Fuuulll

Die S-Kurve beschreibt den Lebenszyklus einer Innovation. Sie besteht aus der Anlaufphase, der Wachstumsphase, der Reifephase und der Sättigungsphase. In der Anlaufphase werden nur wenige Modelle des Autos verkauft. In der Wachstumsphase nehmen die Verkaufszahlen stark zu. In der Reifephase steigen die Verkaufszahlen noch, jedoch langsamer. In der Sättigungsphase gibt es zwar eine hohe Verkaufszahl, aber diese steigt nicht weiter an. Beim Einführen einer neuen Baureihe wird die Kurve in umgekehrter Reihenfolge durchlaufen.

Deposit sacrificial layer

Mask sacrificial layer

Pattern sacrificial layer with overhang shape

Anisotropically deposit functional layer

Strip sacrificial layer

thermisch induzierte eigenspannungen durch unterschiedliche thermische ausdehnungskoeffizienten von schicht und substrat

phasenwechsel als spannungsursprung in folge trocknender tropfen —> lösung wäre überkritisches trocknen

Nassätze und Trockenätzen

kritische trocknung liegt vor wenn tropfen zwischen balken und platten gefangen werden dies kann dann zu dauerhaften schäden führen

lösung ist überkritisches trocknen

ermöglichen neu formen für die funktionsschicht

sie dienen als distanzhalter und tragen die funktionssschicht und definieren deren abstand zum substrat

freihängende- freistehende oder bewegliche strukturen können hergestellt werden

Poly s, si3n4 , sio2 , metalle , polymere

Bei der bulkmikromechanik wird in den wafer geätzt wohingegen bei der oberflächenmikromechanik funktions und opferschichten abgelagert und entfernt werden

1. ablagerung maskierung und strukturierung der opferschicht

2. ablagerung maskierung un strukturierung der funktionsschicht

3. entfernen der opferschicht

Ätzstoppschichten (Etch Stop Layers) sind spezielle Schichten in der Mikroelektronik, die den Ätzprozess in bestimmten Bereichen stoppen oder verlangsamen, um präzise Strukturen zu erzeugen. Diese Schichten werden typischerweise durch gezielte Dotierung des Siliziums mit bestimmten Elementen, wie Bor, erzeugt.

corner compensation stuctures ; Maskenschicht welche die konvexen kanten schützt. Maskendesign ist dabei angepasst an das umfeld der konvexen kante

die ätztiefe ist typischerweise T=B/wurzel 2

Die oberflächenkristallorientierung muss 100 sein

bei hoher femperatur , hohem fügedruck und anlegen einer hohen spannung diffundieeren die elektronen in das material

hierbei hinterlassen sie einen positiven ladungsüberschuss am ursprung

beim abkühlen frieren die elektronen im material ein

ihre negative ladung bildet eine elektrostatische haftschicht

T= B/wurzel 2

ich trage eine resistmaske im blumenmuster auf einen testwafer auf un dkann dann anhand des entstehendn blumenmuster das unterätzen ablesen

Rein chemisches verfahren häufig für die entfernung von photoresists

hohe selektivität —> isotropes ätzen

auch plasmazustand

Ätzratenverhältnis zwischen 100-400:1

110 und 100 ebene haben hohe ätzraten wohingegen 111 niedrigere ätzraten haben

die ätzrate nimmt bei fallender temperatur ab

• Ablauf: Argon-Gas wird in eine Kammer geleitet und durch ein elektrisches Feld ionisiert, wodurch ein Plasma entsteht. Die Argonionen werden dann beschleunigt und auf die Oberfläche des zu bearbeitenden Materials geschossen, wo sie Material abtragen

bei ionenätzverfahren hat man nur physikalisches anisotropes ätzen mit ionen, geringe selektrivität

bei RIE gibt es zusätzliche gase die so auch durch reaktive ionen chemisch ätzen

Seitenwandgräben (lokale ladungen führen zu höheren abbauraten m treffpunkt zwischen seitenwand und boden

Mikroskopische ladung: Lokale Plasmabildung

Apekverhältnisabhängiges Ätzen

Beschädigung

hohes askpektverhältnis ca 30:1

hohe ätzrate

Seitenwände nahezu 90°

oberflächengenauigkeit richtung 10nm

Gas ist im pllasmazustand

Der plastmazustand wird durch die beschleunigung der elektronen mittels elektroden erreicht.

Linsen

Mikrospiegel

1. Erzeugung des Ionenstrahls:

• Das Verfahren beginnt mit der Erzeugung eines Ionenstrahls in einer Entladekammer, die bei einem niedrigen Druck (ca. 10⁻³ mbar) betrieben wird. In dieser Kammer werden Ionen (häufig aus einem Edelgas wie Argon) durch eine Anode und eine beschleunigende Elektrode beschleunigt.

