| Themenbeschreibung | (?)Art der Arbeit |
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Ein Themengebiet am Zentrum für Mikrotechnologien und dem Fraunhofer ENAS ist die Integration von Nanomaterialien wie Kohlenstoffnanoröhren (eng. CNT) in elektronische Nanosysteme. Gerade die besonderen Eigenschaften von CNTs, wie ihre Dimensionen, hohe mechanische Belastbarkeit, besondere elektrische Eigenschaften sowie hohe Sensitivität auf äußere Einflüsse, sollen genutzt werden, um z.B. hochempfindliche Bewegungssensoren und Leitbahnen in IC-Bauelementen zu realisieren. Für die Integration von CNTs werden am ZFM/ENAS verschiedene Verfahren genutzt und weiterentwickelt.
Arbeitsaufgaben
Um die Arbeitsbedingungen zu verbessern und zu erweitern sollen verschiedene Testaufbauten und Laborausrüstung modifiziert, aufgebaut und getestet werden. Hierzu zählen z.B. Modifikationen an einer CVD-Anlage und einem Vakuumofen. Darüber hinaus sollen Labortätigkeiten, wie Experimente und Charakterisierung, unterstützt werden.
Voraussetzungen:
-Technischen Grundkenntnissen
-Fundierte Kenntnisse mit 3D-CAD-Programmen (bevorzugt SolidWorks)
-Studium der Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik, Mikrotechnik/Mechatronik, Chemie oder Physik
-Freude am praktischen Arbeiten im Team
Die Arbeit ist für eine studentische Hilfskraft ausgelegt (20-60 h).
Kontakt: Dr. Sascha Hermann
Tel. 0371 531 35675
sascha.hermann@enas.fraunhofer.de Möglich als: HiWi-Job Themenbereich(e): Nanotechnologie, Messtechnik / Analytik, Sonstiges, Prozesse / Technology | | | | | | | |
Ein Themengebiet am Zentrum für Mikrotechnologien und dem Fraunhofer ENAS ist die Integration von Nanomaterialien wie Kohlenstoffnanoröhren (eng. CNT) in elektronische Nanosysteme. Gerade die besonderen Eigenschaften von CNTs, wie ihre Dimensionen, hohe mechanische Belastbarkeit, besondere elektrische Eigenschaften sowie hohe Sensitivität auf äußere Einflüsse, sollen genutzt werden, um z.B. hochempfindliche Bewegungssensoren und Leitbahnen in IC-Bauelementen zu realisieren. Für die Integration von CNTs werden verschiedene Verfahren am ZFM/ENAS angewandt und entwickelt. Dazu zählt die direkte Synthese von CNTs mit der chemischen Gasphasenabscheidung (CVD). In einer neuen Anlage wird das CVD-Verfahren genutzt, um speziell einwandige Kohlenstoffnanoröhren (SWCNT) auf Waferlevel herzustellen. Hierzu werden verschiedene Katalysatorsysteme systematisch untersucht.
Aufgabenbeschreibung:
-Literaturrecherche
-Unterstützung bei der Durchführung von Prozessen
-Prozessoptimierung
-Charakterisierung von Proben mit Raman-Spektroskopie, Rasterelektronenmikroskopie (REM) und Rasterkraftmikroskopie (AFM)
Voraussetzungen
-Studium der Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik, Mikrotechnik/ Mechatronik, Chemie oder Physik
-Erfolgreicher Abschluss von mindestens 4 Semestern
-Gute Englisch- und Deutschkenntnisse
-Freude am experimentellen Arbeiten
Die Arbeit ist zunächst für eine studentische Hilfskraft ausgelegt (20-60 h). Eine Weiterführung als Bachelor-, Master- oder Diplomarbeit ist sehr erwünscht.
Themenbereich:
Nanomaterialien, Kohlenstoffnanoröhren, Gasphasenabscheidung (CVD), Sensorik
Kontakt: Dr. Sascha Hermann
Tel. 0371 531 35675
sascha.hermann@enas.fraunhofer.de Möglich als: HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Nanotechnologie, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology, Recherche | | | | | | | |
Eines der Themengebiete am Zentrum für Mikrotechnologien und dem Fraunhofer ENAS ist die Integration von Nanomaterialien, wie z.B. Kohlenstoffnanoröhren (eng. CNT) für Sensorfunktionalitäten, in siliziumbasierte Mikro- und Nanostrukturen. Gerade die besonderen Eigenschaften der CNTs, wie ihre Dimensionen, hohe mechanische Belastbarkeit sowie hohe Sensitivität auf äußere Einflüsse, sollen genutzt werden, um u.a. hochempfindliche Bewegungssensoren zu realisieren.
Aufgabenbeschreibung:
Für die Abscheidung der CNTs werden Verfahren wie die Dielektrophorese (DEP) und die chemische Gasphasenabscheidung (CVD) genutzt. Diese Verfahren erfordern weitere Modifikationen und Verbesserungen. Zur Unterstützung dieser Arbeiten wird eine wissenschaftliche Hilfskraft gesucht, die vorhandene LabVIEW-Programme zur Gerätesteuerung und Messwerterfassung ergänzt und neue Programme erstellt.
Voraussetzungen:
- Fundierte Kenntnisse in der LabVIEW-Programmierung.
Die Arbeit ist für eine studentische Hilfskraft (20-60 h) vorgesehen.
Kontakt: Sergei Loschek
Tel: 0371 531 38487
E-Mail: sergei.loschek@zfm.tu-chemnitz.de Möglich als: HiWi-Job Themenbereich(e): Sonstiges, Programmierung | | | | | | | |
Mikrooptische Sensoren ermöglichen die hoch-Dichte Integration von Licht-steuerenden Bauelementen und sind insbesondre geeignet für tragbares Instrument mit hohem Preis-Leistungs-Verhältnis. Der Aufbau eines typischen mikrooptischen Sensors benötige jedoch präzises Ausrichten zwischen 2 oder mehrere empfindliche Komponenten sowie deren Zusammenstellung. Zusätzlich ist es auch erforderlich, hermetische oder Vakuum Verkapslung zu realisieren. Während dem gesamten Herstellungsverfahren dürfen die optischen Eigenschaften des wellenleitenden Elements nicht beeinträchtigt werden. Um die obige Ziele zu erreichen, ist es nötig, neue Verbindungstechnologien zu entwickeln, wie z. B. niedere-Temperatur Bondenverfahren, TSV usw.
Die Lösung dieser Aufgabe erfordert:
- Bachelor oder Master Student in Engineering-relevant Fächer
- Grundkenntnis über Microsystem Technologies
- Erfahrungen mit AutoCAD oder SolidWorks sind bevorzugt
- Gutes Kenntnis der Englischsprach in Wort und Schrift
Interessierte Kandidaten können Ihre Bewerbungsunterlage (Lebenslauf, Note der Bacheler Studie) per Email an folgende Adresse schicken. Kontakt: Dr. Chenping Jia
Tel.: 0371 45001 267
E-Mail: chenping.jia@zfm.tu-chemnitz.de Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit Themenbereich(e): MEMS, Optik, Packaging, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology | | | | | | | |
Optical sensors based on microsystem technology enable high-density integration of light steering and modulating components. They are especially suitable for portable instruments with high price-performance ratio. The assembly of micro optical sensors requires however accurate alignment between adjacent modules and reliable connection of multiple sensitive components. In some situations, hetero-components such as lens may be included, and hermetic sealing of the overall device become necessary. During all fabrication steps, the optical property of all light-guiding elements must not be impaired. In order to reach these goals, it is necessary to develop packaging technologies that are specially oriented toward this kind of sensors.
Requirements
- Master or Bachelor student in engineering-related majors
- Baisc knowledge on microsystem technologies is required
- Experience on AutoCAD or SolidWorks is a plus
- Good command of spoken and written English.
- Basic communication ability with German language
Interested candidates are requesed to send your CV and transcript to following address. Kontakt: Dr. Chenping Jia
Tel.: 0371 45001 267
E-Mail: chenping.jia@zfm.tu-chemnitz.de Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit Themenbereich(e): MEMS, Optik, Packaging, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology | | | | | | | |
The project is focused on a multi scale simulation of atomic layer deposition (ALD) including the reactor scale, the feature scale, gas-phase and surface reactions, film growth mechanisms and related analytics.
Further information about this position can be found here. Kontakt: Dr. Jörg Schuster Möglich als: Promotionsstelle Themenbereich(e): Nanotechnologie, Programmierung, Simulation | | | | | | | |
This experimental project focuses on the integration of different processes for atomic layer deposition (ALD) of metals and metal nitrides as well as oxides for applications in ULSI interconnects and magnetic thin film systems.
Further information about this position can be found here.
Kontakt: Dr. Thomas Wächtler Möglich als: Promotionsstelle Themenbereich(e): Nanotechnologie, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology | | | | | | | |
The project is focused on a multi scale simulation of atomic layer deposition (ALD) including the reactor scale, the feature scale, gas-phase and surface reactions, film growth mechanisms and related analytics.
Further information about this position can be found here. Kontakt: Dr. Jörg Schuster Möglich als: Promotionsstelle Themenbereich(e): Nanotechnologie, Programmierung, Simulation | | | | | | | |
This experimental project focuses on the integration of different processes for atomic layer deposition (ALD) of metals and metal nitrides as well as oxides for applications in ULSI interconnects and magnetic thin film systems.
Further information about this position can be found here.
Kontakt: Dr. Thomas Wächtler
Möglich als: Promotionsstelle Themenbereich(e): Elektronik, Nanotechnologie, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology | | | | | | | |
Ein im Grobentwurf bereits entworfenes Gyrodesign soll hinsichtlich des Einflusses technologischer Toleranzen auf charakteristische Kennwerte, wie z.B. Frequenzen und - abstände, parasitäre Bewegungsanteile u.ä. untersucht werden. Wenn möglich sollen Vorschläge für eine Designoptimierung hinsichtlich Reduzierung der technologischen Einflüsse erarbeitet werden. Da die Struktur sehr komplex ist, soll die Simulationsgenauigkeit durch vergleichende Berechnungen mit verschiedenen Vernetzungen und Elementtypen überprüft werden.
