Modulbeschreibung
Mikrotechnik II
Kürzel:
Durchführungszeitraum:
ECTS-Punkte:
Arbeitsaufwand:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die wesentlichen Verfahren der planaren Oberflächen-Strukturierung durch Lithografie und Ätzen.
- kennen die einzelnen Prozessschritte der Fotolithografie, sowie die unterschiedlichen Belichtungsverfahren und Belichtungsapparaturen.
- kennen die Grundregeln des Maskendesigns und können selbstständig regelkonforme Masken zeichnen.
- verstehen die wichtigsten chemischen Vorgänge in der Ätztechnik und können die unterschiedlichen Ätztechniken mit ihrer Anwendbarkeit und Vor- und Nachteilen einsetzen.
- kennen die grundlegenden Gerätetypen und physikalischen Vorgänge der Trockenätztechnik.
- können eine gegebene Aufgabenstellung aus dem Bereich Mikrostrukturierung selbstständig bearbeiten, die Prozesse im Reinraum unter Anleitung durchführen und die Ergebnisse dokumentieren und präsentieren.
- kennen das Konzept diskreter Energieniveaus in Atomen und das Bändermodell in Festkörpern.
- verstehen die prinzipielle Funktionsweise von Halbleitern, insbesondere die Leitungsmechanismen.
- kennen die verschiedenen Absorptions- und Emissionsprozesse in atomaren Systemen und in Halbleitern und können diese qualitativ beschreiben.
- kennen wichtige Arten von Schichten, deren Eigenschaften und können diese beschreiben.
- wissen, mit welchen Verfahren und mit Hilfe welcher Anlagen diese Schichten hergestellt werden.
- können für spezifische Anwendungen geeignete Schichten und Abscheideverfahren sowie die zugehörige Anlagentechnik auswählen.
- können eine gegebene Aufgabenstellung aus dem Bereich der Beschichtungstechnik selbstständig bearbeiten, die Prozesse im Reinraum sowie Messungen unter Anleitung durchführen und die Ergebnisse dokumentieren und präsentieren.
- kennen die wichtigsten Materialien und biologischen Moleküle, sowie die grundlegenden Analyse- und Messverfahren in den Life Science.
- kennen Lab-on-Chip Konzepte mit Mikrofluidik-Komponenten, biochemische Sensoren und Beispiele von Systemen in Medizintechnik und Diagnostik.
- verstehen anhand ausgewählter Beispiele, wie Analyse- und Messsysteme mikrotechnisch umgesetzt und in den Life Science angewendet werden.
- verstehen anhand ausgewählter Beispiele, wie optische/photonische, elektrochemische Messsysteme und Sensoren in den Lifescience und der Medizinaltechnik eingesetzt werden.
- kennen geeignete Techniken, um Halbleiter zu dotieren.
- wissen, welche Dotierstoffkonzentrationsprofile sich im Substrat realisieren lassen.
- wissen, wie sich Oberflächen und dünne Schichten charakterisieren lassen.
- kennen die Vor- und Nachteile unterschiedlicher oberflächenanalytischer Verfahren.
- können die Ergebnisse der besprochenen analytischen Verfahren richtig interpretieren und daraus geeignete Schlussfolgerungen für die untersuchten Substrate ziehen.
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 fünf Teilen statt. Die Kurse Mikrostrukturierung, Halbleiter, Beschichtung, Biosensorik und Prozesstechnologie bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Während des Semesters:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Mikrostrukturierung ein Projekt bewertet.
Bewertungsart:
Gewichtung:
Während der Unterrichtsphase wird im Kurs Mikrostrukturierung ein Projekt (Gewicht 12%) bewertet.
Am Ende des Semesters findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung in fünf Teilen statt. Die Kurse Mikrostrukturierung (Gewicht 20%) , Halbleiter (Gewicht 17%) , Beschichtung (Gewicht 17%) , Biosensorik (Gewicht 17%) und Prozesstechnologie (Gewicht 17%) bilden je einen Teil der abgesetzten Modulschlussprüfung.
Bemerkungen:
Teilbewertung:
Kurse in diesem Modul
Mikrostrukturierung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die wesentlichen Verfahren der planaren Oberflächen-Strukturierung durch Lithografie und Ätzen.
- kennen die einzelnen Prozessschritte der Fotolithografie, sowie die unterschiedlichen Belichtungsverfahren und Belichtungsapparaturen.
