Technologien für Mikro- und Nanosysteme

Prof. Dr. T. Geßner, Prof. Dr. K. Hiller, Dr. Danny Reuter

Umfang & Abschluss

Lehrformen des Moduls sind Vorlesung und Übung mit einem Umfang von jeweils 2 LVS (§ 4 Studienordnung):

• V: Technologien für Mikro- und Nanosysteme (2 LVS)
• Ü: Technologien für Mikro- und Nanosysteme (2 LVS)

Das Modul schließt mit einer Prüfungsleistung in Form einer Klausur (Zeitdauer 120 Minuten) ab.
In diesem Modul werden 5 Leistungspunkte erworben. Die erfolgreiche Ablegung der Modulprüfung ist Voraussetzung für die Vergabe dieser Leistungspunkte. Die Bewertung der Prüfungsleistung und die Bildung der Modulnote sind in § 10 der Prüfungsordnung geregelt.
Das Modul wird in jedem Studienjahr angeboten und erstreckt sich bei regulärem Studienverlauf auf ein Semester.

Qualifikationsziele & Inhalte

Ziel dieses Moduls ist das Kennenlernen der technologischen Schritte und Prozessabläufe für MEMS und NEMS Komponenten und Systeme, Technologien für innovative MEMS und NEMS, sowie Technologien für die Systemintegration.
Inhalte:

• Prozessschritte für Si MEMS/NEMS (Dotierung, Schichtabscheidung, Lithografie, 3D-Strukturierung, Abdünnen, Waferbonden)
• Prozessschritte für nicht-Si NEMS/MEMS (Schichtabscheidung, Spritzguss, Abformen, Montage)
• Si-basierte Technologien (Volumentechnologie, Oberflächentechnologie, Technologien mit hohem Aspektverhältnis, Dünnschichtverkapselung)
• Technologien für alternative Materialien (LIGA, Polymer-basierte Prozessabläufe)
• Packaging und 3D Integrationstechnologien
• Messtechnik für MEMS/NEMS
• Beispiele für Si MEMS (Spektrometer, Inertialsensoren, RF MEMS, Aktoren)
• Beispiele für nicht-Si MEMS (großflächige Arrays, fluidische Systeme, Lab on Chip)
• Beispiele für Nanokomponenten und NEMS (Nanoresonatoren, Oberflächen-Plasmonen-Resonanz, Gitter im Sub-wavelengh Bereich Beispiele für intelligente Systeme
• Trends und Roadmaps

Gliederung der Vorlesung

1. 1 Einführung / Übersicht
2. 1. I Grundlagen: Basisprozesse für Technologien der Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik
   2. 1. I.1 Reinräume/Fertigungsumfeld
      2. I.2 Einkristallines Silizium als Basismaterial
      3. I.3 Waferreinigung
      4. I.4 PVD
      5. I.5 CVD
      6. I.6 Oxidation
      7. I.7 Diffusion
      8. I.8 Ionenimplantation
      9. I.9 Lithografie/Maskenherstellung
      10. I.10 Strukturübertragung/Ätzen
      11. I.11 Waferbonden
      12. I.12 Packaging
      13. I.13 Messtechnik für die Prozesskontrolle
3. 2 Prozessschritte für siliziumbasierte MEMS/NEMS
4. 1. 2.1 Abdünnen von Wafern
   2. 2.2 Elektrochemische Abscheidung (Electroplating)
   3. 2.3 Nanostrukturierung
   4. 2.4 3D Siliziumstrukturierung
   5. 2.5 3D Glasstrukturierung
5. 3 Technologien für siliziumbasierte MEMS/NEMS
6. 1. 3.1 Bulktechnologien für MEMS
   2. 3.2 Oberflächentechnologien für MEMS
   3. 3.3 Technologien für Mikrostrukturen mit hohem Aspektverhältnis (HARMS)
   4. 3.4 Verkapselung von Mikrosystemen
7. 4 Beispiele für siliziumbasierte MEMS/NEMS
8. 1. 4.1 Beschleunigungs- / Neigungs- / Vibrationssensoren
   2. 4.2 Resonatoren
   3. 4.3 Gyroskope
   4. 4.4 HF-MEMS
   5. 4.5 Spektrometer
9. 5 Neue Materialien für mehr Funktionalität und Integration
10. 1. 5.1 Blei-Zirkonium-Titanat (PZT)
    2. 5.2 Polymer-Nanokomposite
11. 6 Prozessschritte für nicht-Si MEMS/NEMS
12. 1. 6.1 Dickfilmtechnologien
    2. 6.2 Druckprozesse
    3. 6.3 Heissprägen
    4. 6.4 Spritzguss
13. 7 Technologien für nicht-Si MEMS/NEMS
14. 1. 7.1 LIGA
15. 8 Beispiele für nicht-Si MEMS/NEMS
16. 1. 8.1 Passive and aktive Mikrofluidik
    2. 8.2 Oberflächenplasmonenresonanz-Sensor
    3. 8.3 Polymerbasierter Drucksensor
17. 9 3D Wafer level integration
18. 10 MEMS/NEMS spezifische Messtechnik, Wafer Level Test

Skripte

Skripte und andere Lehrmaterialen sind nur für Studenten bzw. Mitarbeiter der Technischen Universität Chemnitz zugänglich.

• Inhalt  (6.7 MB)

Grundlagen

• Fertigungsumfeld  (2.9 MB)
• Material Si  (2.3 MB)
• Reinigung  (940 KB)
• PVD  (2.3 MB)
• CVD  (3.8 MB)
• Oxidation  (3.2 MB)
• Diffusion  (1.1 MB)
• Implantation  (887 KB)
• Lithografie  (3.5 MB)
• Ätzen  (2.8 MB)
• Waferbonden  (2.4 MB)
• CVD  (5.4 MB)
• Messtechnik  (1.4 MB)

Vorlesungsinhalte

• Abdünnen  (1.4 MB)
• Electroplating  (1.2 MB)
• Nano Patterning  (3.6 MB)
• 3D Si Ätzen  (3.3 MB)
• Glasstrukturieren  (1.9 MB)
• Bulk  (2.1 MB)
• Oberflächentechnologie  (999 KB)
• High aspect ratio micromachining (HARM)  (4.7 MB)
• Verkapselung  (3.5 MB)
• Inertialsensoren für Beschleunigung und Neigung  (1.9 MB)
• Resonatoren  (3 MB)
• Drehratesensoren (Gyroskope)  (2.9 MB)
• RF MEMS  (2.3 MB)
• MEMS Spektrometer  (2.4 MB)
• Materialien  (1.7 MB)
• Dickschicht-Technologie  (912 KB)
• Heissprägen  (986 KB)
• Spritzguss  (989 KB)
• Beispiele für nicht-Si MEMS/NEMS  (3 MB)
• Systeme und Integrationstechnologien  (5.4 MB)
• MEMS Messtechnik  (2.3 MB)

Übungen

• High aspect ratio micromachining (HARM)  (377 KB)
• Spiegeltechnologie  (887 KB)
• Mikrospiegelarray  (201 KB)
• Thin film encapsulation  (268 KB)