Zugl.: Chemnitz, Techn. Univ., Diss., 2010

Zugl.: Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2009

Techn. Universiẗat, Diss., 2004--Clausthal.

University, Diss., 2002--Bremen.

Festkörperspurdetektoren (FKSD) auf der Basis von Polymermaterialien sind ein geeignetes Mittel zum Nachweis von Ionenstrahlung [1]. Ebenso können damit Neutronen über ihre sekundären Ionen gemessen werden. Als passive und integrierende Detektoren eignen sie sich insbesondere gut für die Dosimetrie, wobei die geringe bzw. fehlende Empfindlichkeit für Elektronen und Photonenstrahlung ein weiteres Argument für die Anwendungen in gemischten Strahlungsfeldern darstellt. Als passive Detektoren arbeiten FKSD ohne zusätzliche Messelektronik und Stromversorgung. Das macht sie insbesondere für die Personen- und Ortsdosimetrie interessant. Allerdings sind die latenten, submikroskopischen Ionenspuren nach der Exposition nicht unmittelbar sichtbar. Erst durch einen mehr oder weniger aufwendigen Ätzprozess werden diese lichtmikroskopisch oder für das Auge direkt sichtbar. Da bei FKSD von der Herstellung bis zur Ätzung alle Ereignisse registriert werden, handelt es sich somit auch um integrierende Detektoren.Für die Dosimetrie ist insbesondere der Nachweis von leichten Ionen bis zu spezifischen Energien von 10 MeV / Nukleon wichtig. Protonenstrahlung wird für die Radiotherapie von Geschwulstkrankheiten angewendet; die meisten leichten Ionen der Elemente Wasserstoff bis Sauerstoff sind Bestandteile der Sekundärstrahlung von Neutronen,[Alpha]-Teilchen treten häufig als Zerfallsprodukt verschiedener schwerer Radioisotope auf. Während eine große Zahl von Polymeren eine Empfindlichkeit für schwere Ionen zeigen, ist die Auswahl für leichte Ionen schon sehr eingeschränkt.[Alpha]-Teilchen können noch mit verschiedenen Polykarbonaten, Zelluloseacetat und -nitrat nachgewiesen werden. Die Registrierung von Protonen ist derzeit nur mit dem besonderen Polykarbonat CR - 39 und mit Zellulose (di/tri) nitrat möglich. Natürlich eignen sich diese Materialien auch hervorragend zur Messung von [Alpha] -Teilchen. Leichte Ionen stellen weiterhin eine wichtige Sonde in der Radiobiologie dar. Festkörperspurdetektoren können hier als Monitore für die getroffenen Zellen und Zellbestandteile dienen. Dadurch ist prinzipiell eine genaue Lokalisierung der getroffenen Zellbausteine/Organellen möglich...

Festkörperspurdetektoren (FKSD) auf der Basis von Polymermaterialien sind ein geeignetes Mittel zum Nachweis von Ionenstrahlung [1]. Ebenso können damit Neutronen über ihre sekundären Ionen gemessen werden. Als passive und integrierende Detektoren eignen sie sich insbesondere gut für die Dosimetrie, wobei die geringe bzw. fehlende Empfindlichkeit für Elektronen und Photonenstrahlung ein weiteres Argument für die Anwendungen in gemischten Strahlungsfeldern darstellt. Als passive Detektoren arbeiten FKSD ohne zusätzliche Messelektronik und Stromversorgung. Das macht sie insbesondere für die Personen- und Ortsdosimetrie interessant. Allerdings sind die latenten, submikroskopischen Ionenspuren nach der Exposition nicht unmittelbar sichtbar. Erst durch einen mehr oder weniger aufwendigen Ätzprozess werden diese lichtmikroskopisch oder für das Auge direkt sichtbar. Da bei FKSD von der Herstellung bis zur Ätzung alle Ereignisse registriert werden, handelt es sich somit auch um integrierende Detektoren.Für die Dosimetrie ist insbesondere der Nachweis von leichten Ionen bis zu spezifischen Energien von 10 MeV / Nukleon wichtig. Protonenstrahlung wird für die Radiotherapie von Geschwulstkrankheiten angewendet; die meisten leichten Ionen der Elemente Wasserstoff bis Sauerstoff sind Bestandteile der Sekundärstrahlung von Neutronen,[Alpha]-Teilchen treten häufig als Zerfallsprodukt verschiedener schwerer Radioisotope auf. Während eine große Zahl von Polymeren eine Empfindlichkeit für schwere Ionen zeigen, ist die Auswahl für leichte Ionen schon sehr eingeschränkt.[Alpha]-Teilchen können noch mit verschiedenen Polykarbonaten, Zelluloseacetat und -nitrat nachgewiesen werden. Die Registrierung von Protonen ist derzeit nur mit dem besonderen Polykarbonat CR - 39 und mit Zellulose (di/tri) nitrat möglich. Natürlich eignen sich diese Materialien auch hervorragend zur Messung von [Alpha] -Teilchen. Leichte Ionen stellen weiterhin eine wichtige Sonde in der Radiobiologie dar. Festkörperspurdetektoren können hier als Monitore für die getroffenen Zellen und Zellbestandteile dienen. Dadurch ist prinzipiell eine genaue Lokalisierung der getroffenen Zellbausteine/Organellen möglich...

