Modulbeschreibung
Mikrotechnik III
Kürzel:
M_MiT_III
Durchführungszeitraum:
HS/15
ECTS-Punkte:
10
Arbeitsaufwand:
300
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die physikalischen Zusammenhänge von Prozessabläufen.
- kennen Technologien, Prozesse und Herstellverfahren sowie deren Anwendungsgebiete in Entwicklung und Produktion
- kennen die gründsätzlichen physikalischen Prizipien von Mikrosensoren
- Kennen den Aufbau grundlegender optischer Messysteme und von Mikroskopen
Verantwortliche Person:
Prof. Dr. Buser Rudolf
Telefon/EMail:
++41 (0)81 7553456
/ u_2000039Standort (angeboten):
Buchs
Fachbereiche:
Optik, Mikro- und Nanotechnologie, Mikro- Nanotechnologie
Vorausgesetzte Module:
Anschlussmodule:
Modultyp:
Standard-Modul für Systemtechnik BB STD_05(Empfohlenes Semester: 7)
Fach-Pflichtmodul für Mikrotechnik STD_05 (PF)
Fach-Pflichtmodul für Technologie und Prozesse STD_05 (PF)
Standard-Modul für Systemtechnik VZ STD_05(Empfohlenes Semester: 5)
Fach-Pflichtmodul für Mikrotechnik STD_05 (PF)
Fach-Pflichtmodul für Technologie und Prozesse STD_05 (PF)
ECTS-Punkte pro Kategorie
Profilmodule / 10 Punkte
Profilmodule / 10 Punkte
Modulbewertung
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Leistungsbewertung
Während der Prüfungssession:
Prüfung nach spezieller Definition
Bemerkungen zur Prüfung:
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Technische Optik II, Oberflächen und 3D-Strukturierung, Beschichtung und Analytik sowie Funktionselemente der Mikrotechnologie bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Beschichtung und Analytik eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Funktionselemente der Mikrotechnologie eine Prüfung geschrieben. Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Reinraumpraktikum ein Praktikum mittels Bericht bewertet.
Bewertungsart:
Note von 1 - 6
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Beschichtung und Analytik eine Prüfung geschrieben (Gewicht 14.286%). Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Funktionselmenet der Mikrotechnologie eine Prüfung geschrieben (Gewicht 14.285 %). Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Reinraumpraktikum ein Praktikum mittels Bericht bewertet (Gewicht 14.285%).
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in vier Teilen statt. Die Kurse Technische Optik II (Gewicht 14.286%), Oberflächen und 3D-Strukturierung (Gewicht 14.286%), Beschichtung und Analytik (Gewicht 14.286%) sowie Funktionselemente der Mikrotechnologie (Gewicht 14.286%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
14.286%Modulschlussprüfung Beschichtung und Analytik (MiT_III_B-msp)
14.286%Zwischenprüfung Beschichtung und Analytik (MiT_III_B-zp)
14.286%Modulschlussprüfung Funktionselemente der Mikrotechnologie (MiT_III_F-msp)
14.285%Zwischenprüfung Funktionselemente der Mikrotechnologie (MiT_III_F-zp)
14.286%Modulschlussprüfung Oberflächen und 3D-Strukturierung (MiT_III_O-msp)
14.285%Praktikum Reinraumpraktikum (MiT_III_R-praktikum)
14.286%Modulschlussprüfung Technische Optik II (MiT_III_T-msp)
Kurse in diesem Modul
Technische Optik II
Kürzel:
MiT_III_T
Arbeitsaufwand:
50
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
Die Studierenden
- kennen den Aufbau grundlegender optischer Messysteme.
- kennen Aufbau und Wirkungsweise telezentrischer Systeme wie Fernrohr und Autokollimator.
- kennen Funktion, Einsatzweise und Anwendungen von Mikroskopen sowie ihre Grenzen.
- verstehen die Prinzipien verschiedener Oberflächenmessverfahren und kennen ihre Einsatzbereiche.
- können geeignete Messverfahren auswählen.