Voraussetzung für die Bearbeitung sind bereits vorhandene Grundkenntnisse in der FEM-Analyse. Kontakt: Karla Hiller
karla.hiller@zfm.tu-chemnitz.de
Tel. 0371 531 33276 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): MEMS, Programmierung, Simulation | | | | | | | |
Das Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS) sucht ab sofort
studentische Hilfskräfte zur:
Elektro-chemischen Abscheidung nanoskalierter Schichtsysteme und Abscheidung
ultra-dünner metallischer, keramischer bzw. halb-leitender Schichten auf bis
zu 8" Substraten
Einleitung
Interne Wärmequellen gewinnen beim Wafer-Level-Packaging der
Mikrosystemtechnik und Mikroelektronik verschiedenster Materialien auf Grund
einer lokalen Energieeinwirkung zunehmend an Bedeutung. Konventionell
eingesetzte und lokal einwirkende Laserfügeverfahren werden eingesetzt,
jedoch sind diese auf Grund ihrer sequentiellen Schreibmethode bedingt
geeignet. Nanoskalierte Multilagensysteme bieten eine interessante
Alternative für das Wafer-Level-Packaging.
Folgende Aufgaben sind zu bearbeiten:
- Kennenlernen der elektro-chemischen Abscheidung metallischer Schichten bzw. der Abscheidung mittels Laserablation
- Abscheidung definierter Schichten (Schichtdicken kleiner 50 nm), inklusive Ratenbestimmung und Parameteroptimierung
- Charakterisierung der abgeschiedenen Schichten, inklusive
Rasterelektronenmikroskopie (REM), Schichtdickenmessungen mittels Tastschrittgerät und Stoffanalyse mittels EDX
Die Arbeit kann als
- Studien-/Projektarbeit,
- Bachelor-/Diplom-/Masterarbeit
- bzw. studentische Hilfskraft (20 - 80 h Monat)
ausgeführt werden.
Bei Interesse schicken Sie / schickt ihr bitte vorzugsweise eine kurze
e-Mail an:
joerg.braeuer@enas.fraunhofer.de Kontakt: Jörg Bräuer
Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme (ENAS)
Technologie-Campus 3
09126 Chemnitz
Tel.: 0371/45001-264
joerg.braeuer@enas.fraunhofer.de
Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): MEMS, Nanotechnologie, Packaging, Prozesse / Technology, Recherche | | | | | | | |
Messinstrumente für Hochfrequenzbauelemente stellen Anschlüsse (Testports) für Messkabel mit koaxialen Steckern bereit. Ein Koaxialstecker zeichnet sich durch eine Seele und einem Schirm aus. Der Schirm wird allgemein als Masse und die Seele als Signalleiter bezeichnet. Bei Erregung mit Wechselspannung (HF) wechselt das Vorzeichen des Potenzials des Signalleiters periodisch. Da der Schirm ein konstantes Potenzial aufweist, werden derartige Signale bzw. Signalleiter als unsymmetrisch (engl. single-ended) bezeichnet. Eine große Anzahl von Bauelementen wird mit differenziellen Signalen (engl. differential) betrieben. Differenziell bedeutet, dass zwei Signalleiter zur Verfügung stehen, deren Potenzial sich gegenüber der Masse symmetrisch verändert (ein Leiter positiv, der andere negativ und wechselnd). Diese Art von Erregung hat im Zusammenhang mit symmetrischen Chip-Entwürfen zahlreiche Vorteile. Nachteilig gestaltet sich der elektrische Test in der Entwicklungsphase, da die Testgeräte einen anderen Signaltyp verwenden. Seit wenigen Jahren sind auf diese Fragestellung spezialisiert Netzwerkanalysatoren mit vier Signalports verfügbar. Mit jeweils zwei Ports lässt sich ein differenzielles Signal erzeugen. Ein entsprechendes Gerät ist am Institut verfügbar.
Aufgabe der Studienarbeit, Bachelor-Arbeit, Master-Arbeit oder Diplomarbeit kann es sein:
- Theoretische Betrachtung des Problems
- Entwicklung von Hilfskonstruktionen zur Platzierung von vier HF-Probes zur Kontaktierung von am Institut entwickelten Chips
- Entwurf von geeigneten Kontaktpads für die Kontaktierung mittels vier HF-Probes unter Beachtung der problematischen Kontaktierung der Rückseitenmetallisierung
- Fertigungsbegleitung von Teststrukturen mittels Mikrotechnologie am ZfM oder mittels Leiterplatinentechnik (abhängig von Bearbeitungszeit BA oder MA)
- Charakterisierung der Teststrukturen
- Bewertung der Ergebnisse
Die Thematik macht die Skalierung des inhaltlichen Anspruchs einfach. Durch Fokussierung auf Teilprobleme, Konzentration auf praktische Aspekte oder durch Erarbeiten einer umfassenden Lösung inklusive theoretischer Analyse von Detailproblemen kann fast jede Art von studentischer Arbeit abgeleitet werden.
RF devices are tested with specialized equipment (vector network analyzers, spectrum analyzers, noise analyzers,...). Such devices provide test ports for coaxial cables. A coaxial cable consists of a center conductor, dielectric material and the outer conductor. Exciting the cable with a RF signal causes the sign of the potential of the center conductor to change periodically. The outside conductor is supposed to remain on ground potential. This kind of excitation is called non-symmetric or single-ended. Many devices are designed for differential excitation. Differential means that there are two identical signal conductors. The potential of both conductors has opposing sign (one positive, one negative related to ground and changing). This kind of excitation has several advantages regarding loss and bandwidth. One major drawback is the challenging test since most test equipment provides only single-ended signals. There have been a few specialized tools on the market for some time. These devices use four signal ports to generate and to detect differential signals. Such a device is available at the institute. However, the test of RF-MEMS with differential signals is not trivial and requires some further investigations and further equipment.
Content of the Bachelor or Master thesis would be:
- Theoretical analysis of the problem
- Design of mechanical components for placing of four RF probes at different relative positions and angles
- Design of suitable probe pads for four probes under the consideration of no contact to the back side metallization
- Design and fabrication of test structure using PCB technology or micro technology (depending in the available time BA/MA)
- Characterization of the test structures
- Evaluation and documentation of results
The topic easily allows scaling of the level of complexity (BA/MA) by focusing on parts of the problem, more on practical aspects or on a complex theoretical model.
Kontakt: Dr. S. Kurth
steffen.kurth@enas.fraunhofer.de
0371/45001-255 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Hochfrequenz, Messtechnik / Analytik, Simulation | | | | | | | |
- Theorie Anpassnetzwerk (Topologien)
- Simulation/Aufbau und Charakterisierung Kontakt: Sven Voigt
sven.voigt@enas.fraunhofer.de
0371/45001-268 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit Themenbereich(e): MEMS, Hochfrequenz, Simulation | | | | | | | |
Eine halbautomatische Probestation ist ein wichtiges Tool zur Gewinnung von Messdaten im Bereich der Mikrotechnologie. Der vorhandene Automat verfügt über einen in x-, y- und z-Richtung beweglichen Chuck (Waferauflage). Die Kontaktierung von Prüfpads erfolgt mit frei positionierbaren Nadeln. Die Software der Probestation erlaubt die Eingabe einer Wafermap. In dieser Karte ist die Position der einzelnen Chips hinterlegt, welche automatisch angefahren werden können. Die eigentlichen Messungen werden mit herkömmlichen Laborgeräten (Multimeter, Signalgeneratoren, Kapazitätsmessbrücken, steuerbare Quellen, usw.) durchgeführt. In den meisten Fällen werden einzelne Prüfspitzen von mehr als einem Messgerät verwendet. Die einfache Parallelschaltung von Geräten ist häufig nicht möglich. Ein Multimeter mit langen Messkabeln würde bspw. die Messung der Kapazität beeinflussen. Für diesen Zweck werden so genannte Schaltmatrizen eingesetzt. Dabei handelt es sich im um Geräte mit einer Vielzahl von Relais, welche Ein- und Ausgänge miteinander verbinden.
Da im Forschungsumfeld die Anforderungen an derartige Ausrüstung völlig anders sind als im Produktionsumfeld und sich zusätzlich häufig verändern, können kommerzielle Geräte nur bedingt eingesetzt werden. Ziel der Arbeit ist es daher, eine an die Anforderungen von MEMS angepasste Schaltmatrix zu entwickeln. Folgende Teilaspekte gilt es zu berücksichtigen:
- Analyse der Ist-Situation (welche Geräte werden in welcher Verbindung eingesetzt)
- Analyse der gegenseitigen Beeinflussung (DC Messung vs. empfindliche Kapazitätsmessung)
- Entwicklung der Hardware einer Schaltmatrix mit DC-Pfaden, geschirmten Wechselspannungspfaden und geeigneten Leitungsterminationen
- Entwicklung einer Steuerung und Erstellen eines Programmierinterface (C, Labview, LabWindows)
- Erstellen einer professionellen Dokumentation
A semi automatic probe station is an important tool for characterizing micro chips. The available machine provides a motorized chuck for movements in x-, y- and z-direction. The device under test is probed by probe tips connected to several micro positioners. The control software allows the input of a wafer map. This map contains information on the position of the chips. The actual measurements are performed by common laboratory measurement equipment. In most cases one particular probe is used for more than one measurement. It is often not possible to just connect measurement devices in parallel. For instance, the test cables of other devices influence sensitive capacitance measurements. To separate the devices switch matrices are applied. A switch matrix is a device consisting of a large quantity of input and outputs. The routing is controlled by software.
Commercial switch matrices are designed for production environments. They are not as flexible as required for the use in research. The aim of this work is to develop a switch matrix specially suited for the test of MEMS. The task splits in the following sub tasks:
- Analyzing the current situation (what devices are used in which way)
- Analyzing the interference between the devices (DC measurement vs. capacitance measurement)
- Design of a switch matrix with DC signal paths and shielded/terminated AC signal paths.
- Development of a control circuit
- Development of a programming interface
- Creating a professional documentation
Kontakt: Steffen Kurth
steffen.kurth@enas.fraunhofer.de
0371/45001-255 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit Themenbereich(e): Elektronik, Programmierung | | | | | | | |
Aktive und passive Bauelemente für Hochfrequenzsignale werden mit spezialisierten Messgeräten (vektorielle Netzwerkanalysatoren, Spektrumanalysatoren, Rauschanalysatoren usw.) charakterisiert. Derartige Geräte stellen Anschlüsse (Testports) für Messkabel mit koaxialen Steckern bereit. Ein neuentwickeltes Bauelement für die Oberflächenmontage (SMD) kann im angestrebten Frequenzbereich von 10 bis 60 GHz nicht direkt mit Messkabeln verbunden werden. Ein ungeeigneter Signalübergang zwischen Bauteil und Messkabel beeinflusst das Messergebnis sehr stark. Da der Einfluss niemals ausgeschlossen, sondern nur minimiert werden kann, gilt es einen Aufbau zu verwenden, welcher unabhängig vom Bauteil charakterisiert und optimiert werden kann. Der somit bekannte, kleine Einfluss kann im Anschluss mathematisch eliminiert werden.
