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INHALTE

Vorlesungen und Praktika

Grundlagen der Elektronik (4 SWS) Einführung in die Elektronik (3 SWS)

Die Einführungsvorlesung in die Elektronik beschäftigt sich mit der Analog-Elektronik, die in der Regel am Beginn der Messdatenerfassung oder der Realisierung von ersten elektronischen Schaltungen steht. Es werden die wichtigsten Grundgesetze der Elektronik wiederholt, sowie die bedeutendsten elektronischen Bauelemente und ihre Grundschaltungen behandelt. Dabei wird die Erklärung von Schaltungen und Funktionsweisen möglichst physikalisch gehalten. Ziel der Vorlesung ist es, in die Begriffswelt der Elektronik einzuführen, um das Verständnis für Funktionen und Anwendungsmöglichkeiten zu Fördern und dem Studenten die Möglichkeit zu geben, Schaltungen (z.B. Verstärker) aus einer Kombination von einfachen elektronischen Bauelementen (Widerständen, Kapazitäten, Spulen) sowie Dioden und Transistoren, selbst zu entwerfen.

 

Genauere Informationen entnehmen Sie bitte der Modultafel.

Termine zur Einsichtnahme

Prüfung SS 2018:
Mi, 17. Oktober, 13°° - 15°° Uhr 
Fr,  26. Oktober, 9°° - 11°° Uhr  
im ZMN/Feynmanbau, Zi. 315

Einführung in die Mikro- und Nanoelektronik/Teilgebiet Nanotechnologie

Die Einführungsvorlesung in die Mikro- und Nanoelektronik beschäftigt sich mit den wichtigsten Halbleitertechnologien, die nötig sind, um einen Drucksensor herstellen zu können. Es wird in das reine Prozessieren eingeleitet. Als Basistechnologien werden Lithografie, Oxidieren, Dotieren und Nasschemisches Ätzen behandelt. Dabei wird stets ein Bezug zum Drucksensor gesucht. Ziel der Vorlesung ist es, in die Begriffswelt der Halbleitertechnologie einzuführen, um ein Verständnis für Prozesse und deren Spezifikationen sowie Anforderungen zu vermitteln, welche zur Herstellung von Alltagsgegenständen wie dem Smartphone nötig sind. Die Studierenden lernen im Rahmen dieser Lehrveranstaltung auch praktisch den Reinraum des Zentrums für Mikro- und Nanotechnologien kennen. Die Vorlesung ist in einfacher Überblick. Vertiefende Inhalte werden ab dem 5. FS von unserem Fachgebiet angeboten.

Unterlagen

Nanotechnologie

NanoScale Imaging; Patterning using Scanning Probes, Soft-Lithography, Stamping & Moldling; Nanomaterials - Properties, Synthesis, and Applications; NanoManufacturing/Component Integration using Engineered Self-Assembly and Nanotransfer. Labs on AFM, Microcontact Printing, Nanoparticles/Nanowire Synthesis.

 

Genauere Informationen entnehmen Sie bitte der Modultafel.

Unterlagen

Nanoanalytik und Nanodiagnostik (Ergänzungslehrgebiet)

Fachnummer: 69

Die Analyse von immer kleiner werden Nanostrukturen umfasst die atomar-chemische, strukturelle, morphologische, elektrische und optische Charakterisierung. Dazu wird die Probe meist mit energiereicher Strahlung angeregt oder mechanisch abgetastet. Viele der analytischen Verfahren gelangen bei der Anwendung in der Nanotechnologie an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit. Erst die Kombination mehrerer Analysemethoden bringt oft erst die gewünschte Aussagekraft. Die Kenntnis der Vor- und Nachteile der Analysemethoden, ihrer Leistungsparameter und Eigenschaften ist Voraussetzung für das Verstehen von Analyseergebnissen und für den optimalen Einsatz der Analytik und Diagnostik in der Nanotechnologie. Die Vorlesung liefert einen Überblick über die wichtigsten analytischen Methoden, die in der Nanotechnologie Anwendung finden, und stellt deren physikalische Prinzipien, ihre analytischen Möglichkeiten und Grenzen dar. Dabei wird großen Wert auf Praxisrelevanz gelegt.