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der grundlegenden Untersuchung von Reaktionsmustern kristalliner Si-Oberflächen in HF-basierten Lösungen. Ausgehend von den industriell genutzten HF-HNO3-H2O-Gemischen wurden wisher wenig untersuchte HF/HNO3-Konzentrationsverhältnisse, die durch gelöste Stickoxide bedingten Folgereaktionen sowie der PH-Wert als Steuerparameter zur Aufarbeitung feinkörniger Si-Rohstoffe (Korngröße ≤ 0,5 mm) identifiziert. Die in diesem Kontext zentrale Rolle der NO+-Ionen wurde durch Untersuchung der spezifischen Reaktionsmuster an kristallinen as-cut und hydrophobierten Si-Oberflächen sowie bei Umsetzungen mit Oligosilanen als Modellverbindungen bestätigt. Die aus den umfassenden analytischen Daten (FT-IR-, Raman-, NMR-Spektroskopie, IC, REM-EDX, AFM) gewonnenen Erkenntnisse liefern einen wichtigen Beitrag zum Verständnis nasschemischer Halbleiterätzprozesse und erschließen neue Anwendungsfelder.

Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der grundlegenden Untersuchung von Reaktionsmustern kristalliner Si-Oberflächen in HF-basierten Lösungen. Ausgehend von den industriell genutzten HF-HNO3-H2O-Gemischen wurden wisher wenig untersuchte HF/HNO3-Konzentrationsverhältnisse, die durch gelöste Stickoxide bedingten Folgereaktionen sowie der PH-Wert als Steuerparameter zur Aufarbeitung feinkörniger Si-Rohstoffe (Korngröße ≤ 0,5 mm) identifiziert. Die in diesem Kontext zentrale Rolle der NO+-Ionen wurde durch Untersuchung der spezifischen Reaktionsmuster an kristallinen as-cut und hydrophobierten Si-Oberflächen sowie bei Umsetzungen mit Oligosilanen als Modellverbindungen bestätigt. Die aus den umfassenden analytischen Daten (FT-IR-, Raman-, NMR-Spektroskopie, IC, REM-EDX, AFM) gewonnenen Erkenntnisse liefern einen wichtigen Beitrag zum Verständnis nasschemischer Halbleiterätzprozesse und erschließen neue Anwendungsfelder.

Es wird eine Alternative zum Ätzen von Siliciumnitrid (SiNx) auf Silicium-Wafern vorgestellt. Herkömmliche Verfahren zum Ätzen von SiNx auf Silicium-Wafern arbeiten mit Flusssäure oder Phosphorsäure. Zu diesen Chemikalien werden alternative organische Komplexbildner zum Ätzen von SiNx vorgestellt, welche im Gegensatz zu den herkömmlichen Substanzen weniger giftig und umweltschädlich sind. Bei den organischen Komplexbildnern handelt es sich um die Stoffgruppen der Hydroxycarbonsäuren und Aminosäuren. Für diese Substanzen wurden die ersten wichtigen Parameter für einen Einsatz in der Halbleiterindustrie untersucht. Dabei handelt es sich um Einflüsse durch die Herstellungsprozesse des SiNx selbst, des pH-Wertes, der chemischen Struktur des organischen Komplexbildners und die Konzentrations- und Temperaturabhängigkeit. Es werden für die Reaktion auch die ersten Reaktionsmechanismen postuliert.:1 Einleitung...................... 1 1.1 NachhaltigkeitinderHalbleiterindustrie................. 2 1.2 Nasschemische Ätzmethoden für Siliciumnitrid (SiNx).......... 5 1.3 ZieledieserForschungsarbeit........................ 9 2 Material und Methoden 11 2.1 Probenkörper ................................ 11 2.2 Ätzversuche ................................. 12 2.3 Charakterisierung.............................. 15 3 Ätzmittel für SiNx 25 3.1 Chemischer Aufbau von organischen Komplexbildnern für Siliciumnitrid.... 25 3.2 UntersuchungderMorphologie....................... 25 3.3 XPS-AnalysederOberfläche........................ 33 3.4 WirksameGruppen............................. 35 4 Methodenentwicklung zur Bestimmung von Ätzraten, Selektivität und Isotropie.... 37 4.1 Ätzrate.................................... 37 4.2 Selektivität................................. 39 4.3 Methoden zur Bestimmung der Schichtdickendifferenz .......... 43 4.4 Fehlerbetrachtung und Zusammenfassung der Methoden........ 46 4.5 Zusammenfassung der Messmethoden................... 51 5 Parameter mit Einfluss auf den Ätzprozess 53 5.1 Einfluss des Herstellungsprozesses..................... 53 5.2 Einfluss des pH-Wertes auf den SiNx-Abbau ................... 55 5.3 Einfluss von Wasser auf die Reaktion ................... 56 5.4 Einfluss der Struktur ............................ 57 5.5 Konzentrations- und Temperaturabhängigkeit der Ätzrate von Ätzmitteln 60 5.6 Untersuchung des kinetischen Verlaufs der Reaktion . . . . . . . . . . . 69 5.7 Untersuchung der Isotropie......................... 72 6 Postulierte Reaktionsmechanismen 77 6.1 Abbau des Stickstoffs aus der SiNx-Oberfläche . . . . . . . . . . . . . . 77 6.2 Abbau des Si aus der SiNx-Oberfläche................... 78 6.3 Milchsäure als Katalysator zum Abbau von elementarem Si . . . . . . . 80 6.4 NMR-Analyse................................ 82 7 Zusammenfassung und Ausblick 87 7.1 Zusammenfassung.............................. 87 7.2 Ausblick................................... 89 6.5 Ergebniszusammenfassung der postulierten Reaktionsmechanismen . . . 86