Die Aufgabenstellung kann in Teilproblem zerlegt werden und ist im Anspruch skalierbar, um den Anforderungen einer Studienarbeit, Bachelor-Arbeit, Master-Arbeit oder Diplomarbeit gerecht zu werden. Folgende Teilprobleme können bearbeitet werden:
- Untersuchung von Verbindungstechniken zwischen Chip und Platine (Kleben, Löten, Draht-Bonden)
- Layout der Leiterzüge auf der Platine zur Realisierung einer konkreten Funktion
- Verbindung der Platine mit einem Träger bzw. Gehäuse unter Berücksichtigung mechanischer (Keramik-Metall), thermischer (Entwärmung aktiver Komponenten) und elektrischer Aspekte (Resonanzen in engen Spalten)
- Untersuchung der Verbindung zwischen einem gehäusemontierbaren Stecker und der Keramikplatine. Diese Verbindung stellt ein Hauptproblem dar, da eine vergleichsweise große Komponente sehr genau platziert werden muss. Durch die Montage von Steckern von mehr als einer Gehäuseseite führen auch Fertigungstoleranzen zu Problemen. Die Verbindung zwischen sehr unterschiedlichen Materialien (Messing, Gold, Keramik, Zinn, Stahl) mittels Löt- oder Klebetechnik ist aufgrund von Haftungsproblemen oder entstehender mechanischer Spannungen ebenfalls nicht trivial.
Die Skalierung des inhaltlichen Anspruchs lässt sich durch Fokussierung auf Teilprobleme, Konzentration auf praktische Aspekte oder durch Erarbeiten einer umfassenden Lösung inklusive theoretischer Analyse und nummerischer Simulation in einem weiten Bereich gestalten.
Active and passive RF devices are tested with specialized equipment (vector network analyzers, spectrum analyzers, noise analyzers,...). Such devices provide test ports for coxial cables. A newly developed surface mount device (SMD) can not directly be connected with the test cables. The transition between the device and the test cable strongly influences the result. Since the influence can never be excluded totally it is desired to limit it and to understand it. The transition must be characterized and optimized individually. Finally, the known influence can be excluded mathematically from the measurement results obtained from the actual device under test.
The task can be split into sub tasks that allow scaling to the requirements of a Bachelor or Master thesis:
- Analyzing of a connection between chip and carrier substrate (bonding, soldering, wire bonding)
- Designing a layout to realize a particular functionality
- Development of a connection between the carrier and the housing under the considerations of mechanical (ceramic-metal), thermal (cooling of active components) and electrical aspects (resonances in narrow slots)
- Development of a suitable connection between carrier and connectors at the outside of a housing
Kontakt: Dr. S. Kurth
steffen.kurth@enas.fraunhofer.de
0371/45001-255 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit Themenbereich(e): Packaging, Hochfrequenz, Messtechnik / Analytik, Simulation | | | | | | | |
- Theorie Rauschen (Quellen, Noise figure)
- Aufbau Messverstärker (rauscharmer, hochomiger Verstärker)
- Messung der noise figure von MEMS Kontakt: Sven Voigt
sven.voigt@enas.fraunhofer.de
0371/45001-268
Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
- Hardwareentwicklung und µC-Programmierung
- Entwicklung neuer Hardwarefunktionen (Messung der Anpassung mit Richtkoppler (S11), Temperatur- und Strommessung)
- Entwicklung neuer Softwarefunktionen (einstellbare Paketlänge, Vergleich der gesendeten und empfangenen Pakete, Auswertung der neuen Hardwarefunktionen) Kontakt: Sven Voigt
sven.voigt@enas.fraunhofer.de
0371/45001-268
Sven Voigt
sven.voigt@enas.fraunhofer.de
0371/45001-268
Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit Themenbereich(e): Elektronik, Mikrokontroller, Programmierung | | | | | | | |
Eine halbautomatische Probestation ist ein wichtiges Tool zur Gewinnung von Messdaten im Bereich der Mikrotechnologie. Der vorhandene Automat verfügt über einen in x-, y- und z-Richtung beweglichen Chuck (Waferauflage). Die Kontaktierung des Prüflings erfolgt mit frei-positionierbaren Nadeln. Die Software der Probestation erlaubt die Eingabe einer Wafermap. In dieser Karte ist die Position der einzelnen Chips hinterlegt, welche automatisch angefahren werden können. Die eigentlichen Messungen werden mit herkömmlichen Laborgeräten (Multimeter, Signalgeneratoren, Kapazitätsmessbrücken, steuerbare Quellen, usw.) durchgeführt. Es ist offensichtlich nützlich die Steuerung dieser Geräte mit der Steuerung der Probestation zu kombinieren. Es gilt einen Chip anzutasten, die Messungen auszulösen und die Messwerte zu speichern. Durch Hochsprachen wie C, oder gar grafisch zu editierende Programmierumgebungen wie LabView ist die Steuerung von Geräten relativ einfach aber immer noch zeitaufwändig. Müsste für jeden Wafer eine neue Testsequenz programmiert werden, wird der Vorteil der Automatisierung gänzlich aufgebraucht.
Eine mögliche Lösung des Problems ist die Entwicklung eines auf die Fragestellung spezialisierten modularen Softwarekonzepts. Einzelne Geräte sollten als Modul aktiviert bzw. deaktiviert werden können. Die Festlegung von Parametern (Signalamplitude, Frequenz, Anzahl der Messpunkte) sollte für unterschiedliche Geräte auf die gleiche Weise erfolgen. Die Speicherung von ein- oder mehrdimensionalen Daten sollte ebenfalls auf generische Weise implementiert sein. Das Ziel ist es, mit Hilfe der zu entwickelnden modularen Software, einen an der Entwicklung der Software nicht beteiligten Prüfingenieur in die Lage zu versetzen, einen Testplan für beliebige Chips effizient umzusetzen. Mit diesem Hintergrund kommt vor allem der Architektur der Software eine große Bedeutung zu.
Gegenstand der Aufgabe können folgende Aspekte sein:
- Analyse der Ist-Situation (welche Messungen werden wie durchgeführt)
- Konzeptionierung der Software
- Prüfen des Konzepts anhand von Beispielszenarien
- Implementierung von einzelnen Steuermodulen
- Durchführung von Testmessungen
- Erstellen einer professionellen Dokumentation
Wie im Detail ausgeführt steht das Softwarekonzept im Vordergrund der wissenschaftlichen Tätigkeit. Auf Basis von diesem lassen sich verschiedene kleinere Teilaufgaben für Studien- und Bachelorarbeiten ableiten. So ist die Erfassung von Oszilloskopdaten (Signal über Zeit) aufgrund der Vielfältigkeit ein eigenständiges Problem. Die Speicherung eines gesamten Datensatzes ist problemlos möglich, jedoch wäre im Anschluss eine zeitaufwändige Bewertung durch den Fachmann erforderlich. Eine flexible automatische Datenauswertung von Signalamplituden, Frequenzen, Zeitpunkten von Ereignissen mit Ableitung von binären Zustandsinformationen (geht/geht nicht) ist deutlich vorteilhafter. Derartige Informationen können auch für die Verzweigung bzw. für die Realisierung von adaptiven Prüfsequenzen verwendet werden.
A semi automatic probe station is an important tool for characterizing micro chips. The available machine provides a motorized chuck for movements in x-, y- and z-direction. The device under test is probed by probe tips connected to several micro positioners. The control software allows the input of a wafer map. This map contains information on the position of the chips. The actual measurements are performed by common laboratory measurement equipment. It is obviously useful to combine the control of the measurement devices with the control of the probe station. The common sequence is: moving the chuck to the chip position, probing the chip, performing measurement and saving the data. This task can easily be implemented using programming languages like C or even graphically edited software like LabView. However, the software usually has to be modified for each new project. This is time consuming and error-prone. Depending on the extend of the required modification it may even consume the advantage of the automatization.
The development of application-tailored software can be the solution. The software should consist of individual modules that can be activated or deactivated. The definition of parameters like signal amplitude, frequency or the number of measurement points should be the same for different measurement devices. The storage of one or multi dimensional data should be equally generic. The aim is to develop a modular program that can be used for all kind of chips. It should allow a test engineer that does not know details about the software to set up a test plan efficiently. Keeping this in mind, the architecture of the software is most important.
The task splits into the following sub-tasks:
- Analysis of the current situation (what measurements are performed in which way)
- Deriving a concept for the control software
- Test of the concept on the base of several application scenarios
- Implementing the individual modules
- Performing practical tests
- Creating a professional documentation
The concept of the software is in the focus of the scientific work. Several smaller tasks suitable for bachelor theses can be derived. For instance, dealing with oscilloscope data (signal vs. time) is an individual task due to the manifold expression of the data. The storage of the entire set of data would be possible. However, this would demand for time consuming post-processing by an expert. An automated processing of signal amplitudes, frequencies or the time of an event would be much better. Finally, simple status information like good/bad die can be saved. This information can also be used for controlling adaptive test sequences. Kontakt: Dr. S. Leidich
stefan.leidich@enas.fraunhofer.de
0371/45001-256 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit Themenbereich(e): Elektronik, MEMS, Messtechnik / Analytik, Programmierung | | | | | | | |
Mikromechanische Bauteile gestatten wegen der äußerst niedrigen Werkstoffdämpfung des mechanisch belasteten Materials Silizium die Herstellung von mechanischen Resonatoren hoher Güte. Praktisch wird das in Sensoren für Drehrate, in resonanten Drucksensoren, in resonanten Vakuumsensoren, bei resonanten optischen Scannern und bei der Takterzeugung durch Siliziumresonatoren umgesetzt. Die mechanischen Schwinger aus Silizium werden bei den benannten Anwendungen auf einer ihrer Resonanzfrequenzen mechanisch angeregt. Die Resonanzfrequenz des Siliziumschwingers bestimmt die sich einstellende Schwingfrequenz. Zwei unterschiedliche Konzepte werden dabei oft verfolgt. Einerseits kann der Siliziumresonator als Bestandteil eines Oszillators eingesetzt werden, indem durch positive Rückkopplung eine die Schwingung anregende Kraft aus der aktuellen Schwingung des Siliziumresonators erzeugt wird. Diese Anordnung ähnelt prinzipiell dem Konzept elektrischer Oszillatoren. Andererseits kann die Schwingung des Siliziumresonators durch ein Signal angeregt werden, welches mit einem elektronischen Oszillator erzeugt wurde. Dabei muss die Frequenz dieses elektronischen Oszillators durch einen Phasenregelkreis (PLL) so geregelt werden, dass sie der Resonanzfrequenz des Siliziumschwingers entspricht.
Ein wichtiger Punkt beider Verfahren besteht in der Detektion der mechanischen Schwingung derart, dass sie durch die Antriebselektronik zur Erzeugung des Anregungssignal verwertet werden kann.
