Modulbeschreibung
Mikrotechnik II
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Arbeitsaufwand:
Lernziele:
Die Studierenden
- können das Stabilitätsverhalten von Verstärkern erläutern und auslegen.
- können Transistorverstärker auslegen und aufbauen.
- können das Kleinsignalverhalten eines Verstärkers angeben.
- können Logikgrundschaltungen entwerfen.
- können kombinatorische Schaltungen entwerfen.
- können sequentielle Schaltungen entwerfen.
- können unterschiedliche Zustandsautomaten zuordnen, abändern.
- können den Aufbau von Halbleiterspeichern erläutern.
- können Grundtypen der AD/DA-Wandler angeben.
- können beispielhaft einige integrierte Schaltungen mit deren Funktionen angeben.
- verstehen die Funktionsweise der wichtigsten Strahlungsquellen und –empfänger.
- kennen die Polarisation des Lichts und einige Anwendungen.
- kennen die Grundlagen der Lichttechnik.
- kennen die Grundlagen und Grenzen der Geometrischen Optik.
- kennen optische Abbildungsfehler und Abhilfemöglichkeiten.
- können Blenden konstruieren und kennen ihre Wirkung.
- kennen das Prinzip der Interferometrie und einige Anwendungen.
- verstehen die prinzipielle Funktionsweise von Halbleitern, insbesondere die Leitungsmechanismen.
- können zu vorgegebenen, wohldefinierten physikalischen Fragestellungen die dafür notwendigen Messungen planen, vorbereiten, durchführen, protokollieren, auswerten und bewerten.
- kennen das praktische Arbeiten an physikalischen Fragestellungen im Labor.
- können sich effizient in ein für sie neues technisch-physikalisches Fachgebiet einarbeiten.
- können am Beispiel der LIGA-Technik die Herstellung komplexer Strukturen nachvollziehen.
- können mechanische Messmethoden für Mikrostrukturen einsetzen.
- kennen Lithographieverfahren und Mikroabformtechniken.
- kennen Verfahren, Potential uns Anwendungen der LIGA-Technik.
- kennen Verfahren zur mechanischen Vermessung kleinster Strukturen.
- können Orientierungen und Orientierungsbeziehungen erkennen und angeben.
- kennen die wesentlichen Parameter und Effekte bei der Abscheidung von Kristallfilmen aus der Gasphase; im Speziellen: Epitaxie, Vorzugsorientierungen und typische Baufehler in Kristallfilmen.
- kennen Messabläufe zur röntgenographischen Messung von Vorzugsorientierungen in Kristallfilmen.
- können die an Kunststoff-Verpackungen gestellten, vielseitigen Anforderungen (u.a. Schutz gegenüber diversen Einflüssen, Lebensmittelechtheit, usw.) formulieren und die hierfür geeigneten Materialien und Prozesse beschreiben und auswählen.
- kennen ausgewählte Fragestellungen und Probleme bei der Entwicklung und Fertigung von mikroelektronischen und mikromechanischen Bauteilen und Systemen.
- kennen Herstellverfahren und relevante Eigenschaften von Elastomeren.
Verantwortliche Person:
Telefon/EMail:
Standort (angeboten):
Fachbereiche:
Vorausgesetzte Module:
Anschlussmodule:
Modultyp:
ECTS-Punkte pro Kategorie
Modulbewertung
Bewertungsart:
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in sechs Teilen statt. Die Kurse Werkstofftechnik II, Technische Optik I, Mikrotechnische Verfahren II, Halbleiter und Festkörperphysik, Physikpraktikum sowie Verstärkerschaltungen und Digitaltechnik bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Halbleiter und Festkörperphysik eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Mikrotechnische Verfahren II eine Projektarbeit bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Verstärkerschaltungen und Digitaltechnik eine Laborarbeit mit einer Präsentation bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Physikpraktikum Versuchsberichte bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Halbleiter und Festkörperphysik eine Prüfung (Gewicht 8.333%) geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Mikrotechnische Verfahren II eine Projektarbeit (Gewicht 6.667%) bewertet. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Verstärkerschaltungen und Digitaltechnik eine Laborarbeit mit einer Präsentation bewertet (Gewicht 8.333%). Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Physikpraktikum Versuchsberichte bewertet (Gewicht 10%).