Plan und Lerninhalt:
Telezentrische Systeme
• Fernrohr
• Autokollimator
Mikroskop
• Aufbau und Wirkungsweise
• Auflösungsvermögen, förderliche Vergrösserung, Schärfentiefe
• Dunkelfeld / Hellfeld / Auflicht / Durchlicht
• Interferenzkontrast
Optische Oberflächenmessverfahren
• Konfokale Mikroskopie
• Weisslicht Interferometrie
• Interferometrie
• Digitale Holografie
• Speckle Interferometrie
• Chromatische Messverfahren
• Fernrohr
• Autokollimator
Mikroskop
• Aufbau und Wirkungsweise
• Auflösungsvermögen, förderliche Vergrösserung, Schärfentiefe
• Dunkelfeld / Hellfeld / Auflicht / Durchlicht
• Interferenzkontrast
Optische Oberflächenmessverfahren
• Konfokale Mikroskopie
• Weisslicht Interferometrie
• Interferometrie
• Digitale Holografie
• Speckle Interferometrie
• Chromatische Messverfahren
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Ettemeyer Andreas
Fachbereiche:
Optik
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Oberflächen und 3D-Strukturierung, Beschichtung und Analytik sowie Funkionslemente der Mikrotechnologie statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Seminaristischer Unterricht, begleitetes Selbststudium, Laborübungen, Selbststudium, Laborpraktika Vorlesungen, Übungen, Selbststudium, praktische Arbeiten
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Oberflächen und 3D-Strukturierung
Kürzel:
MiT_III_O
Arbeitsaufwand:
40
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die wesentlichen Verfahren der planaren Oberflächen und 3D-Strukutrierung.
- verstehen die unterschiedlichen Ätztechniken und ihre Anwendbarkeit und die jeweilgen Vor- und Nachteile.
- kennen die Grundlegenden Gerätetypen und physikalischen Vorgänge der Trockenätztechnik.
- verstehen die wichtigsten chemischen Vorgänge in der Ätztechnik.
- kennen die Opferschicht-Technologie zur Herstellung von Hohlräumen und freitragenden Strukturen.
- verstehen das Photostrukturieren, Ätzen und Keramisieren von speziellen Gläsern.
- kennen die galvanische Herstellung von Mastern für die Abformtechnik und die LIGA-Technik.
Plan und Lerninhalt:
- Chemische Grundlagen des Ätzens
- Nassätzen: Isotropes und anisotropes Ätzen von Silizium
- Geometrische Kontrolle im Silizium
- Trockenätzen und die verschiedenen Prozessanlagen
- Plasmaätzen (Barrelätzen, Plattenreaktor)
- Sputterätzen (Reaktives Ionenätzen, Ionenstrahlätzen)
- Deep Reactive Ion Etching (DRIE)
- Opferschichtverfahren (sacrificial layers)
- Photostrukturierbare Gläser
- Galvanik für den LIGA-Prozess
Ansprechspersonen:
Dr. Bernard André
Fachbereiche:
Mikro- und Nanotechnologie
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Technische Optik II, Beschichtung und Analyti sowie Funkionslemente der Mikrotechnologie statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Labordemonstrationen, Selbststudium
Bibliographie:
Skriptum
Empfohlene weiterführende Literatur
- Madou: Fundamentals of Microfabrication, CRC Press (2002)
- VölkleinEinführung, Vieweg Verlag (2000)
- Ehrfeld: Handbuch Mikrotechnik, Hanser Verlag (2002)
- Menz/Mohr: Mikrosystemtechnik für Ingenieure, Wiley-VCH (2005)
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Funktionselemente der Mikrotechnologie
Kürzel:
MiT_III_F
Arbeitsaufwand:
80
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können grundsätzliche Funktionsprinzipien von physikalischen Sensoren verstehen.
- können Systeme mittels moderner Technologien als innovative Bauelemente entwerfen.
- können ein Projekt von der Idee bis zum Prototyp abwickeln.
- können die Möglichkeiten und Grenzen einer Integration abschätzen.
Plan und Lerninhalt:
Sensorik
- Kapazitive Sensoren
- Resonante Sensoren
- Piezoresistive Sensoren
- Thermische Sensoren
- Die Phasen einer Konzeption (Entwurf, Berechnung, Simulation, Prozessentwicklung, Herstellung, Messung) anhand eines Exempels
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Buser Rudolf
Fachbereiche:
Mikro- Nanotechnologie
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Technische Optik II, Oberflächen und 3D-Strukturierung sowie Beschichtung und Analytik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Labordemonstrationen, Selbststudium
Bibliographie:
Skript
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Beschichtung und Analytik
Kürzel:
MiT_III_B
Arbeitsaufwand:
80
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen gängige Dotierverfahren wie Diffusion und Implantation.
- kennen grundlegende Verfahren zur Charakterisierung dünner Filme.
- kennen Aufbau und Funktionsweise gebräuchlicher Analysegeräte.
- kennen Anregungsmechanismen im Festkörper, die für die Analytik eine Rolle spielen.
- wissen wie man bei der Analyse von Schichtsystemen vorgeht, um die erforderlichen Informationen über den Schichtaufbau und dessen Eigenschaften zu erhalten.
- verstehen was ein Plasma ist, wie es erzeugt und aufrechterhalten wird.
- verstehen welche Prozesse in einem technischen Plasma ablaufen.
- verstehen wie mit Hilfe eines Plasmas ein Substrat mit energiereichen Ionen beschossen werden kann.