Ziel: Elektronische Schaltung zum Betrieb von MEMS-Resonatoren hoher Güte (z.B. Scanner) auf deren Resonanzfrequenz.
Teilprobleme
• Theoretische Analyse der elektronische Schwingungsdetektion (durch C/U-Wandler, komplexe Impedanz) im Zusammenhang mit typischen Siliziumresonatoren
• Quantitatives Systemkonezept
• Systemsimulation (Elektronik/Mechanik-Kosimulation) zur Ermittlung von Anschwingverhalten, Stabilisierung der Amplitude, Beeinflussung der Schwingfrequenz, Erregung unerwünschter Moden
• Realisierung eines Beispiels als Laboraufbau
Silicon as mechanically active material shows very low intrinsic damping due to the crystalline structure. High-Q resonators can be achieved and are applied for yaw rate sensors, resonating pressure gauges, friction vacuum gauges, optical scanners and as clock. The silicon resonators are excited at one of their mechanical resonant modes that defines the oscillation frequency. Two different approaches are regularly followed. A first one is to include a MEMS resonator as frequency selective positive feed-back of an electronic oscillator circuit. The exciting force is generated directly from the detected oscillation signal of the MEMS. This approach is very similar to the concept of an electronic signal generator. A second approach is to use an electronic oscillator to excite the MEMS whereby the frequency of the electronic oscillator is regulated that way that it corresponds to the MEMS resonators natural frequency (PLL-principle).
A crucial point of both approaches is the electronic detection of the vibration by an appropriate capacitance/voltage-converter or by making usage of the frequency dependent impedance of the MEMS capacitor.
Aim: Development of an electronic circuit for mechanical excitation of MEMS resonators at their resonant frequency
Topics:
• Theoretic analysis of the electronics for vibration detection on example of commonly used MEMS resonators
• Overview of the system concept and signal plan
• Simulation of the system including mechanics and electronic circuit in order to analyze the start conditions of oscillation, the amplitude stability, the influence of different parameters on the frequency and the damping of unwanted resonant modes.
• Practical tests of the solution in the lab.
Kontakt: Dr. S. Kurth
steffen.kurth@enas.fraunhofer.de
0371/45001-255 Möglich als: Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Elektronik, MEMS, Simulation | | | | | | | |
Um die Frequenzselektivität und die Empfindlichkeit einfacher Hochfrequenzempfänger zu verbessern, wurde in der Vergangenheit oft ein Rückkopplungsprinzip benutzt, wobei durch eine positive Rückkopplung ein Teil des verstärkten Signals auf das Filter (Schwingkreis) zurückgeführt wurde. Die Güte des Schwingkreises wird dadurch künstlich vergrößert. Durch eine periodische Steuerung dieser Rückkopplung konnte ein Betrieb um den Schwingungseinsatzpunkt herum erreicht werden, wobei periodisch für kurze Zeit die Schwingungen angefacht wurden. Dieses Prinzip soll auf mikromechanische Schwinger übertragen werden, die als Frequenzfilter eingesetzt werden.
Ziel: Prüfung des Konzeptes auf Anwendbarkeit
Teilprobleme
• Analyse möglicher Ansätze (Zweipol, Vierpol, diskrete/ integrierte Elektronik)
• Simulation zur Analyse der System- und Betriebsparameter auf Bandbreite und Empfindlichkeit
• Experimentelle Prüfung einer favorisierten Lösung
Super-regenerative amplifiers have been used for simple but highly sensitive radio receivers with improved frequency selectivity in the past. A part of the output signal power of an amplifier is directed to a LC resonator at its input by positive feed-back. Hence, the quality factor of the LC is enhanced. The feed-back intensity is controlled that way that periodically the LC starts to resonate in practical implementations. Hence, the oscillations are periodically started and the an optimum sensitivity and selectivity are achieved. The application of this principle using MEMS resonators as substitute of the LC has to be proofed.
Aim: Concept proof of super-regenerative amplifier for MEMS frequency selective filter
Topics:
• Analysis of possible approaches (single port, two ports, conventional / integrated electronics)
• Simulation of different configurations including electronics and MEMS regarding bandwidth selectivity and sensitivity
• Experimental proof of the concept in the lab.
Kontakt: Dr. S. Kurth
steffen.kurth@enas.fraunhofer.de
0371/45001-255 Möglich als: Studienarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Elektronik, Simulation | | | | | | | |
Die Anwendung von MEMS-Technologien zur Herstellung klassischer variabler HF-Bauteile, insbesondere variable Kondensatoren (Varaktoren) gestattet das Erschließen neuer Anwendungsfelder, besonders wenn es darum geht, HF-Leistungen, die 20 dBm übersteigen, zu verarbeiten. MEMS-Varaktoren eignen sich beispielsweise dafür, Hochfrequenzfilter abstimmbar zu gestalten. Im Mikrowellenbereich werden für schmalbandige Filter oft Hohlraumresonatoren (cavity-filter), neuerdings auch Filter auf Basis von Ringresonatoren eingesetzt. Prinzipiell sind beide Filtertypen durch die Verwendung von Varaktoren abstimmbar. In dieser Arbeit sollen Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von MEMS-Varaktoren für derartige Filter untersucht werden.
Ziel der Arbeit: Theoretische Analyse- und Untersuchungsergebnisse an einem Labormuster eines HF-Filters mit variabler Mittenfrequenz (Bandpass oder Bandsperre)
Teilprobleme:
• Systematische Analyse von Filterkonzepten auf Basis von Hohlraumresonatoren und Ringresonatoren
• Modellierung und Simulation der Selektionseigenschaften und der Verluste
• Einbeziehung von MEMS-Varaktoren in die theoretischen Modelle
• Praktischer Test an einem favorisierten Filteraufbau (Halbleitervaraktor, gegebenenfalls MEMS-Varaktor)
MEMS technologies for fabrication of RF devices (e.g. MEMS varactors) open the way for new application, particularly when RF power higher than 20 dBm hast o be handled. RF filters can be made tunable by MEMS varactors for instance. Cavity filters and filters based on planar ring resonators are often applied in the micro-wave frequency range to achieve high frequency selectivity. In general, both filter types can be made tunable by varactors. This work shall investigate the opportunities and the limits of the application of MEMS varactors in tunable RF filters.
Aim: Theoretic and experimental investigation results of the application of MEMS varactors in a tunable micro-wave filter.
Topics:
• Analysis of filter concepts for micro-wave frequencies based on cavity filters and ring resonators.
• Modelling and simulation of selectivity and loss
• MEMS varactors in the model
• Experimental investigations of one selected approach (using diode varactor or MEMS)
Kontakt: Dr. S. Kurth
steffen.kurth@enas.fraunhofer.de
0371/45001-255 Möglich als: Studienarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): MEMS, Hochfrequenz, Simulation | | | | | | | |
Steuerbare optische Filter für den Infrarot-Wellenlängenbereich werden gegenwärtig zur Stoffanalyse für Gase, Flüssigkeiten und IR-transparente Feststoffe, z.B. Kunststoffe eingesetzt. Fabry-Perot-Interferometer sind als Filter besonders geeignet und wurden am ZFM und am Fraunhofer ENAS in den vergangenen Jahren entwickelt. Zur weiteren Qualifizierung und Vorbereitung einer Fertigung sind die systematische Analyse von Fehlerbildern sowie die Ableitung von Maßnahmen daraus erforderlich. Dazu wird ein FMEA (failure mode and effects analysis) zur Klassifizierung eingesetzt. In der Arbeit soll ein solches FMEA aufgrund eigener Untersuchungen und Recherche angefertigt und durch die Untersuchungsergebnisse gründlich untermauert werden.
Ziel:
FMEA für ein steuerbares MEMS IR-Filter hinsichtlich Design und Fertigungstechnologie
Teilprobleme:
• Erarbeiten eines FMEA
• Analyse von FPI basierten IR Filtern durch unterschiedliche am Institut verfügbare Werkzeuge (FTIR, Weißlicht-Interferometer, elektrischer MEMS-Messplatz, FIB/REM…)
• Systematisierung der Ergebnisse und Verfeinerung des FMEA
• Ableitung von Maßnahmen für Design und Herstellung
Tunable optical IR filters are applied for chemical analysis for gases, liquids and solid materials, those are opaque in the IR wavelength range. Fabry-Perot interferometer based IR filters result in very compact set-ups and have been developed at ZFM and Fraunhofer ENAS during the past years. A systematic analysis of possible failure modes is necessary in order to improve the quality and to prepare a fabrication sequence. A FMEA (failure mode and effects analysis) shall be applied for classifying. Experimental analysis and investigation of already available data should be the data base.
AIM: FMEA for tunable IR filter
Topics:
• Set up of suitable FMEA
• Analysis of FPI IR filter samples by different methods (FTIR, white light interferometer, probe station for electric properties, FIB/REM…)
• Analysis of the results and FMEA enhancement
• Derivation of countermeasures
Kontakt: Dr. S. Kurth
steffen.kurth@enas.fraunhofer.de
0371/45001-255 Möglich als: Studienarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): MEMS, Optik | | | | | | | |
Kohlenstoff-Nanoröhrchen (engl. carbon nanotubes CNTs) sind eindimensionale Nanostrukturen mit faszinierenden Eigenschaften. Sie besitzen eine sehr hohe mechanische und thermische Stabilität und sind außerordentlich gute elektrische Leiter. Dies macht sie für viele Anwendungen interessant. So werden bereits heute CNTs in Polymere eingebettet um diese mechanisch zu verstärken oder die elektrische Leitfähig zu verändern. Andere vielversprechende Einsatzgebiete von CNTs liegen im Bereich der Mikroelektronik. Hier sollen CNTs genutzt werden, um die aktuell verwendeten Kupferleitbahnen zu ersetzen oder um mit Hilfe von halbleitenden CNTs Transistoren zu realisieren. Ein drittes, sehr breites, Anwendungsgebiet ist die Sensorik. Hier macht man sich die Abhängigkeit der Leitfähigkeit der CNTs von äußeren Einflüssen (mechanische Spannung, Anlagerung von chemischen Substanzen, …) zunutze.
Allen genannten Anwendungen ist gemein, dass (zur Zeit) meist nicht einzelne, sondern Bündel oder Netzwerke von CNTs verwenden werden. Während die geometrische und elektronische Struktur einzelner Nanoröhren in den letzten Jahren detailliert untersucht wurde, besteht beim Verständnis von Verzweigungen und Kreuzungen von CNTs noch Forschungsbedarf. Im Folgenden werden zwei Themen zu unterschiedlichen Aspekten dieser Problematik skizziert. Zur Berechnung kommen moderne quantenmechanische Methoden wie die Dichtefunktionaltheorie (DFT) zum Einsatz.
