auch in Abhängigkeit von low-k-Materialien mit verschiedenen Porengrößen, wurde durch Rasterelektronenmikroskopie, Untersuchung der Barrierestabilität und Untersuchung von Diffusion der Barriere in das Dielektrikum mittels TEM und EDX line scan bestimmt. / This work is concerned with two problems of microelectronic research. This is first the need for small features sizes to carry out investigations on them. Within this work very narrow conductor lines were fabricated with conventional processes. So the use of new lithography tools or resolution enhancement techniques was not necessary. For two technologies, the Backfill and the TiN spacer technology, the process steps were developed and investigated and both technologies were evaluated regarding the reachable feature sizes. The second topic was pore sealing of porous low k dielectrics. For these investigations various pore sealing methods like plasma treatments or thin films (liner) were applied. The effectiveness of these methods, also depending of low k materials with different pore sizes, were investigated by scanning electron microscopy, by barrier integrity investigations and by investigations of barrier diffusion into the dielectric material using TEM and EDX line scan.

Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden Zinkoxid (ZnO)-basierte Metal-Isolator-Halbleiter Feldeffekttransistoren (MISFETs) mit Wolframtrioxid als transparentes Dielektrikum untersucht. Im ersten Teil werden die morphologischen, optischen, elektrischen und chemischen Eigenschaften der mittels gepulster Laserabscheidung (PLD) gewachsenen Wolframoxiddünnfilme, in Abhängigkeit vom Züchtungsdruck, diskutiert. Mit Hilfe dieser Ergebnisse konnte schließlich das hochisolierende Wolframtrioxid erfolgreich mit einer transparenten Gateelektrode, bestehend aus dem entarteten Halbleiter Zink-Galliumoxid (ZGO) bzw. Zink-Aluminiumoxid (AZO), kombiniert und somit MISFETs auf kristallinen und amorphen Substraten realisiert werden. Zur Optimierung der Transistoreigenschaften wurde die Dicke des Dielektrikums variiert und der Einfluss auf die Transfereigenschaften diskutiert. Des Weiteren wurde zur Verschiebung der Einschaltspannung eine Variation der Kanaldicke und des Elektrodenmaterials des Gates untersucht, wodurch die Möglichkeit der Herstellung von Verarmungs- bzw. Anreicherungstyptransistoren gegeben wurde. Um einen Vergleich der Transfereigenschaften des MISFETs gegenüber einem Metall-Halbleiter Feldeffekttransistor mit einem Schottky-Gatekontakt, bestehend aus oxidiertem Platin bzw. einem Sperrschicht-Feldeffekttransistor mit Zinkkobaltit als p-dotierten Bereich zu ermöglichen, wurden alle drei Transistorarten auf einem Substrat hergestellt und umfassend verglichen. Schließlich wird die Stabilität der Transistoren untersucht. Dabei wird der Einfluss einer permanenten Spannungsbelastung auf die Transfereigenschaften unter verschiedenen einflussnehmenden Bedingungen diskutiert. Abschließend werden aufgrund einer sich ausbildenden Hysterese der Transistoreigenschaften mögliche Ursachen derselben und Wege zur Passivierung der Bauelemente untersucht.

Semiconductor memory is one of the key technologies driving the success of Si-based information technology within the last five decades. The most prominent representative memory type, the dynamic random access memory(DRAM)was patented in 1967 and was introduced into the market by Intel Corporation in 1972. Until the year 2001 and the realization of the 110 nm technology node, DRAM was the driving force on the lithography shrink roadmap, before NAND FLASH took over that role. Hence, the development of the DRAM technology was long time the forerunner for the exponentially growing large-scale integration and promoted similar advances in logic chips. One of the reasons of the success of the DRAM is its simple cell structure, which consists of only one transistor (1T) and one capacitor (1C), where the information is stored in form of a charge.