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in sechs Teilen statt. Die Kurse Werkstofftechnik II (Gewicht 16.667%), Technische Optik I (Gewicht 16.667%), Mikrotechnische Verfahren II (Gewicht 10%), Halbleiter und Feskörperphysik (Gewicht 8.333%), Physikpraktikum (Gewicht 6.667%) sowie Verstärkerschaltungen und Digitaltechnik (Gewicht 8.333%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Kurse in diesem Modul
Verstärkerschaltungen und Digitaltechnik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- können das Stabilitätsverhalten von Verstärkern erläutern und auslegen.
- können Transistorverstärker auslegen und aufbauen.
- können das Kleinsignalverhalten eines Verstärkers angeben.
- können Logikgrundschaltungen entwerfen.
- können kombinatorische Schaltungen entwerfen.
- können sequentielle Schaltungen entwerfen.
- können unterschiedliche Zustandsautomaten zuordnen, abändern.
- können den Aufbau von Halbleiterspeichern erläutern.
- können Grundtypen der AD/DA-Wandler angeben.
- können beispielhaft einige integrierte Schaltungen mit deren Funktionen angeben.
Plan und Lerninhalt:
- Verstärkerschaltungen (Stabilität, Oszillatoren)
- Transistorverstärker
- Kleinsignalverhalten
- Logik Grundschaltungen
- Kombinatorische Logik
- Sequenzielle Logik
- Zustandsautomaten / Halbleiterspeicher
- AD/DA-Wandler, Integrierte Schaltungen, ASCI
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Technische Optik I
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die Funktionsweise der wichtigsten Strahlungsquellen und –empfänger.
- kennen die Polarisation des Lichts und einige Anwendungen.
- kennen die Grundlagen der Lichttechnik.
- kennen die Grundlagen und Grenzen der Geometrischen Optik.
- kennen optische Abbildungsfehler und Abhilfemöglichkeiten.
- können Blenden konstruieren und kennen ihre Wirkung.
- kennen das Prinzip der Interferometrie und einige Anwendungen.
Plan und Lerninhalt:
- Lichtquellen (Kontinuumstrahler, Linienstrahler)
- Lichtempfänger (Fotoelement, Fotodiode, Fototransistor, CCD, CMOS, Farbkamera)
- Polarisation (Doppelbrechung, Brewstereffekt, Spannungsoptik)
- Paraxiale Optik (Abbildungsgleichungen, Pupillen und Luken, Seidelsche Abbildungsfehler, Köhlersche Beleuchtung, Dispersion, Achromate)
- Laser (Laserprinzip, Eigenschaften, Moden, Fokussierbarkeit, zeitliche und räumliche Kohärenz, Anwendungen in Materialbearbeitung und Medizin)
- Interferometrie (Grundlagen, Anwendungen, Zwei- und Mehrstrahlinferometrie)
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Halbleiter und Festkörperphysik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- verstehen die prinzipielle Funktionsweise von Halbleitern, insbesondere die Leitungsmechanismen.
Plan und Lerninhalt:
- Grundlagen der Stromleitung
- Grundlagen der Quantemmechanik
- Halbleiterherstellung (CZ, floatzone)
- Halbleiter Modellvorstellungen (Bindungen, Bänderstruktur, Dotierung, Ladungsträgerkonzentration)
- Ladungsträger Transporte (Drift, Diffusion, Injektion , Rekombination)
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Physikpraktikum
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- können zu vorgegebenen, wohldefinierten physikalischen Fragestellungen die dafür notwendigen Messungen planen, vorbereiten, durchführen, protokollieren, auswerten und bewerten.
- kennen das praktische Arbeiten an physikalischen Fragestellungen im Labor.
- können sich effizient in ein für sie neues technisch-physikalisches Fachgebiet einarbeiten.
Plan und Lerninhalt:
Durchführung von Praktikumsversuchen mit
physikalischen Fragestellungen aus verschiedenen
Bereichen.
- Verstehen der Aufgabe und des Versuchsaufbaus
- Verstehen der dahinter stehenden Theorie
- Korrektes Durchführen von Messungen
- Auswerten von Messergebnissen (inkl. Messunsicherheit)
- Dokumentieren von Messungen (Laborjournal)
- Verstehen der Grenzen des Messprinzips und der Messapparatur
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
6 der 7 Praktikumsversuche sind “standardisiert“ und beruhen mehrheitlich auf bereits erworbenem Theoriewissen der Grundlagenkurse in Physik, das mit der Berarbeitung der konkreten Aufgabenstellungen vertieft und besser verankert wird. Noch fehlendes Wissen wird im Selbststudium erarbeitet. Die Versuchsdurchführung ist begleitet.