Anforderungen:
- Grundlegende Kenntnisse in Quantenmechanik sind vorteilhaft.
- Für das Erstellen von Simulationsskripten und die Auswertung der Ergebnisse sind einfache Programmierkenntnisse nötig.
Zielgruppe:
Das Angebot richtet sich insbesondere an Studenten der Elektrotechnik, Computational Science und Physik.
Themen:
1.) Geometrische und elektronische Eigenschaften von CNT-CNT-Kreuzungen
Ziel der Arbeit ist es, herauszufinden ob und wie sich eine Kreuzung von zwei CNTs auf die elektronischen Ei-genschaften (insbesondere z.B. die elektrische Leitfähigkeit) der einzelnen Röhrchen auswirkt. Als Ausgangs-punkt kann die oben dargestellte atomistische Struktur zweier sich kreuzender Nanoröhren angenommen werden. Als vorausgehende Fragestellung (die auch einzeln bearbeitet werden kann), ergibt sich die Optimie-rung der Geometrie (Position der Atome, so dass die Gesamtenergie des Systems minimal ist). Des Weiteren kann der Einfluss verschiedener CNT-Typen untersucht werden.
2.) Modellierung der atomistischen Struktur von CNT-Verzweigungen
Das ultimative Ziel für die Verwendung von CNTs in mikroelektronischen Schaltungen ist sicherlich die Vision der "all carbon electronics", also die Verwendung von komplett kohlenstoffbasierten Materialien für den Auf-bau der elektrisch leitfähigen Elemente. Wenngleich diese Vision aus experimenteller Sicht eine große Heraus-forderung darstellt, kann man am Computer vergleichsweise einfach interessante Strukturen bauen und hin-sichtlich ihrer elektronischen Eigenschaften charakterisieren. Ziel der Arbeit ist die geometrische Modellierung (Positionen der einzelnen Kohlenstoffatome) verschiedenster CNT-basierter Verzweigungen. Im Gegensatz zu obiger Abbildung sollen sich die Röhrchen hier nicht nur berühren sondern schneiden. Denkbar wären zum Beispiel Y- oder T-förmige Verzweigungen. Berechnungen der elektronischen Struktur können sich anschließen. Kontakt: Dr. Jörg Schuster
joerg.schuster@enas.fraunhofer.de
0371/45001-286 Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Nanotechnologie, Simulation | | | | | | | |
Mit Methoden der Computational Fluid Dynamics (CFD) sollen Prozesse der Gasphasenabscheidung etwa für das Wachstum von Kohlenstoffnanoröhrchen oder anderer Nanomaterialien untersucht und optimiert werden. Dafür soll zunächst die kommerzielle Software CFD-ACE+ verwendet werden, die bei uns seit einiger Zeit im Einsatz ist. Darüber hinaus ist eine Evaluation verfügbarer Open Source Lösungen zur CFD erwünscht, in deren Folge eine Portierung der vorhandenen Modelle angestrebt wird.
Ergänzung 1) Berechnung von Reaktionsraten
Quantenmechanische Berechnungen von Reaktionsraten mittels Dichtefunktionaltheorie könnten die geplanten Arbeiten sinnvoll ergänzen. Dazu müssen Energien der Edukte und Produkte sowie hypothetischer Übergangszustände berechnet werden, so dass mittels einfacher kinetischer Ansätze Übergangszustände berechnet werden können. Damit wird es möglich, in den Reaktionsmodellen für die CFD-Modellierung auch neuartige Reaktionen zu berücksichtigen und den Anwendungsbereich der CFD damit deutlich zu erweitern.
Ergänzung 2) Reaktionsmodell für das Wachstum von Kohlenstoffnanoröhrchen
Das Wachstum von Kohlenstoffnanoröhrchen (CNTs) aus der Gasphase wird wesentlich durch Katalysatorpartikel vermittelt, deren aktive Fläche sich im Verlauf des Prozesses jedoch ändert. Auf der Basis von im Haus gewonnen Daten zum CNT-Wachstum sowie Daten aus der Literatur sollen einfache analytische Modelle entwickelt werden, die die dadurch verursachte Zeitabhängigkeit der Reaktionsraten für das CNT-Wachstum adäquat beschreiben und damit eine exaktere Beschreibung der Prozesse im Reaktor ermöglichen. Gleichzeitig ergäbe sich damit ein neuartiger Ansatz, über zeitabhängige Reaktionsbedingungen das CNT-Wachstum insbesondere in den kritischen Anfangs- und Endphasen zu optimieren.
Anforderungen:
- Sicherer Umgang mit Computern und elementare Programmierkenntnisse
- Grundkenntnisse numerischer Methoden (insbes. FEM) sind bei der Bearbeitung des Themas hilfreich
Zielgruppe: Studenten der Computational Science, Physik, MTM, ET/IT
Kontakt: Dr. Jörg Schuster
joerg.schuster@enas.fraunhofer.de
0371/45001-286
Assistenz:
Birgit Weber
Telefon: 0371 531 37219
Email: birgit.weber@enas.fraunhofer.de Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Nanotechnologie, Simulation | | | | | | | |
Aluminum oxide plays an essential role as material in electronic applications, e. g. as a high-k dielectric in Micro-Electro-Mechanical Systems (MEMS) and Nano-Electro-Mechanical Systems (NEMS), as a passivation layer for solar cells, or as an encapsulation film of thin lithium microbatteries.
Within the scope of this work, the investigations will focus on the atomic layer deposition (ALD) of ultrathin aluminum oxide films including the ALD process ramp-up on a novel 8’’ deposition cluster tool, the process optimization, and the characterization of the deposited films. The cluster tool consists of two ALD chambers, one CVD (chemical vapor deposition) chamber, and one ion-beam sputtering chamber as a PVD (physical vapor deposition) technique. Furthermore, the connected XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) and Raman tools allow in situ analyses of the ALD films. The Al2O3 ALD is based on trimethylaluminium (TMA) as standard precursor. Within the project, the precursor should be investigated with different co-reactants (e. g. H2O, O2, and respective plasmas) on various substrates (e. g. SiO2, Si). The characterization part contains optical investigations (e. g. ellipsometry), electron optical (e. g. SEM – scanning electron microscopy, TEM - transmission electron microscopy) and chemical (e. g. XPS, Raman, EDX - energy-dispersive X-ray spectroscopy) analyses to evaluate the film properties. Before starting the practical work, a detailed literature study is necessary.
Tentative starting point: March 2012
Requirements:
- Basic knowledge of micro- and nanotechnology, physics and chemistry
- Experience in the use of standard software (e.g. Word, Excel, Origin)
- Independent, well-organized, and accurate way of working
- German language
Kontakt:
Dr. Thomas Wächtler
Center for Microtechnologies
E-Mail: thomas.waechtler@zfm.tu-chemnitz.de
Phone: +49 371 531-33673
Steve Müller
Center for Microtechnologies (ZfM)
Email: steve.mueller@zfm.tu-chemnitz.de
Phone: 0049 371 531 38571
Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Nanotechnologie, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology, Recherche | | | | | | | |
Im Rahmen der DFG-Forschergruppe "Towards molecular Spintronics" sind Bauelemente zu entwickeln, mit denen neuartige magnetische Moleküle bezüglich ihrer elektrischen und magnetischen Eigenschaften, insbesondere des Magnetowiderstandes, charakterisiert werden können. Innerhalb des Projektes sollen lateral gestapelte Strukturen verwendet werden, wobei verschiedenen Ansätze verfolgt werden. Die Herausforderung besteht insbesondere in der Realisierung von Strukturgeometrien im zweistelligen Nanometerbereich.
Die Arbeitsaufgaben reichen von der technologischen Betreuung der Waferdurchläufe über die messtechnische Charakterisierung der Strukturen bis hin zu konzeptionellen Arbeiten. Der Umfang der Aufgaben richtet sich nach der Art der studentischen Arbeit bzw. der hilfswissenschaftlichen Tätigkeit. Kontakt: Dr. Danny Reuter
danny.reuter@zfm.tu-chemnitz.de
0371 351 35041 Möglich als: Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): MEMS, Nanotechnologie, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology | | | | | | | |
Die Photovoltaik stützt sich derzeit auf Solarzellen, die hauptsächlich aus amorphem, polykristallinem sowie einkristallinem Silizium aufgebaut sind. Materialkosten und Herstellungstechnologie bestimmen neben dem Wirkungsgrad die Kosten des erzeugten Stromes, so dass sich derartige Photovoltaikanlagen meist nur für autarke Lösungen rechnen.
Das Ziel der Diplomarbeit besteht in der Realisierung eines neuen Ansatzes für Solarzellen auf der Basis von organischen Halbleitern (Polymeren). Die zu realisierenden Solarzellen sollen zukünfitig mit geringen Temperaturen und einfachen Technologien auf fast allen Substraten realisiert werden können.
In der anzufertigenden Diplomarbeit müssen folgende Aufgaben bearbeitet werden:
- Literaturrecherche zum Stand von organischen Solarzellen
- Theoretische Betrachtungen zum Funktionsprinzip, zu Materialaspekten und zum Bauelementedesign
- Voruntersuchungen zu einzelnen Technologieschritten
- Entwurf einer organischen Solarzelle (Dimensionierung)
- Erarbeitung des technologischen Gesamtablaufes
- Präparation von Solarzellen
- Messtechnische Charakterisierung
Kontakt: Ray Saupe
Zentrum für Mikrotechnologien der TU Chemnitz
Tel.: 0371 5397 948
Fax: 0371 5397 310 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Produkte der Mikrosystemtechnik werden als industrielles Massenprodukt gefertigt. Vor allem Mikro-Elektro-Mechanische-Systeme (MEMS) nehmen eine Spitzenposition in der industriellen Massenfertigung ein. Zu den Anwendungsbeispielen zühlen im Automobilbereich Beschleunigungs-, Neigungs- und Drehratensensoren für den Insassenschutz (z.B. Airbag für Front- und Seitenaufprall). Eine weitere stark wachsende Technologie sind Sensornetzwerke, die immer mehr bei Umweltbeobachtungen, in medizinischen Systemen oder in der Robotik eingesetzt werden. So werden medizinische Sensornetzwerke z. B. zur Prüvention von Krankheiten und überwachung von Patienten benütigt. Consumer-Anwendungen haben innerhalb weniger Jahre die Rolle der treibenden Kraft bei der Entwicklung und Vermarktung von kostengünstigen Produkten der Mikrosystemtechnik übernommen. Wührend in der ersten Phase der kommerziellen Umsetzung der Mikrosystemtechnik im Wesentlichen die vielfültigen Applikationen im Kraftfahrzeug den Weg zu einer erfolgreichen Vermarktung von Produkten der Mikrosystemtechnik ebneten, hat sich parallel hierzu der Bereich der Consumer-Elektronik als riesiger und dynamischer Markt für MST-Anwendungen üuüerst erfolgreich etabliert. Vielfach erfolgt dabei die Fertigung mit den Verfahren der Siliziumtechnologie, wobei ein zusützlicher Schwerpunkt die Systemintegration unter Nutzung von Nanotechnologien ist.