Mikro- und Halbleitertechnologie I (3 SWS) und II (4 SWS)

Fachnummer MHT I: 1386
Fachnummer MHT II: 1387

  1. Technologie für Mikroelektronik und Mikrosystemtechnik: Stand und Entwicklungstrends
  2. Einkristallzucht von Silizium und Galliumarsenid
  3. Scheibenherstellung
  4. Scheibenreinigung
  5. Dotieren durch Legieren und Diffusion
  6. Ionenimplantation
  7. Oxidation
  8. Epitaxie
  9. Schichttechnik: Aufschleudern, Bedampfen und Aufstäuben
  10. Schichttechnik: Chemische Gasphasenabscheidung und plasmachemische Verfahren
  11. Gettern
  12. Schichtmesstechnik:
    • Elektrische und optische Messverfahren
    • Elektronen- und Ionenspektrometrische Verfahren
  13. Ätzverfahren:
    • Isotropes und anisotropes nasschemisches Ätzen
    • Isotropes und anisotropes trockenchemisches Ätzen
  14. Laterale Strukturierung:
    • Fotolithografie – Grundbegriffe und Maskenherstellung
    • Fotolithografie – Optische Effekte und spezielle Lacktechniken
    • Röntgenlithografie, Elektronenstrahllithografie, Ionenstrahllithogafie
  15. Prozessintegration:
    • Kontaktierung, passive und aktive Bauelemente
    • Isolationsverfahren, Speicherbauelemente
    • Prozessmodule der CMOS-Technologie, CMOS-Gesamtprozess
    • Prozessmodule der Bipolartechnologie, Bipolargesamtprozess
    • Mehrlagenmetallisierung und Planarisierung
    • Integrierte Mikromechanik und Mikrosensorik
    • Integrierte Optoelektronik
  16. Vereinzeln, Bonden und Montage

 

Genauere Informationen zu MHT I entnehmen Sie bitte der Modultafel.

Genauere Informationen zu MHT II entnehmen Sie bitte der Modultafel.

Unterlagen

Technologie optoelektronischer Bauelemente (2 SWS Maschinenbau)

Fachnummer: 1615

Im diesem Fach werden grundlegende Verfahren und Verfahrensschritte der Technologie optoelektronischer Bauelementen und deren Integrationstechniken auf der Basis der Technologie von Verbindungshalbleiter und der Siliziumtechnologie vermittelt. Die Studierenden beherrschen die Grundlagen der Herstellung optoelektronischer Bauelemente und sind fähig technische und wirtschaftliche Aspekte zu beurteilen. Sie sind in der Lage die Integrationstechniken optoelektronischer Bauelemente auf der Basis der Siliziumtechnologie zu analysieren. Die Studierenden sind fähig prinzipielle Lösungen für die technologischen Prozesse zur Herstellung von emittierenden Bauelementen zu entwerfen. Ebenso sind Sie in der Lage die technologischen Prozesse zur Herstellung von Fotodetektoren zu bewerten. Sie sind fähig zur Systemintegration optoelektronischer Bauelemente unter Einbeziehung von Spiegeln und Wellenleitern.

Inhalt der Vorlesung:

  1. Kristalle und ihre Eigenschaften
  2. Mischkristalle
  3. Heterostrukturen
  4. Einkristallzucht von elementaren und Verbindungshalbleitern
  5. Epitaxie und Heteroepitaxie
  6. Dotierung
  7. Schichtabscheidung
  8. Fotolithografie
  9. Ätzen
  10. Aufbau und Herstellung von optoelektronischen Bauelementen
  11. Elemente der Systemintegration

 

Genauere Informationen zu MHT II entnehmen Sie bitte der Modultafel.

Ultrareines Prozessieren in der Halbleitertechnologie (2 SWS)

Fachnummer 71: (Ergänzungslehrgebiet)

Die Fertigung von mikro- und nanoelektronischen Bauelementen unter ultrareinen Bedingungen, wie sie ursprünglich für die Halbleitertechnologie entwickelt wurden, nimmt gesamtwirtschaftlich gesehen einen immer größeren Platz in der Elektrotechnik, dem Maschinenbau und in der Medizintechnik ein. In der Vorlesungsreihe "ultrareines Prozessieren" werden die physikalischen und chemischen Grundlagen für das Entstehen und die Entfernung von Verunreinigungen, wie Partikeln, organischen und chemischen Kontaminationen, behandelt. Besonderen Raum nehmen die technischen und technologischen Tricks ein, die beim Prozessieren kleinster Strukturen verwendet werden. Sie erstrecken sich von materialtechnischen Wechselwirkungen über die eingesetzten Anlagen- bis hin zur Gebäudetechnik. Im Rahmen der Vorlesung kann eine Besichtigung des Zentrums für Mikro- und Nanotechnologien der TU Ilmenau angeboten werden, in deren Verlauf ausgewählte Experimente und Anlagen für ultrareine Prozesse vorgestellt werden.