- kennen die Grundregeln des Maskendesigns und können selbstständig regelkonforme Masken zeichnen.
- verstehen die wichtigsten chemischen Vorgänge in der Ätztechnik und können die unterschiedlichen Ätztechniken mit ihrer Anwendbarkeit und Vor- und Nachteilen einsetzen.
- kennen die grundlegenden Gerätetypen und physikalischen Vorgänge der Trockenätztechnik.
- kennen die Opferschicht-Technologie zur Herstellung freitragender Strukturen sowie das Fotostruktur-Ätzen.
- können eine gegebene Aufgabenstellung aus dem Bereich Mikrostrukturierung selbstständig bearbeiten, die Prozesse im Reinraum unter Anleitung durchführen und die Ergebnisse dokumentieren und präsentieren.
Plan und Lerninhalt:
Lithografie
- Prozessschritte
- Belichtungsverfahren
- Belichtungsapparaturen (Maskaligner, Stepper)
- Resisttechnologien
- Maskentechnologie
- Alternative Lithografieverfahren
Ätztechnik
- Chemische und physikalische Grundlagen des Ätzens
- Nassätz-Prozess: Isotropes und anisotropes Ätzen von Silizium und metallischen Dünnschichten
- Trockenätzen und die verschiedenen Prozessanlagen
- Oberflächenmikromechanik mittels Opferschichtverfahren
- Fotostrukturierbare Gläser
- Herstellung und Eigenschaften von Siliziumsubstraten
Projektarbeit
- Maskendesign
- Entwurf eines Strukturierungsprozesses (Lithografie/Ätzen)
- Durchführung eines Mikrostrukturierungsprozesses im Reinraum
- Dokumentation der Projektarbeit / Bericht / Präsentation
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Während der Unterrichtsphase wird eine Projektarbeit bewertet. Zusätzlich findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Halbleiter, Beschichtung, Biosensorik und Prozesstechnologie statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Projektarbeit
Bibliographie:
Skript; MicroChemicals: Lithografie: Theorie und Anwendung von Fotolacken, Entwicklern, Ätzchemikalien und Lösemitteln;
Madou, Fundamentals of Microfabrication and Nanotechnology, Third Edition, CRC Press (2011);
Menz/Mohr: Mikrosystemtechnik für Ingenieure, Wiley-VCH (2005)
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Halbleiter
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen das Konzept diskreter Energieniveaus in Atomen und das Bändermodell in Festkörpern.
- verstehen die prinzipielle Funktionsweise von Halbleitern, insbesondere die Leitungsmechanismen.
- kennen die verschiedenen Absorptions- und Emissionsprozesse in atomaren Systemen und in Halbleitern und können diese qualitativ beschreiben.
Plan und Lerninhalt:
Quantenmechanik Grundlagen
- Photoeffekt, Comptoneffekt, Materiewellen
- Schrödingergleichung / Wellenfunktion / Unschärfe
- Elektronen im unendlichen & endlichen Kastenpotential
Energiezustände in Atomen, Molekülen und Festkörpern
- Das Wasserstoffatom und seine Spektren
- Einelektron-, Mehrelektronatome, Periodensystem
- Moleküle, Festkörper
Atom-Photon Wechselwirkung
- Absorption, Emission, induzierte Emission
Halbleiter
- Halbleitermaterialien (Dotierung)
- Leitungsmechanismen und Bandstruktur
- Energie-Impulsbeziehung und effektive Masse
- Ladungsträgerkonzentration und Ladungsträgertransport
- Quantenwirkungsgrad
- Wechselwirkung von Licht mit Halbleitern
- Beispiele: Si-Photodiode, LED, …
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrostrukturierung, Beschichtung, Biosensorik und Prozesstechnologie statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen
Bibliographie:
Halliday Physik: Bachelor Edition (Teil: Moderne Physik)
Saleh & Teich: Grundlagen der Photonik
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Beschichtung
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen wichtige Arten von Schichten.
- kennen deren Eigenschaften und können diese beschreiben.
- wissen, mit welchen Verfahren und mit Hilfe welcher Anlagen diese Schichten hergestellt werden.
- können für spezifische Anwendungen geeignete Schichten und Abscheideverfahren sowie die zugehörige Anlagentechnik auswählen.