Wührend in den vergangenen Jahren vorwiegend Aufgaben der Produkt- und Technologieentwicklung zu lüsen waren, rücken unter den Bedingungen des marktwirtschaftlichen Wettbewerbs und des daraus resultierenden Kostendrucks Fragestellungen der Erhühung der Ausbeute und Qualitüt, der gleichzeitigen Senkung der Fertigungskosten, sowie der Gewührleistung der Qualitüt und Zuverlüssigkeit unter Einsatzbedingungen in den Blickpunkt. Im Falle der Aufbau und Verbindungstechnik werden Ausbeute, Qualitüt und Kosten in der Herstellung wesentlich durch die für Fertigungstechnologie typischen Schlüsselprozesse bestimmt, die in der ütz-Strukturierung der Wafer und der für den Aufbau der Systeme eingesetzten Fügetechnik (Waferbonden) bestehen.
Ziel der Arbeit ist die Konstruktion einer Prüfvorrichtung zur Charakterisierung mikro- bzw. nanosytemtechnischer Fügeverbindungen. Innerhalb der Arbeit soll am vorhandenen Prüfequipment eine Schervorrichtung angebracht werden mit deren Hilfe definierte Fügeverbindungen mechanisch charakterisiert werden künnen. Die so erhaltenen Ergebnisse sind sowohl optisch (mittels vorhandener Auswerteoptik (Kreuzkorrelation)) als auch statistisch auszuwerten. Parallel zu den eigentlichen Prüfmethoden sind geeignete und verallgemeinerbare Teststrukturen zu erarbeiten, die einfach und kostengünstig an das Design verschiedener nano- und mikrosystemtechnischer Bauteile angepasst und in den technologischen Ablauf der Fertigung integriert werden künnen. Es sollen die erforderlichen Testablüufe und Prüfumfünge festgelegt werden.
Diese Arbeiten sind eingebettet in aktuelle Forschungsvorhaben am Fraunhofer ENAS bzw. ZfM zur standardisierten Charakterisierung von Fügeverbindungen.
Kontakt: Jörg Bräuer
joerg.braeuer@enas.fraunhofer.de
0371/45001-264
Dirk Wünsch
dirk.wuensch@zfm.tu-chemnitz.de
0371/531-37283 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit Themenbereich(e): Packaging, Zuverlässigkeit | | | | | | | |
Die Basis der Aufgabenstellung bildet ein entwickeltes Miniaturspektrometer. Die Realisierung optischer Messgeometrien, die die technologische (Lichtausbeute, Messfleck, Sensitivität, etc.) und die klinische Funktionstüchtigkeit zur Anwendung im Bereich metabolischer Stoffwechselstörungen nachweisen stehen im Vordergrund. Entscheidungsgrundlage zum Aufbau verschiedener Geometrien bilden optische Simulationen. Nach abgeschlossener Modellierung sind zur Überprüfung der Ergebnisse mehrere Vormuster zu assemblieren, zu erproben und hinsichtlich wichtiger Systemparameter zu charakterisieren. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse müssen in einem weiteren Schritt in geeigneter Weise hinsichtlich einer späteren Serienfertigung optimiert werden.
Kontakt: Alexander Weiß
alexander.weiß@zfm.tu-chemnitz.de
Tel.: 0371/531-35872
Ray Saupe
ray.saupe@enas.fraunhofer.de
Tel.: 0371/5397-1928
Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Kohlenstoffnanoröhren (engl. CNTs) finden vielversprechende Einsatzmöglichkeiten in elektronischen Bauelementen. Die Integration von CNTs als Leitbahnmaterial in zukünftige integrierte Schaltkreise wie Mikroprozessoren sowie verschiedene Sensoranwendungen erfordern CNTs mit definierten Eigenschaften und deren präzise Platzierung. Eine Methode zur Erzeugung von Kohlenstoffnanoröhren ist die chemische Gasphasenabscheidung (engl. CVD). Diese Methode erfordert die Abscheidung und Strukturierung eines Katalysators. Für grundlegende Untersuchungen aber auch Anwendungen in nanoelektronischen Systemen ist es oftmals erforderlich die Katalysatorgröße stark einzuschränken.
Ziel der Arbeit:
Zur Erzeugung von Katalysatornanodots soll das Nanoimprintverfahren evaluiert werden. Die so hergestellten Katalysatorstrukturen sollen als Keimschicht für das Wachstum von mehrwandigen CNTs dienen. Es soll geprüft werden inwiefern die Dichte und der Durchmesser von CNTs durch eine derartige Strukturierung eingestellt werden kann.
Aufgaben:
- Literaturrecherche
- Einarbeitung in die Rasterkraftmikroskopie
- Herstellung von Nanostrukturen und Technologievariation
- Charakterisierung der Nanostrukturen
- Zusammenfassung und Auswertung der Ergebnisse
Kontakt: Dipl.-Phys. Sascha Hermann
0371 531 35675
sascha.hermann@zfm.tu-chemnitz.de Möglich als: Studienarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Nanotechnologie, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology, Recherche | | | | | | | |
Kohlenstoffnanoröhren (CNT) besitzen herausragende Eigenschaften, wie hohe thermische und elektrische Leitfähigkeit, sowie eine hohe Stabilität gegenüber chemischer und mechanischer Belastung. Aufgrund dieser Eigenschaften können CNTs als Leiterbahnen im Bereich der Mikroelektronik und im Bereich der Sensorik eingesetzt werden.
Für die Synthese von CNTs mittels der chemischen Dampfphasenabscheidung (CVD) werden Katalysatorpartikel für die Zersetzung des Kohlenstoff-Precursors benötigt. Dabei bestimmt die Form der Partikel die Wachstumscharakteristik und Eigenschaften der CNTs. Im Rahmen der Arbeit soll die Nanopartikelformierung aus einer dünnen Katalysatorschicht bei verschiedenen Prozessparametern (z.B.: Temperatur, Dauer der Behandlung, Initiale Katalysatorschichtdicke) untersucht werden. Die Charakterisierung soll vor allem mit der Rasterkraftmikroskopie (AFM) erfolgen. Kontakt: Holger Fiedler
E-Mail: holger.fiedler@zfm.tu-chemnitz.de
Telefon: 0371 – 531 38572
Möglich als: Bachelorarbeit, Masterarbeit Themenbereich(e): Nanotechnologie, Messtechnik / Analytik, Prozesse / Technology | | | | | | | |
Einfluss von UV-Curing Prozessen auf die chemische Struktur und das Stresslevel von Silziumnitridschichten
Ein Grundansatz zur Erhöhung der Transistorgeschwindigkeit ist die Abscheidung hochverspannter Schichten, welche eine Verspannung im Transistorkanal hervorrufen. Eine Möglichkeit zur Erhöhung des tensilen Stresslevels (Zugspannung) einer bereits verspannten Siliziumnitridschicht ist die thermisch unterstützte Behandlung mittels hochenergetischer ultravioletter Strahlung. Diese sogenannten Curing Prozesse führen zu Veränderung der chemischen Struktur, sowie dem Austrieb von Wasserstoff im Material. Diese Änderungen, verbunden mit einer Verdichtung führen zur Erhöhung des Stresses.
Ziel dieser Arbeit soll sein, die chemischen Veränderungen während eines UV-Curingprozesses zu untersuchen, zu charakterisieren und mit dem sich einstellenden Stresslevel zu korrelieren. Ein Grundverfahren zur Charakterisierung von Bindungszuständen und chemischer Struktur stellt dabei die Fourier-Transformierte Infrarot Spektroskopie (FTIR) dar, welche in Zusammenhang mit einer mathematischen Auswertung die gewünschten Ergebnisse liefert. Die Realisierung der Stressmessung wird über die Wafer-Bow-Methode gewährleistet.
Voraussetzungen:
• Kenntnisse im Umgang mit mathematischer Software (bspw. Origin, Excel)
• Grundkenntnisse der Mikro- und Nanoelektronik
Influence of UV-Curing Processes on the chemical structure and the stress of silicon nitride layers
An approach for highering transistor switching speed is the depositon of highly strained layers, which cause strained transistor channels. One possibility for reaching higher tensile stress of a deposited strained silicon nitride film is the thermal assisted curing with high energetic ultraviolet irradiation. These so called Curing processes cause changes in the chemical structure as well as desorption of hydrogen from the material. These changes associated with densification lead to higher stresses.
Goal of this work is the correlation of chemical changes due to an UV curing process to the adjusted stresslevels. One basic process for characterization of bonding conditions and chemical structure assisted by a mathematical analysis is the Fourier-Transform Infrared spectroscopy (FTIR). The realization for measuring the stress will be done by the wafer-bow method.
Requirements:
• Experiences in the use of mathematical software (e.g. Origin, Excel)
• Basic knowledge of micro- and nanotechnology
Kontakt: Tobias Fischer, Email: tobias.fischer@zfm.tu-chemnitz.de Möglich als: Bachelorarbeit, Masterarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Im Verdrahtungssystem moderner integrierter Schaltkreise wurde in den letzten Jahren Siliziumdioxid als Interlevel-Dielektrikum immer mehr durch Isolatormaterialien mit niedriger Dielektrizitätszahl (k-Wert), sog. low-k Diekelektra, ersetzt. Bei der Integration dieser derzeit meist SiCOH-basierten Materialien stellt deren Schädigung durch Plasmaprozesse, wie sie bei der Strukturierung des Dielektrikums zum Einsatz kommen, eine der größten technologischen Herausforderungen dar. Die Plasmaschädigung des low-k Dielektrikums geht einher mit dem Verlust an Kohlenstoff im Material, welcher wesentlich zur Reduzierung des k-Wertes beiträgt, sowie der Bildung von stark polaren Silanolgruppen. Beide Effekte führen zur Erhöhung des k-Wertes des Dielektrikums und sollen durch eine schädigungsarme Gestaltung der Strukturierungsprozesse und/oder durch nachträgliche Reparatur der Schäden so gering wie möglich gehalten werden.
