Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Wehl

Vorlesung "Mikrotechnische Fertigung"

Bachelor-Vorlesung 131133
sechsstündig, Voraussetzungen: Zwischenprüfung

Vorlesungsinhalte Teil 1: Mikrotechnische Fertigung

In der Vorlesung werden alle Grundlagen zur Herstellung von mikrotechnischen Bauelementen erläutert. Solche Bauelemente sind z. B.:
  • diskrete Halbleiter wie Dioden oder Transistoren
  • integrierte Schaltungen wie Mikroprozessoren, Speicher oder ASICs
  • Mikrosysteme wie Tintendruckköpfe, Drucksensoren oder CCDs
  • Solarzellen
Substratherstellung und Siliciumfertigung
  1. Einführung
  2. Werkstoffe
    • Zustände von Stoffen
    • Kristalle und Halbleiter
    • Der Werkstoff Silicium
  3. Substratherstellung
    • Basismaterial Quarz
    • Gewinnung von Silicium aus Quarz
    • Reinigung des Siliciums
    • Herstellung von Silicium-Einkristallen
    • Waferherstellung aus Einkristallen
    • Eigenschaften von Silizium-Wafern
  4. Vakuumtechnik
    • Technische Vakuumbereiche
    • Eigenschaften von Vakuum
    • Erzeugung von Vakuum
    • Anwendungen von Vakuum
    • Messung von Vakuum
    • Vakuumsysteme
  5. Schichterzeugung
    1. Thermische Oxidation
      • Oxidation von Silicium
      • Oxidationskinetik
      • Mechanische Spannungen in oxidierten Wafern
    2. Chemische Gasphasenabscheidung (CVD)
      • Niederdruckgasphasenabscheidung (LPCVD)
      • Plasma unterstützte Gasphasenabscheidung (PECVD)
      • Epitaxie
    3. Physikalische Gasphasenabscheidung (PVD)
      • Vakuumbedampfen (Evaporation)
      • Kathodenzerstäubung (Sputtering)
  6. Lithografie / Fototechnik
    • Prozessschritte der Lithografie
    • Belichtungsverfahren
    • Lichtquellen für die Fotolithografie
    • Doppelseitenbelichtung
    • Masken für die Lithografie
  7. Schichtstrukturierung
    • Nassätzen
    • Trockenätzen
    • Abhebeverfahren (Lift-Off-Verfahren)
    • Chemisch-Mechanisches Polieren (CMP)
  8. Schichtmodifikation
    • Einfluss der Dotierung auf Silizium-Einkristalle
    • Diffusion
    • Implantation
    • Transistorherstellung durch Dotierung
    • Ausheilung (Tempern, Annealing)
    • SIMOX-Technologie
  9. Mikromechanik
    • Volumen-Mikromechanik
      • Isotropes Nassätzen
      • Anisotropes Nassätzen von Silicium
      • Ätzstoppverfahren
      • Anisotropes Trockenätzen von Silicium
    • Oberflächen-Mikromechanik
    • Verfahren zum Wafer-Bonden
    • Nicht silicuimbasierende Sonderverfahren
      • LIGA-Technik
      • Fotostrukturierbare Gläser
  10. Prozessabläufe, -fehler
    • Metallisierungs- und Passivierungsschichten
    • Herstellabläufe anhand vieler Beispiele
    • Fehlerquellen in der mikrotechnischen Fertigung
  11. Reinraumtechnik
    • Ursachen für Kontaminationen in der Fertigung
    • Luftreinheit: Definition und Reinraumklassen
    • Reinraumtechnik
  12. Messtechnik für die mikrotechnische Fertigung
    • Kontrollaufgaben in der Mikrosystemtechnik
    • Verfahren zur Schichtdickenmessung
    • Analytische Oberflächenverfahren
    • Raster-Sonden-Mikroskopie
    • Messung der Eigenschaften dünner Schichten
  13. Kalkulation in der mikrotechnische Fertigung
    • Kostenfaktoren bei der mikrotechnischen Fertigung
    • Beispiel-Kalkulation anhand eines monolithisch integrierten Drop-on-Demand-Tintendruckchips

Vorlesungsinhalte Teil 2: Aufbau- und Verbindungstechnik

  1. Konzepte
  2. Chip-Montage
    1. Vorbereitung
    2. Die-Bonden
    3. Serielle Bond-Verfahren
    4. Bumping-Technologien
    5. Simultane Montageverfahren (TAB, CSP, FC)
  3. Gehäuste Bauelemente
    1. Dual-in-Line- und SMT-Gehäuse
    2. Multi-Chip-Module
    3. Chipkarten
    4. Sondertechnologien (COG, Mikrosysteme)
  4. Substrate
    1. Leiterplatten
    2. Keramische Substrate
    3. Multilayer
    4. Flexible Substrate
    5. Dreidimensionale Schaltungsträger (3D-MID)
  5. Wärmeabfuhr von Bauelementen

Zur Vorlesung, die komplett multimedial aufbereitet ist, gibt es ein überwiegend farbiges Skript mit einem Umfang von 170 Seiten. Das Skript enthält u. a. alle Bilder und Grafiken, eine Formelsammlung und ein umfangreiches Glossar.

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