- können eine gegebene Aufgabenstellung aus dem Bereich der Beschichtungstechnik selbstständig bearbeiten, die Prozesse im Reinraum sowie Messungen unter Anleitung durchführen und die Ergebnisse dokumentieren und präsentieren
Plan und Lerninhalt:
Beschichtungsverfahren
- Niederdruckplasma
- Physikalische Gasphasenabscheidung
- Chemische Gasphasenabscheidung
Projektarbeit
- Beschichten unter Reinraumbedingungen
- Messen charakteristischer Schichteigenschaften
- Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrostrukturierung, Halbleiter, Biosensorik und Prozesstechnologie statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übungen, Praktikum, Selbststudium
Bibliographie:
Skript, Übungs- und Praktikumsunterlagen
Dünnschichttechnik:
Peter M. Martin, Handbook of Deposition Technologies for Films and Coatings, Elsevier, 2010
Bernd Schultrich, Beschichtungsverfahren, Vakuum in Forschung und Praxis, Kapitel 1-24, 2006-2009
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Bioensorik
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen die wichtigsten Materialien und biologischen Moleküle, sowie die grundlegenden Analyse- und Messverfahren in den Life Science.
- kennen Lab-on-Chip Konzepte mit Mikrofluidik-Komponenten, biochemische Sensoren und Beispiele von Systemen in Medizintechnik und Diagnostik.
- verstehen anhand ausgewählter Beispiele, wie Analyse- und Messsysteme mikrotechnisch umgesetzt und in den Life Science angewendet werden.
- verstehen anhand ausgewählter Beispiele, wie optische/photonische, elektrochemische Messsysteme und Sensoren in den Lifescience und der Medizinaltechnik eingesetzt werden.
Plan und Lerninhalt:
Grundlagen der Biochemie / Life Science
- Proteine, Enzyme, Antikörper und ihre Struktur und Funktionsweise
- DNA und RNA Aufbau und Funktion
- Zellen, Bakterien und Viren
Standard Medizinaldiagnostik und klassische Tests
- Standardverfahren in den Life Science zur molekularen Diagnostik und Analyse biologiescher Systeme
- Schnelldiagnostik-Verfahren (PoC)
- Grundlagen der klinischen Chemie und Diagnostik (Konzentration der relevanten Blutwerte und weiterer Parameter)
Moderne Mikrosysteme für die Life Science (BioMEMS)
- Lab-on-Chip und Total Analysis System (uTAS)
- Mikrofluidik in der Medizinaltechnik
- Nanobiosensorik
Optische Sensoren und Messsysteme
- Fluoreszenz, Lumineszenz
- Sensorik zum Monitoring von Vitalparametern
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Halbleiter, Mikrostrukturierung, Beschichtung und Prozesstechnologie statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übung, Praktikum, Selbststudium
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan
Prozesstechnologie
Kürzel:
Arbeitsaufwand:
Semester:
Lernziele:
Die Studierenden
- kennen geeignete Techniken, um Halbleiter zu dotieren.
- wissen, welche Dotierstoffkonzentrationsprofile sich im Substrat realisieren lassen.
- wissen, wie sich Oberflächen und dünne Schichten charakterisieren lassen.
- kennen die Vor- und Nachteile unterschiedlicher oberflächenanalytischer Verfahren.
- können die Ergebnisse der besprochenen analytischen Verfahren richtig interpretieren und daraus geeignete Schlussfolgerungen für die untersuchten Substrate ziehen.
Plan und Lerninhalt:
Dotierverfahren
- Diffusion
- Implantation
Oxidation
Dünnschichtanalytik
- Elektronenmikroskopie
- Spektroskopische Verfahren
- Partikelbasierte Verfahren
Ansprechspersonen:
Fachbereiche:
Unterrichtssprache:
Leistungsnachweis:
Es findet eine abgesetzte Modulschlussprüfung zusammen mit den Kursen Mikrostrukturierung, Halbleiter, Beschichtung und Biosensorik statt.
Lehr- und Lernmethoden:
Vorlesung, Übung, Selbststudium
Bibliographie:
Skript, Übungsunterlagen
Ruge und Mader, Halbleiter-Technologie, Springer, 1991
Friedbacher and Bubert, Surface and Thin Film Analysis, Wiley-VCH, 2011
Kursart:
Durchführung gemäss Stundenplan