Für die Reparatur der geschädigten Schichten werden derzeit vor allem Chemikalien auf Methylsilikatbasis als Precursoren verwendet. Durch eine Silylierungsreaktion sollen dabei die eingelagerten Hydroxilgruppen entfernt und durch Methylgruppen ersetzt werden, was auch den Kohlenstoffgehalt der Schicht erhöhen und damit positiv auf den k-Wert einwirken soll. In einem Industrieprojekt mit der Firma Globalfoundries wurden unter anderem nasschemische Reparaturprozesse und die Steigerung ihrer Effektivität durch thermische und UV-gestützte Vor- und Nachbehandlungen untersucht. Diese bisher grundlegenden Untersuchungen bedürfen einer Optimierung hinsichtlich der notwendigen Temperaturen und Prozesszeiten. Noch völlig unbeleuchtet ist die Fragestellung der Langzeitstabilität der erzielten Reparatureffekte. Dabei sollen neben den Auswirkungen längerer Lagerungszeiten auch die Einflüsse erhöhter Temperaturen und weiterer UV-Behandlungen, wie sie bei der fortlaufenden Prozessierung der Proben auftreten, untersucht werden.
Die Aufgabenstellung beinhaltet die experimentelle Durchführung nasschemischer Reparaturprozesse in Kombination mit verschiedenen Vor- und Nachbehandlungen sowie die anschließende Analyse der Materialeigenschaften des Dielektrikums. Ausgehend von bereits vorliegenden Ergebnissen soll der Prozess hinsichtlich des verwendeten Temperaturbereiches und einer UV-Nachbehandlung optimiert werden. Ziel der Untersuchungen ist die Erarbeitung eines Prozessschemas, welches eine effektive Reparatur plasmageschädigter Dielektrika bietet. Parallel zur Prozessoptimierung soll die Langzeitstabilität der erzielten Reparatureffekte untersucht werden. Dazu werden Versuche zur Lagerung der Proben an Raumluft und unter bestimmter Luftfeuchtigkeit, die Auswirkung thermischer Belastungen sowie von UV-Strahlung angestrebt. Die gewonnenen Ergebnisse sollen systematisch aufgearbeitet, in schriftlicher Form dargestellt und präsentiert werden.
Die Aufgabenstellung umfasst folgende Teilaufgaben:
• Kurzes Literaturstudium zu low-k Materialien, Analysemethoden, Plasmaschädigung und Silylierungsprozessen zur Reparatur geschädigter Dielektrika sowie Einarbeitung in die bislang erzielten Ergebnisse vorangegangener Versuchsreihen
• Selbständige Durchführung von nasschemischen Reparaturprozessen im Reinraum nach entsprechender Einarbeitung, Erarbeitung von Versuchsplänen zur Optimierung der Vor- und Nachbehandlungen der Proben
• Versuchsplanung und Durchführung der Untersuchungen zur Langzeitstabilität von Reparatureffekten
• Analyse der Materialeigenschaften der Dielektrika vor und nach den Reparaturprozessen: FTIR-Analyse, Kontaktwinkelmessung, elektrische Messungen, ggfs. weitere externe Analysen
Die Untersuchungen sollen im Rahmen einer Bachelor- oder Projektarbeit in einem Zeitraum von wenigstens 4 Monaten durchgeführt werden. Für das vorbereitende Literaturstudium sind entsprechende Englischkenntnisse erforderlich.
Weitere Fragen bzw. Ihre aussagekräftige Bewerbung senden Sie bitte an die u.g. Adresse.
Kontakt: nicole.ahner@enas.fraunhofer.de oder
Fraunhofer ENAS
Dipl.-Ing. Nicole Ahner
Technologie-Campus 3
09126 Chemnitz Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Student/in gesucht, welche/r Interesse an praktischer Laborarbeit sowie Betreuung technologischer Abläufe hat und zugleich auch vor dem Lesen und Auswerten von Patenten nicht zurückschreckt.
Kontakt: Dr. Knut Gottfried
knut.gottfried@enas.fraunhofer.de
Tel. 45001 299
Möglich als: HiWi-Job Themenbereich(e): Prozesse / Technology, Recherche | | | | | | | |
Ziel ist die Entwicklung einer kompakten, sehr flachen Elektronik zur Ansteuerung elektrochemischer Mikropumpen, die in miniaturisierten mikrofluidischen Systemen für die medizinische Diagnostik eingesetzt werden.
Dieses Thema ist für eine Bachelor-, Studien-, Projekt- oder Diplomarbeit geeignet. Alternativ ist auch die Bearbeitung als studentische Hilfskraft möglich.
Ihr Profil:
Sie sollten über Kenntnisse im Bereich der digitalen (ggf. auch analogen) Schaltungsentwicklung verfügen. Vorteilhaft sind auch Kenntnisse im Bereich Mikrokontroller-Programmierung.
Kontakt: Jörg Nestler
Tel.: (0371) 531-35642
eMail: joerg.nestler@zfm.tu-chemnitz.de Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Interne Wärmequellen gewinnen beim Wafer-Level-Packaging heterogener Materialien auf Grund einer lokalen Energieeinwirkung zunehmend an Bedeutung. Konventionell eingesetzte und lokal einwirkende Laserfügeverfahren werden eingesetzt, jedoch sind diese auf Grund ihrer sequentiellen Schreibmethode bedingt geeignet.
Die Arbeit beschäftigt sich mit der numerischen Simulation von selbst ausbreitenden chemisch exothermen Reaktion in mehrlagigen nanoskaligen Schichtsystemen, welche für neuartige Fügeverfahren angewendet werden. Für die durchzuführenden Berechnungen eignen sich insbesondere die Methode der Finiten Elemente (FEM) bzw. die Finite Differenzen-Methode (FDM). Die hier erhaltenen Ergebnisse sollen Aufschluss über die verschiedenen Reaktionscharakteristika, wie z.B. Reaktionsgeschwindigkeit oder Reaktionswärme, geben.
Diese Arbeiten sind eingebettet in aktuelle Forschungsvorhaben am Fraunhofer ENAS bzw. ZfM zur Nutzung von selbst ausbreitenden chemisch exothermen Reaktionen als interne Wärmequellen für Fügeverfahren. Kontakt: Jörg Bräuer
E-Mail: joerg.braeuer@enas.fraunhofer.de
Telefon: 0371/45001-264 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Packaging, Simulation | | | | | | | |
Das mechanische Verhalten von Mikro- und Nanosystemen konnte bis tief in den Submikrometerbereich erfolgreich mit Hilfe von Kontinuumsmechanik beschrieben werden. Gelangen die Strukturgrößen jedoch in den Bereich molekularer Abmessungen, kann die atomare Struktur der Materie nicht länger vernachlässigt werden.
Im Rahmen der ausgeschriebenen Arbeit soll deshalb das mechanische Verhalten eines Nanosystems am Bespiel von Carbon-Nanotubes mit Methoden der Molekulardynamik-Simulation (MD) untersucht werden. Nach einer umfassenden Literaturrecherche zum Stand der Forschung Mechanik auf der Nanoskala soll die Scherbelastung eines Nanoröhrchens untersucht und mit Kontinuumsmodellen verglichen werden. Die Wahl anderer Modellsysteme ist ebenfalls möglich.
Diese Arbeiten sind eingebettet in aktuelle Forschungsvorhaben am Fraunhofer ENAS bzw. am ZfM zur Nutzung von Carbon-Nanotubes als Sensoren.
Die Bearbeitung der Aufgabe erfordert sehr gute allgemeine PC-Kenntnisse sowie Kenntnisse von numerischen Methoden (idealerweise MD) und der Kontinuumsmechanik.
Kontakt: Dr. Jörg Schuster
joerg.schuster@enas.fraunhofer.de
0371/45001-286
Assistenz:
Birgit Weber
Telefon: 0371 531 37219
Emai: birgit.weber@enas.fraunhofer.de Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Nanotechnologie, Simulation | | | | | | | |
Ein großer Teil mikroelektronischer Fertigungsverfahren sind Prozesse unter reduziertem Druck im Plasma oder in definierter Gasatmosphäre, z.B. Plasmaätzen, PVD, ALD und CVD. Dabei kommt es zur Reaktion zwischen gasförmigen Komponenten im Reaktor und Materialien auf den Siliziumscheiben bzw. die gasförmigen Bestandteile reagieren auf der Scheibenoberfläche miteinander und bilden Schichten bestimmter Zusammensetzung. In der Regel entstehen dabei charakteristische gasförmige Reaktionsprodukte. Da die Zusammenhänge zwischen den eingestellten Prozessparametern und den erzielten Prozessergebnissen zum Teil sehr komplex und in der Regel nichtlinearer Natur sind, macht es sich erforderlich, die im Plasma ablaufenden chemischen und physikalischen Vorgänge genauer zu analysieren.
Die Fraunhofer Einrichtung für elektronische Nanosysteme hat die Aktivitäten im diesem Bereich in den letzten zwei Jahren sehr stark ausgebaut und zählt heute mit zu den führenden Gruppen im Feld der Diagnose von Prozessplasmen. In einigen Projekten, vorrangig mit dem Industriepartner AMD (jetzt Globalfoundries), konnte die Kompetenz im Bereich der Plasmadiagnostik bei der Entwicklung von Ätzprozessen für low-k-Dielektrika in der 45 nm-Technologie in die Praxis übertragen werden.
Momentan stehen an der Fraunhofer ENAS vier Analyseverfahren zur Bestimmung von Plasmaparametern zur Verfügung, wovon drei spektroskopische Verfahren sind. Mittels der optischen Emissionsspektroskopie (OES) können die spektralen Bestandteile des vom Plasma emittierten Lichtes bestimmt und einzelnen Spezies, Molekülen und Elementen, zugeordnet werden. Die Quadrupol-Massenspektrometrie (QMS) dient der Erfassung einzelner Spezies im Reaktorrestgas anhand ihres Molekulargewichts. Mit einer Langmuir-Sonde (LP) können radiale Potentialverteilungen im Plasma gemessen und daraus die Elektronendichte oder die Elektronentemperatur berechnet werden. Schließlich ist seit einiger Zeit das neuartige Analyseverfahren der Quantenkaskaden-Laser-Absorptionsspektroskopie (QCLAS) verfügbar, welches auf dem Prinzip der Abschwächung eines wellenlängenabhängigen Laserstrahls im Plasma basiert. Dieses Verfahren ist die einzige Methode, welche eine quantitative Ermittlung der Konzentration ausgewählter Spezies direkt im Plasma gestattet.
Ziel der Arbeit ist die Anwendung aller vier vorhandenen Verfahren zur Analyse ausgewählter Plasmaprozesse, wobei sich auf Ätzprozesse konzentriert werden soll. Die gewonnen Daten sollen aufbereitet und untereinander verglichen werden. Dabei sollen numerische und statistische Verfahren genauso zum Einsatz kommen, wie Tabellenwerke und Interpretationssoftware. Die Weiterentwicklung der verwendeten Messregimes und der eingesetzten Auswerteverfahren stellt eine weitere wichtige Aufgabenstellung dar.
