Kapitel 1 - Einführung

Question 1

Was ist ein Mikrosystem? 2 Definitionen

Answer 1

1. Ein Mikrosystem ist ein Gerät, dessen kleinste funktionale Bauteile in der Größenordnung zwischen 1 micro meter und 1mm liegen. 2. In einem Mikrosystem ist Mikroelektronik integriert mit mikromechanischen, mikroskopischen oder mikrofluidischen Komponenten.

Question 2

Außnahmen der Mikrosystem Definition:

Answer 2

1. Auch 1nm große Systeme sind Mikrosysteme. z.b. Schaltkreise 2. Auch ohne Elektronik kann ein System ein Mikrosystem sein. Bsp. Inhalationsspry mit Mikrodüse.

Question 3

Definition vom Prof. :

Answer 3

Ein Mikrosystem enthält min 1 funktinale Komponente die kleiner als 1mm ist und wird mit einem Verfahren der Mikrotechnik hergestellt.

Question 4

Verfahren der Mikrotechnik

Answer 4

Fotoloithografie Oberflächenmikromechanik Mikrofräsen anisotropes Siliziumätzen reaktives Ionenätzen PVD CVD

Question 5

Subtraktive Verfahren

Answer 5

Ätzen / Auflösen Fräsen Erodieren Ablation

Question 6

Additive Verfahren

Answer 6

PVD CVD Epitaxie Spin-coaten Galvanik Abformung Dotierung

Question 7

Verbindende Verfahren

Answer 7

Anodisches Bonden Kleben Schweißen Löten Eutektisches Bonden

Question 8

Grundmaterial der Mikroelektronik

Answer 8

Einkristallines Silizium

Question 9

Was Unterscheidet einen Einkristall von einem Polykristall?

Answer 9

Ein Polykristall besteht aus mehreren Kristalliten, die an den Korngrenzen aneinander stoßen. In einem Einkristall sind Atome oder Moleküle in einem einyigen makroskopischen Kristallgitter angeordnet

Question 10

Welches Kristallgitter hat Silizium?

Answer 10

tetragonal

Question 11

Bezeichnungen der Kristallebenen

Answer 11

Millersche Indizes: Kehrwerte der Achsenabschnitte

Question 12

Was ist ein Wafer?

Answer 12

Silizium-Scheibe als Standardsubstrat für die Elektronikindustrie. Primär Flat gibt Richtung der Kristallorientierung an Sekundär Flat gibt an, welche Kristallebene parallel zur Oberfläche liegt und wie der Wafer dotiert ist.

Question 13

Anisotropie im Siliziumkristall erklären

Answer 13

Da die Anordnung der Atome von der Richtung im Kristsll abhängt sind viele Materialeogenschagten anisotrop. Z.b. geringere zugfestigkeit in [100] als in [111]

Question 14

Einfluss der Richtung auf die Querdehnung

Answer 14

Querdehnung in [111] geringer als in [100]

Question 15

Einfluss der Richtung auf den Piezoredistiven Koeffizienten ( elektrischen Widerstand)

Answer 15

S 52

Question 16

Herstellungsprozess Silizium Einkristall

Answer 16

1. SIO2 (Quarzsand) wird zu Silizium reduziert. SiO2 + 2 C -> Si + 2Co Lichtbogenofen 1800°C 2. Auflösen in Salzsäure bildet flüssiges Trichlorsilan Si + 3HCL -> SiHCL3 + H2 Kann durch Fraktionschef Destillation aufgereinigt werden. 3. Ausscheidung aus der Gasphase unter Wasserstofzufuhr 2SiHCl3 + 2 H2 -> 2 Si + 6 HALLO

Question 17

2 Verfahren zur Herstellung von Ein kristallen aus polykristalline Silizium. Gemeinsamkeit

Answer 17

Czochralski-Methode Float Zone Methode Bei beiden Verfahren wird ein kleiner Saatktistall mit der gewünschten Orientierung in flüssiges Silizium eingetaucht. Beim langsamen Abkühlen lagern sich die Atome am Schmelzkristall an und richten sich nach dessen Gitter aus.

Question 18

Czochralski Methode

Answer 18

-

Question 19

Float-Zone-Methode

Answer 19

Nur bis dm von 15cm

Question 20

Weiterverarbeitung zum Wafer

Answer 20

1. Rundschleifen auf Maß 2. Wafer vereinzeln Mit innenlochsäge oder Diamantschneideband 3. Randbearbeitung (Rundschleifen gegen Brechen)

Question 21

Wie dick sind dünne Filme?

Answer 21

100nm bis einige mikro meter

Question 22

Welche 4 Beschichtungsverfahren für dünne Schichten gibt es?

Answer 22

PVD (Aufdampfen, Sputtern, Ion Plating) CVD Oxidation (von Silizium) Spin coater (Lackschleuder)

Question 23

Wofür steht PVD

Answer 23

Physical Vapor Deposition

Question 24

Wofür steht CVD

Answer 24

Chemical Vapor Deposition

Question 25

Nachteil von Tiegeln

Answer 25

Materialien mit sehr hohen Verdampfungstempersturen können nicht abgeschieden werden

Question 26

Elektronenstrahl Verdampfer

Answer 26

Erwärmt nur einen kleinen Fleck, sodass die Umgebung nicht mit verdampft wird

Question 27

3 Möglichkeiten zur Abscheidung von Stoffgemischen

Answer 27

1. Gemisch verschiedener Materialien wird aus einem Tiegel verdampft 2. Aus verschiedenen Tiegeln gleichzeitig verdampft 3. Gas bei geringen Druck vorhanden, das mit verdampfendem Material reagiert (reaktiv Aufdampfen)

Question 28

Wie kann die Stöchiometrie bei verschiedenen Tiegeln reguliert werden?

Answer 28

Regelung der Heizungen

Question 29

Mittlere Freie Weglänge

Answer 29

Weg, den ein Teilchen zurücklegen kann, bevor es mit einem anderen kollidiert

Question 30

Zusammenhang Mittlere freie Weglänge und Druck

Answer 30

Je höher der Druck, desto früher kollidieren Teilchen. Somit ergibt sich eine höhere Streuung und niedrigere mittlere freie Weglänge

Question 31

Einfluss niedrigen Drucks beim Aufdampfen

Answer 31

Gerichteter Auftrag Hohe Teilchenenergie Bessere Haftung der Schicht Geringe Seitenwandbeschichtung (da wenig Streuung)

Question 32

Einfluss hohen Drucks beim Aufdampfen

Answer 32

Ungerichteter Auftrag Niedrige Teilchenenergie Geringere Haftung der Schicht Beschichtung von Seitenwänden

Question 33

Wie erreicht man beim Aufdampfen eine hohe Haftung?

Answer 33

Man wählt einen niedrigen Druck.

Question 34

Warum ist die Haftung beim reaktiven Aufdampfen eher gering?

Answer 34

Beim reaktiven Aufdampfen müssen die Teilchen mit Gasatomen zusammenstoßen.