Modulbeschreibung

Mikrotechnik II

ECTS-Punkte:
12
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.

Kurse in diesem Modul

Mikrostrukturierung:

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
Klassenunterricht mit 4 Lektionen pro Woche
Halbleiter:

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, …
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Beschichtung:

Beschichtungsverfahren

  • Niederdruckplasma
  • Physikalische Gasphasenabscheidung
  • Chemische Gasphasenabscheidung

Projektarbeit

  • Beschichten unter Reinraumbedingungen
  • Messen charakteristischer Schichteigenschaften
  • Dokumentation und Präsentation der Ergebnisse
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Bioensorik:

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 
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Prozesstechnologie:

Dotierverfahren

  • Diffusion
  • Implantation 


Oxidation
Dünnschichtanalytik

  • Elektronenmikroskopie
  • Spektroskopische Verfahren
  • Partikelbasierte Verfahren
Klassenunterricht mit 2 Lektionen pro Woche
Disclaimer

Diese Beschreibung ist rechtlich nicht verbindlich! Weitere Informationen finden Sie in der detaillierten Modulbeschreibung.