Die Aufgabe kann auch als Diplomarbeit oder Industriepraktikum an der Fraunhofer ENAS bearbeitet werden.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Kontakt: Dr.-Ing. Sven Zimmermann
Telefon: 0371 531 33671
sven.zimmermann@enas.fraunhofer.de
Assistenz:
Birgit Weber
0371 531 37219
birgit.weber@enas.fraunhofer.de Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Zur Steigerung der Geschwindigkeit nanoelektronischer Schaltkreise kommt, neben dem Leitbahnmaterial, auch den Isolatorschichten zwischen den Leitbahnen eine große Bedeutung zu. Seit einiger Zeit ist SiO2 in diesem Bereich durch dichtes bzw. in einem späteren Technologieabschnitt poröses SiCOH, mit relativen Dielektrizitätskonstanten von < 3, ersetzt worden. Die Integration dieses neuartigen Materials ist mit einigen technologischen Anforderungen verbunden. Besonders bei der Strukturierung mittels Trockenätzen kommt es zur unerwünschten Kohlenstoffverarmung des SiCOH-Materials in den Seitenwänden der geätzten Strukturen. Weiterhin kommt es zur Abweichung der Ätztiefe in Abhängigkeit von der Strukturbreite bzw. zur lateralen Unterätzung der Maskierungsschicht.
Durch die Verwendung von Fluorkohlenwasserstoffplasmen, z.B.: CF4, CHF3, c-C4F8, kann parallel zur eigentlichen Ätzreaktion ein Abscheidemechanismus für CF-Polymerschichten genutzt werden. Diese Polymerschichten können unter anderem verwendet werden, um die Seitenwände während des Ätzens gegen eine Beschädigung zu schützen. Der Einfluss des Zusammenspiels aus Ätzchemie (Ätzgas mit Zusätzen, z.B. Ar, CO, O2), Schichtmaterial und einstellbaren Prozessparametern (Reaktordruck, Elektrische Leistung, Magnetfeldkonfiguratuion) auf den Ätz- bzw. Polymerisationsmechanismus und damit auf das Ergebnis der Ätzprozesse ist bis zum heutigen Tag nicht vollständig verstanden worden.
An der Fraunhofer Einrichtung für elektronische Nanosysteme werden seit einiger Zeit Ätzprozesse für die Integration dichter und poröser SiCOH-Materialien in bestehende 28 nm- und 22 nm-Technologien entwickelt. Die Fraunhofer ENAS arbeitet dabei eng mit dem Prozessorhersteller Globalfoundries (ehemals AMD) zusammen.
Ziel der Arbeit ist die Untersuchung der Wirkung verschiedener Fluorkohlenwasserstoffplasmen, Gaszusätze und physikalischer Prozessparameter auf das Ergebnis der Strukturierung dichter und/oder poröser SiCOH-Schichten. Dabei sollen auch Methoden erarbeitet werden, um wichtige Prozessergebnisse zahlenmäßig zu erfassen. Schließlich sollen die Ätzprozesse hinsichtlich eines Minimums an Seitenwandschädigung und Geometrieabweichung optimiert werden.
Die Aufgabe kann auch als Diplomarbeit oder Industriepraktikum an der Fraunhofer ENAS bearbeitet werden.
Bei Interesse wenden Sie sich bitte an:
Kontakt: Dr.-Ing. Sven Zimmermann
Telefon: 0371 531 33671
Email: sven.zimmermann@enas.fraunhofer.de
Assistenz:
Birgit Weber
Telefon: 0371 531 37219
Emai: birgit.weber@enas.fraunhofer.de
Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Im Gegensatz zur Mikrofluidik, in der Transportprozesse oft noch mit aus der Makrowelt abgeleiteten Modellen beschrieben werden können, verlieren in der Nanofluidik derartige Modelle zunehmend an Bedeutung. Zudem wird das Pumpen von Flüssikeiten durch einen angelegten Druckunterschied deutlich erschwert, während oberflächenbasierte Aktorprinzipien an Bedeutung gewinnen.
Die Arbeit soll sich in zwei Teile gliedern:
Am Anfang der Arbeit soll zunächst eine Recherche zu den Themen Nanofluidik, Transportprozesse in Nanokanälen sowie Elektroosmose/Elektrokinetische Pumpen stehen. Das hierdurch gewonnene fundamentale Verständnis des Themas soll anschließend im zweiten Teil der Arbeit an Kanälen < 1µm untersucht werden. Die Kanäle liegen bereits in einem Polymersubstrat vor und sollen zunächst charakterisiert werden. Anschließend soll ein geeignetes Antriebsprinzip ausgewählt werden, um den Transportprozess durch diese Nanokapillaren zu untersuchen. Kontakt: Jörg Nestler
joerg.nestler@zfm.tu-chemnitz.de
0371-53971923 Möglich als: Studienarbeit, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Fluidik, Sonstiges, Recherche | | | | | | | |
Die elektrochemische Metallabscheidung findet heutzutage vielerlei Verbreitung in der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik (MST). In der Mikroelektronik ist eine typische Anwendung das Füllen von Vias und Trenches in der Damascene Technologie. In der MST ist das Anwendungsspektrum sehr breit. Einige Beispiele sind das Erzeugen von Durchkontaktierungen oder Bump-Metallisierungen für die Chip-Verbindungstechnik oder die Herstellung elektrischen Systemkomponenten wie Mikrospulen, Mikroelektroden oder Schaltkontakten.
Im Bereich “Elektrochemische Metallabscheidung“ am Zentrum für Mikrotechnologien (ZfM) wird derzeit ein neues Tool für die Elektrochemische Abscheidung von Kupfer und Gold in Betrieb genommen. Zur Inbetriebnahme gehört die Bestimmung und Optimierung des Abscheideprozesses. Dabei werden verschiedene Schichtparameter (Schichtdickenverteilung, Rauigkeit, Schichtspannung) in Abhängigkeit der Anlagenparameter bestimmt. Dies erfolgt zunächst für die unstrukturierte Abscheidung und anschließend für Abscheidungen über Photolackmaske. Zu der Prozeßführung gehört weiterhin die Kontrolle der Prozesschemie. Hierfür kommen Titrationsverfahren sowie Elektrochemische Analysetechniken wie die CVS-Analyse zum Einsatz. Das Anlagenmodul zur Kupferabscheidung enthält weiterhin die Funktion der Abscheidung mittlels Pulse-Reverse-Plating (PR-Plating). Hierzu sollen Untersuchungen hinsichtlich des Einflusses der Pulsparameter auf das Abscheideergebnis durchgeführt werden.
Schwerpunktmäßige Tätigkeit sind u.a.:
• Variation der Prozessparameter und Bestimmung des Einflusses auf die Schichtparameter bei ganzflächiger Abscheidung.
• Bestimmung der Strukturhöhenverteilung in Abhängigkeit der Prozeßparameter bei Abscheidung über Photolackmasken
• Untersuchung zur Abscheidung mittels PR-Plating
• Kontrolle der Elektrolytzusammensetzung mittels Titrationsverfahren und CVS-Analyse
• Ansatz / Einfahren / Erprobung neuer Elektrolyten
Folgende Voraussetzungen sind erwünscht:
• Studium der Mikroelektronik, Mikrosystemtechnik, Mikrotechnik/Mechatronik, Chemie oder verwandter Disziplinen
• Grundkenntnisse der Elektrochemischen Abscheidung sind von Vorteil
• Spaß am experimentellen/praktischen Arbeiten
• Selbstständiges Arbeiten
Kontakt: Lutz Hofmann
lutz.hofmann@zfm.tu-chemnitz.de
0371-531-36548
Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit Themenbereich(e): Prozesse / Technology | | | | | | | |
Energiegeneratoren sind „Vorrichtungen”, welche die Umgebungsenergie nutzen, um Systeme mit Elektrizität versorgen. Das „Ernten” dieser Energie kann aus unterschiedlichen Bezugsquellen erfolgen. So kann solare Energie mittels photovoltaischer Anlagen, thermische Energie aus thermoelektrischen Generatoren, mechanische Energie beispielsweise durch den Einsatz von piezo-elektrischen, elektromagnetischen oder elektrostatischen sowie elektromagnetische Energie über den Einsatz von Rf-Resonatoren gewonnen werden. Generell unterscheidet man zwischen „makroskopischen” (Dimension: ~ cm3) und „mikroskopischen” (Dimension: ~ mm3) Technologien zur Gewinnung dieser Energie.
Ziel der vorliegenden Arbeit ist eine der Methoden zur Energiegewinnung (elektrodynamisch, Rf-induziert) zur Versorgung eines optischen Sensors in einem Getriebe anhand zur Verfügung stehender Leistungen und unter Einbeziehung von Zuverlässigkeits-aspekten aufzubauen und zu charakterisieren. Kontakt: Alexander Weiß
alexander.weiß@zfm.tu-chemnitz.de
0371/531-35872
Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Elektronik wird immer kleiner und billiger, Alltagsgegenstände werden „smart“. Der allgemeine Trend zur Vernetzung kann ebenfalls bei Mikrosystemen beobachtet werden. Dennoch sind einige existierende Kommunikationsprotokolle für viele Anwendungen unbefriedigend.
Ziel ist es, eine drahtlose Übertragung quasistatischer Daten zu einer zu entwickelnden Empfängerperipherie (Lab Windows CVI) zu realisieren. Das System sollte möglichst störunanfällig arbeiten und einen geringen Energiebedarf bei max. Reichweite (kostengünstig) ermöglichen. Dafür sind zuerst vorhandene Funk-Standards/Frequenzen (ISM Frequenzband) zu bewerten und auszuwählen, aufzubauen und in Betrieb zu nehmen. Favorisiert wird ein einfaches Übertragungsprotokoll, das es auch ermöglicht ein einfaches Sensornetzwerk (mehrere Sensoren mit Zusatzfkt.) zu betreiben. Als Funkfrequenzen werden 868MHz oder 2,4GHz bevorzugt. Weitere Aufgaben können die Entwicklung und Strukturierung von Antennenstrukturen auf Polymersubstraten umfassen.
Kontakt: Ray Saupe
ray.saupe@enas.fraunhofer.de
Tel.: 0371/5397-1928
Alexander Weiß
alexander.weiß@zfm.tu-chemnitz.de
Tel.: 0371/531-35872 Möglich als: Studienarbeit, HiWi-Job, Bachelorarbeit, Masterarbeit, Diplomarbeit Themenbereich(e): Sonstiges, Sonstiges | | | | | | | |
Fakultät ET/IT