Voraussetzungen:
Grundkenntnisse in Physik, Chemie und den Wirkprinzipien von elektronischen Bauelementen und integrierten Schaltkreisen, Halbleitertechnologie

Inhalt der Vorlesung:

  1. Einführung: Arten von Verunreinigungen und deren Einfluss auf die Bauelementeeigenschaften
  2. Die historische Entwicklung, grundlegende Konzepte und die Hierarchie des ultrareinen Prozessierens in der Halbleitertechnologie
  3. Quellen von Verunreinigungen
  4. Physikalische Grundlagen gastragender partikulärer Kontamination
  5. Partikuläre Kontamination in technologischen Prozessen
  6. Luftgetragene molekulare Verunreinigungen (Airborn Molecular Contamination – AMC)
  7. Reinraumtechnische Schutzkonzepte und Luftfiltration
  8. Reinraumanlagen für die Mikroelektronik: Gebäude und Reinraumkonzepte, Umluftsysteme, Außenluftversorgung und Prozessluftversorgung
  9. Ver- und Endsorgung von Reinstmedien: Wasser, Prozesschemikalien, Prozessgase
  10. Waferreinigung
  11. Technologische Konzepte des ultrasauberen Prozessierens in der Halbleitertechnologie
  12. Gettern
  13. Detektion von Oberflächenverunreinigungen
  14. Entwicklungstrends

Vakuumtechnologie in der Halbleiterindustrie (3 SWS)

Vakuumtechnik (4SWS)

Fachnummer: 100267

Mit der Vakuumtechnik wird der Ingenieur in vielen Bereichen der Technik konfrontiert. Für viele technologische Prozesse und analytische Verfahren ist die Vakuumtechnik unverzichtbar. Insbesondere für technologische Verfahren der Mikro- und Nanoelektronik besitzen die technologischen und analytischen Verfahren, die Vakuum benötigen, eine enorme Bedeutung. Die Kenntnis der physikalischen Grundlagen und das vermittelte anwendungsorientierte Wissen zur Vakuumerzeugung und -messung, zur Werkstoffauswahl und zu Konstruktionsprinzipien befähigt den Zuhörer, im späteren Einsatz, vakuumbasierte Geräte und Verfahren zu verstehen und vakuumtechnische Fragestellungen effizient zu bearbeiten. Die Vorlesung vermittelt Inhalte über alle Vakuumbereiche vom Grobvakuum bis hin zum Ultrahochvakuum und lehrt unter anderem den Umgang mit und die Bedienung von Vakuumapparaturen. Die Vorlesung wird durch ein praktisches Seminar zur Vakuumtechnik ergänzt.

Inhalt der Vorlesung:

1. Einführung, Geschichtliches
2. Physikalische Grundlagen der Vakuumtechnik
3. Vakuumerzeugung
4. Vakuummessung
5. Vakuumbauelemente, Materialien und Konstruktionsprinzipien

Unterlagen

Optoelektronik (3 SWS Maschinenbau, 4 SWS Elektro- und Informationstechnik)

Fachnummer: 1323

In dieser Vorlesung werden Bauelemente und Systeme der Optoelektronik dargestellt. Die Lehrveranstaltung hat das Ziel, den Studenten Kenntnisse der Funktionsweise moderner optoelektronischer Bauelemente zu vermitteln. Neben allgemeinen Grundlagen werden vorwiegend Probleme behandelt, die für die optische Nachrichtentechnik von Bedeutung sind: Lichtwellenleiter und lichtemittierende Bauelemente. Dabei stehen anwendungsbezogene und technologische Aspekte im Vordergrund, es wird auf neueste Arbeiten auf diesem Gebiet eingegangen. Der Schwerpunkt liegt dabei auf: (a) Vermittlung der physikalisches Wirkprinzipien der opto-elektronischer Bauelementen (Leucht- und Laserdioden), (b) Anwendung von Lösungsmethoden im analytischen und numerischen Bereich (Übungen).