- verstehen wie in einem Plasma chemisch aktive Stoffe für die Ätzung oder Abscheidung erzeugt werden können.
- verstehen welche Anlagentypen existieren.
- wissen wie man Stoffe thermisch verdampft und auf einem Substrat abscheidet.
- wissen welche Verdampfungsquellen existieren.
- kennen Aufbau und Funktionsweise wichtiger Sputterquellen.
- kennen den Unterschied zwischen Gleichspannungs- und Wechselspannungsentladungen.
- kennen die Wirkung eines Magnetfeldes zur Erhöhung der Sputtereffizienz.
- kennen die Phänomene, die beim Ionenbombardement von Oberflächen auftreten.
- kennen ein grundlegendes Modell zum Wachstum dünner Schichten.
- kennen die Problematik, eine gleichförmige Schichtabscheidung sicherzustellen.
- kennen typische Anwendungen des Sputterns in der Prozesstechnik.
- verstehen wie man durch thermische oder anderweitige Aktivierung aus geeigneten chemischen Ausgangsstoffen Schichten auf einem Wafer aufwachsen kann.
- verstehen welche Prozesse in der Gasphase und an Oberflächen ablaufen.
- verstehen grundlegende Phänomene des Gastransports im Reaktor.
- verstehen wie man mit Hilfe eines einfachen Reaktormodells Aussagen über das Wachstumsverhalten machen kann.
- kennen den Unterschied zwischen transport- und reaktionskontrolliertem Wachstum.
- kennen den Aufbau wichtiger CVD-Anlagen anhand von Beispielen.
- kennen wichtige Abscheidungsprozesse für Silizium, Siliziumoxid und Siliziumnitrid.
- kennen die Atomic Layer Deposition (ALD) als Beispiel einer modernen Weiterentwicklung der CVD-Methode.
Plan und Lerninhalt:
- Dotierverfahren
- Diffusion
- Implantation - Bildgebende Verfahren
- Rasterelektronenmikroskop (SEM)
- Transmissionselektronenmikroskop (TEM) - Spektroskopische Verfahren basierend auf dem Nachweis von Röntgenstrahlung
- Röntgenfluoreszenz (XRF)
- Energiedispersive Röntgenspektroskopie (EDX) - Spektroskopische Verfahren basierend auf dem Nachweis von Elektronen
- Fotoelektronenspektroskopie durch Röntgenanregung (XPS)
- Augerelektronenspektroskopie (AES)
- Elektronenenergieverlustspektroskopie (EELS) - Spektroskopische Verfahren basierend auf dem Nachweis von Ionen und Atomen
- Sekundärionenmassenspektroskopie (SIMS)
- Sekundärneutralteilchenmassenspektroskopie (SNMS)
- Rückstreuionenspektroskopie (RBS) - Plasma
- Grundlagen der Plasmaphysik
- Aufbau wichtiger Plasmaquellen - Phyikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
- Thermisches Verdampfen
- Sputtern - Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
- CVD-Reaktoren
- CVD-Prozesse
- Modell der Abscheidungsrate
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Gutsche Martin
Fachbereiche:
Mikro- und Nanotechnologie
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Prüfung geschrieben. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Technische Optik II, Oberflächen und 3D-Strukturierung sowie Funkionslemente der Mikrotechnologie statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Labordemonstrationen, Selbststudium
Bibliographie:
Skriptum
Plasma und PVD: B. Chapman, Glow Discharge Processes, John Wiley & Sons, 1980
CVD: D. Dobkin und M. Zuraw (Ed.), Principles of Chemical Vapor Deposition, Kluwer, 2003
Analytik: H. Bubert und H. Jenett (Ed.), Surface and Thin Film Analysis, Wiley-VCH, 2003
Analytik: M. Henzler und W. Göpel, Oberflächenphysik des Festkörpers, Teubner, 1991
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 30
- Harte Grenze: nein
Reinraumpraktikum
Kürzel:
MiT_III_R
Arbeitsaufwand:
50
Semester:
1
Lernziele:
Die Studierenden
- können ein mikrosystemtechnisches Projekt korrekt und selbständig vom Anfang bis zum Ende abwickeln
- können wesentlichen Prozessschritte im Reinraum selbst durchführen
Plan und Lerninhalt:
kompletter Entwurf und Herstellung eines mikrotechnischen Bauteils
Ansprechspersonen:
Prof. Dr. Buser Rudolf
Fachbereiche:
Mikro- und Nanotechnologie
Unterrichtssprache:
Deutsch
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird ein Praktikum mittels Bericht bewertet.
Lehr- und Lernmethoden:
Selbststudium zur Vorbereitung
Beiglietete durchführung eines Praktikums
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Praktikum mit 0 Lektionen pro Woche
- Max. Teilnehmer: 36
- Harte Grenze: nein