Modulbeschreibung

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.

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.

• 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

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)

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.

Sensorik

• Kapazitive Sensoren
• Resonante Sensoren
• Piezoresistive Sensoren
• Thermische Sensoren
• Die Phasen einer Konzeption (Entwurf, Berechnung, Simulation, Prozessentwicklung, Herstellung, Messung) anhand eines Exempels

Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Technische Optik II, Oberflächen und 3D-Strukturierung sowie Beschichtung und Analytik statt.

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.

• 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

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

Die Studierenden

• können ein mikrosystemtechnisches Projekt korrekt und selbständig vom Anfang bis zum Ende abwickeln
• können wesentlichen Prozessschritte im Reinraum selbst durchführen
  

Selbststudium zur Vorbereitung

Beiglietete durchführung eines Praktikums