Die Studenten und Studentinnen sollen in dieser Vorlesung die wichtigsten Bauelemente und Systeme der Optoelektronik kennenlernen und einen Überblick über zukünftige Entwicklungen und Trends erhalten.

Inhalt der Vorlesung:

  1. Halbleitermaterialien für die Optoelektronik
  2. Physikalische Grundlagen der Optoelektronik
  3. Wirkprinzip von Dioden und Heterodioden
  4. Lumineszenz-Dioden und ihre technische Realisierung
  5. Organische Lumineszenz-Dioden und ihre technische Realisierung
  6. Mechanismen der Inversionserzeugung in Festkörper-Laserdioden
  7. Die technischen Realisierungsformen der Festkörper-Laserdioden
  8. Optische Modulatoren
  9. Integrierte optoelektronische Systeme

 

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Mikro- und Nanotechnologien für die Optoelektronik (2 SWS)

Fachnummer: 7524

Aufbauend auf der Vorlesung „Technologie optoelektronischer Bauelemente“ werden weiterführende Techniken behandelt, die für die Realisierung von Bauelementen der Optoelektronik notwendig, welche auf lateral und vertikal strukturierte Gebiete im Nanometerbereich beruhen. In der Lehrveranstaltung werden ausgehend vom Design der Bauelemente die technologischen Verfahren für ihre Herstellung abgeleitet und im Einzelnen behandelt. Neben den deterministischen Strukturierungs- und Prozessierungsprinzipien werden Technologien vermittelt, die auf Selbstformierungs- und Selbstorganisationsprinzipien beruhen.

Die Studierenden vertiefen ihre Kenntnisse über die Herstellung nanooptoelektronischer Bauelemente und sind fähig technische und wirtschaftliche Aspekte zu beurteilen. Sie sind in der Lage Prozessabläufe für die Herstellung nanooptoelektronischer Bauelemente und Systeme zu analysieren und zu entwickeln. Sie sind fähig zur Systemintegration optoelektronischer Bauelemente unter Einbeziehung von Spiegeln und Wellenleitern

Inhalt der Vorlesung:

  1. Nanooptoelektronische Bauelemente
  2. Deterministische und selbstorganisierende Technologien
  3. Prinzipien der Selbstorganisation und Selbstformierung in technologischen Prozessen
  4. Nanolithographie
  5. Nanoätzen
  6. Nanoepitaxie
  7. Nanoionenimplantation

 

Genauere Informationen entnehmen Sie bitte der Modultafel.

Mikro- und Nanotechnologiepraktikum

Ziel dieses Praktikums ist das Kennenlernen wesentlicher technologischer Schritte zur Herstellung elektronischer und sensorischer Bauelemente auf der Basis von Silizium. Dabei soll ein Einblick in die Anlagentechnik und Messtechnik sowie die Arbeitsweise der Halbleitertechnologie vermittelt werden. In der Abfolge von Prozessschritten wie Schichtherstellung durch Bedampfen und Sputtern, nasschemisches und Trockenätzen und der Photolithographie wird ein Membran-Drucksensor hergestellt und charakterisiert. Hierdurch wird die Wechselwirkung zwischen Technologie und Bauelementeeigenschaften deutlich gemacht. Ergänzende Versuche geben eine Einführung in die Prozessanalytik am Beispiel der Ellipsometrie.

Versuche :                                    

1.Oxydation
2.Ellipsometrie
3.Kontaktierung
4.Substratreinigung
5.Sputtern
6.Lithographie
7.Nasschemisches Ätzen
8.Trockenätzen
9.Elektrische Charakterisierung

Grundlagenpraktikum

Versuche:     

1.MHT 1 Ellipsometrie
2.MHT 2 Vakuumerzeugung
3.MHT 3 Vakuummessung

Fortgeschrittenenpraktikum Technische Physik

Wir beteiligen uns mit einem Versuch an diesem Praktikum 

Versuch:

1.Grundlagen der Augerelektronenspektroskopie

Unterlagen