Electrowetting is a phenomenon that controls the wettability of liquids on solid surfaces by the application of electric potential. It is an interesting method to handle tiny amounts of liquid on solid surfaces. In recent times, researchers have been investigating this phenomenon and have reported some unexplained behavior and degradation in the Electrowetting system performance. Electrowetting systems include the presence of electric field and different materials from metals to dielectrics and electrolytes that create an environment in which corrosion processes play a very important role. With the small dimensions of the electrodes, corrosion can cause failure quickly when the dielectric fails. In this work, commonly used dielectric films such as silicon dioxide and silicon nitride were deposited using Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition and characterized on the basis of thickness uniformity, etch rate measurements, Dry current – voltage measurements and Wet current – voltage measurements. Sputtered silicon dioxide films were also characterized using the same methods. The correlation between Dry I – V and Wet I – V measurements was studied and a comparison of dielectric quality of films based on these measurements is presented. Also, impact of different liquids on the dielectric quality of films was studied.

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