1 Praktikumsversuch ist “offen“ gestaltet und erfordert die völlig eigenständige Erarbeitung eines für die Studierenden absolut neuen Fachgebietes im Selbststudium. Die Versuchsdurchführung ist begleitet.
Bibliographie:
Skript
Versuchsanleitungen zu den einzelnen Praktikumsversuchen
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Der Kurs findet alle 14-Tage à 4 Lektionen statt.
Mikrotechnische Verfahren II
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
• kennen die einzelnen Prozessschritte der Photolithographie
• kennen unterschiedliche Belichtungsverfahren und Belichtungsaperaturen
• kennen die Grundregeln des Maskendesigns
• kennen alternative Lithographieverfahren (e-beam, Röntgen, …).
• Können für einen gegeben Photolack einen Lithographieprozess erstellen.
• können selbstständig regelkonforme Masken zeichnen.
• Können einen Lithographieprozess selbstständig im Reinraum durchführen
Plan und Lerninhalt:
• Einführung – „Was ist Lithographie“
• Photolithographie – Prozessschritte
• Belichtungsverfahren
• Belichtungsapparaturen (Maskaligner, Stepper)
• Resisttechnologien
• Maskentechnologie
• Alternative Lithographieverfahren (e-beam, Röntgenstrahllithographie, EUV, ...)
Lithographie - Projektarbeit
• Maskendesign
• Entwurf eines Lithographieprozesses
• Durchführung eines Lithographieprozesses
• Dokumentation der Projektarbeit / Bericht
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Literaturempfehlungen:
W. Menz, J. Mohr: Mikrosystemtechnik für Ingenieure
VCH Verlagsgesellschaft, Weinheim 2005
U. Mescheder: Mikrosystemtechnik
B.G. Teubner, Stuttgart / Leipzig 2004
W. Ehrfeld: Handbuch Mikrotechnik
Hanser Verlag, München 2002
MicroChemicals: Lithografie:
Theorie und Anwendung von Fotolacken, Entwicklern, Ätzchemikalien
und Lösemitteln
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Werkstofftechnik II
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- können Orientierungen und Orientierungsbeziehungen erkennen und angeben.
- kennen die wesentlichen Parameter und Effekte bei der Abscheidung von Kristallfilmen aus der Gasphase; im Speziellen: Epitaxie, Vorzugsorientierungen und typische Baufehler in Kristallfilmen.
- kennen Messabläufe zur röntgenographischen Messung von Vorzugsorientierungen in Kristallfilmen.
- können die an Kunststoff-Verpackungen gestellten, vielseitigen Anforderungen (u.a. Schutz gegenüber diversen Einflüssen, Lebensmittelechtheit, usw.) formulieren und die hierfür geeigneten Materialien und Prozesse beschreiben und auswählen.
- kennen ausgewählte Fragestellungen und Probleme bei der Entwicklung und Fertigung von mikroelektronischen und mikromechanischen Bauteilen und Systemen.
- kennen Herstellverfahren und relevante Eigenschaften von Elastomeren.
Plan und Lerninhalt:
Arbeitstechniken und Werkstoffe in den Mikrotechniken
- Messung und Beschreibung von Orientierungen und Orientierungsbeziehungen mittels Stereographischer Projektion und röntgenographischer Texturmessungen.
- Keimbildung, Keimwachstum, Korngefüge und typische Defekte in Kristallfilmen: Entstehung, Eigenschaften und Einflussparameter.
Verpackungstechnik mit Kunststoffen
- Funktionen & Eigenschaftsprofile:
- Polstereigenschaften
- Permeation und Migration von Stoffen, Sensorik, etc. - Verfahren zur Herstellung von Verpackungen
- Multilayer-Folien, Schweissen und Siegeln, Schaumstoffe
- Beschriftungs- und Bedruckungstechniken
- Verpackungsmaschinen
Elastomerwerkstoffe
- Typisierung von Elastomeren
- Chemie und messtechnische Charakterisierung der Vernetzung
- Verfahrenstechnik: Compoundierung, Vulkanisation
- spezifische Eigenschaftsprofile: Elastizität, Chemikalien-Beständigkeit und -Durchlässigkeit
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Lehr- und Lernmethoden:
Bibliographie:
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bemerkungen:
Der Kurs findet alle 14-Tage à 4 Lektionen statt.