Die fortwährende Verkleinerung der Strukturbreiten in der Mikroelektronik erfordert es, herkömmliche SiO2 Dielektrika durch Materialien mit kleinerer Dielektrizitätskonstante zu ersetzen. Dafür sind verschiedene „low-k Materialien“ entwickelt worden. Unter diesen sind die Organosilikatgläser, die aus SiO2 Netzwerken mit eingelagerten Methylgruppen bestehen wegen ihrer ausgezeichneten Eigenschaften besonders interessant als Dielektrika zwischen metallischen Leiterbahnen. In dieser Arbeit sind fünf verschiedene dieser „low-k Materialien“ untersucht worden: ein dichtes und vier poröse Materialien, die alle durch plasmagestützte chemische Gasphasenabscheidung hergestellt wurden. Die strukturellen, chemischen und dielektrischen Eigenschaften der Materialien wurden mit Hilfe der analytischen Durchstrahlungselektronenmikroskopie unter Verwendung eines abbildenden GATAN-Energiespektrometers untersucht. Die Bestimmung der radialen Verteilungsfunktion (RDF) zur Charakterisierung der atomaren Nahordnung ermöglicht uns die Ermittlung mittlerer Bindungslängen und – winkel sowie der mikroskopischen Dichte des Materials. Gegenüber SiO2 wurden in den untersuchten „low-k Materialien“ stark veränderte mittlere Si-O, O-O und Si-Si Bindungslängen gefunden. Dieses wirkt sich natürlich auch auf die mittleren Si-O-Si bzw. O-Si-O Bindungswinkel aus, und wie erwartet war auch die mikroskopische Dichte der „low-k Materialien“ kleiner als die Dichte des SiO2. Elektronen Energieverlustspektroskopie (EELS) und Photoelektronenspektroskopie (XPS) wurden zur Charakterisierung der chemischen Umgebung der Atome in den „low-k Materialien“ herangezogen. Die Energien von Ionisationskanten und die Bindungsenergien der Silizium-2p und Sauerstoff-1s Elektronen waren in den „low-k Materialien“ größer als im SiO2. Die Kohlenstoffatome kamen in den „low-k Materialien“ sowohl sp2 als auch sp3 hybridisiert vor. sp2-Hybridisierung liegt vor, wenn Bindungen wie Si=CH2 und C=C im Netzwerk vorkommen, während sp3 Hybridisierung z.B. dann vorkommt, wenn freie Si-Bindungen durch –CH3 Gruppen abgesättigt werden. Die Anteile an sp2- bzw. sp3-hybridisierten Kohlenstoffatome wurden aus der Feinstruktur der K-Energieverlustkanten des Kohlenstoffs abgeschätzt. Das ergab, daß die meisten Kohlenstoffatome in den „low-k Materialien“ sp2-hybridisiert sind. Die dielektrischen Eigenschaften wurden durch Kramers-Kronig-Transformation einer Energieverlustfunktion ermittelt, die aus dem Niedrigverlust-EELS-Spektrum im Bereich der Plasmonenanregungen gewonnen wurde. Die Bandlücke des SiO2 beträgt ungefähr 9 eV während dichte „low-k Materialien“ aufgrund der Unregelmäßigkeiten in ihrem SiO2-Netzwerk zusätzliche Zustandsdichten innerhalb der Bandlücke aufweisen. Die Erzeugung von Poren im „low-k Material“ vermindert offenbar die Zustandsdichte im Bereich der Bandlücke und erweitert diese im Vergleich zum SiO2. Eine Modellrechnung mit der Dichtefunktionaltheorie für ein Strukturmodell, das den „low-k Materialien“ nahe kommt, ist zum Vergleich mit der experimentell gefundenen kombinierten Zustandsdichte herangezogen worden und zeigt eine gute Übereinstimmung. Die im Standard-Herstellungsprozeß vorkommenden Verfahren des Plasmaätzens und der Plasmaveraschung können die Struktur des „low-k Materials“ z.B. an den Seitenwänden von Ätzgräben verändern. Die gestörten Bereiche wurden mit der energiegefilterten Elektronenmikroskopie untersucht. Dabei wurde gefunden, daß sich die Strukturveränderungen der Seitenwände bis zu einer Tiefe in der Größenordnung von ungefähr 10 Nanometern erstrecken. Diese Bereiche sind verarmt an Kohlenstoff und ähneln folglich mehr einem SiO2-Dielektrikum. Die Kohlenstoffverarmung erstreckt sich in die „low-k Schicht“ in Form eines gaussartigen Profils mit maximaler Kohlenstoffkonzentration in der Mitte der Schicht. Die Sauerstoffkonzentration und die mikroskopische Dichte steigen in der Nähe der Seitenwände.

An alternative indirect integration regime of porous low-k materials was investigated. Based on a single Damascene structure the intra level dielectric SiO2 or damaged ULK was removed by using HF:H2O solutions to create free standing metal lines. The free spaces between the metal lines were refilled with a spin-on process of a low-k material. The persistence of barrier materials and copper against HF solutions, the gap fill behavior of the used spin on glass on different structure sizes and the main challenges which have to solve in the future are shown in this study.