• Die Ionen werden durch ein starkes elektrisches Feld beschleunigt, um eine hohe Energie zu erreichen, in der Größenordnung von 0,1 bis 1 kV.

2. Separierung von Plasma und Substrat:

• Im Gegensatz zu anderen Ätzverfahren sind das Plasma und das Substrat räumlich voneinander getrennt. Dies ermöglicht eine präzisere Steuerung des Ionenstrahls und verhindert unerwünschte Wechselwirkungen zwischen dem Plasma und dem Substrat.

• Das Substrat wird in einer Vakuumkammer bei hohem Vakuum gehalten (weniger als 10⁻⁴ mbar), was eine präzise Steuerung der Ioneninteraktionen ermöglicht.

3. Ionentransport und -lenkung:

• Der erzeugte Ionenstrahl wird durch magnetische Felder und elektrische Felder gesteuert, um gezielt auf die Oberfläche des Substrats zu treffen. Dabei bleibt der Elektronenfluss unverändert, was für die Stabilität des Ionenstrahls entscheidend ist.

• Die Substratkammer ist dreh- und neigbar, was es ermöglicht, den Strahl unter verschiedenen Winkeln auf das Substrat zu lenken. Dadurch kann die Ätztiefe und -richtung präzise gesteuert werden.

4. Materialabtrag:

• Wenn die hochenergetischen Ionen auf das Substrat treffen, übertragen sie ihren Impuls auf die Atome der Substratoberfläche, wodurch diese herausgeschlagen werden. Dieser physikalische Materialabtrag ist anisotrop, das heißt, er erfolgt bevorzugt in einer bestimmten Richtung.

• Die Kontrolle über die Dichte, Energie und den Auftreffwinkel der Ionen ermöglicht es, äußerst präzise Strukturen in das Material zu ätzen.

Plasmaätzen kombiniert physikalische und chemische Prozesse. Ein reaktives Gas (z.B. SF₆ für Silizium) wird in ein Plasma umgewandelt, das aus reaktiven Ionen, Atomen und Radikalen besteht. Diese chemisch aktiven Spezies reagieren mit dem Material der Oberfläche, um flüchtige Verbindungen zu bilden, die dann vom Substrat entfernt werden.

RIE kombiniert physikalische und chemische Prozesse. In einem RIE-System wird ein Plasma erzeugt, das aus reaktiven Gasen (z.B. SF₆, CF₄) besteht. Die chemischen Spezies im Plasma reagieren mit dem Material auf der Oberfläche und bilden flüchtige Verbindungen, die vom Substrat entfernt werden können. Gleichzeitig werden die Ionen im Plasma durch ein elektrisches Feld beschleunigt und bombardieren die Oberfläche, was den Ätzprozess zusätzlich unterstützt.

Schritt 1: Plasmabeschichtung mit schützender C4F8 schicht

Schritt 2: anistoropes ätzen der schutzschicht, hauptsächlich physikalisches ionenätzen mit SF6

Schritt 3: Isotropes ätzen des siliziums

Ätzgase : CF4 + O2, SF6, CCL2F2+O2, NF3

Ätzrate = Ätzdicke/Ätzzeit

abhängig von material

temperatur

druck

Ätzmittel

die ätzrate

Chemische beschichtung

immersionsbeschichtung

kontakt beschichtung

elektrochemisch

gleichstromprozess

pulsstromverfahren

Epitaxie ist ein Verfahren zur Abscheidung einer dünnen Kristallschicht auf einem kristallinen Substrat. Dabei wird die aufgebrachte Schicht so gezüchtet, dass sie die gleiche Kristallstruktur wie das darunterliegende Substrat hat. Dies ist besonders wichtig in der Halbleitertechnik, um hochwertige, perfekt ausgerichtete Schichten zu erzeugen.

Es gibt zwei Hauptarten der Epitaxie:

1. Homo-Epitaxie:

• Hierbei wird eine Kristallschicht auf ein Substrat aus demselben Material aufgebracht. Zum Beispiel wird eine Schicht aus Silizium (Si) auf ein Siliziumsubstrat aufgebracht. Da beide die gleiche Kristallstruktur haben, passt die neue Schicht perfekt auf das Substrat.

2. Hetero-Epitaxie:

• Bei der Hetero-Epitaxie wird eine Kristallschicht auf ein Substrat aus einem anderen Material aufgebracht. Zum Beispiel kann Silizium auf Saphir (Silicon on Sapphire, SOS) aufgebracht werden. Hier ist es wichtig, dass die Gitterkonstanten – also die Abstände zwischen den Atomen im Kristall – ähnlich genug sind, damit die Schicht ohne große Spannungen oder Defekte wachsen kann.

Definitionen der Begriffe

1. Adsorption:

• Definition: Adsorption bezeichnet den Prozess, bei dem Atome, Moleküle oder Ionen aus einem Gas oder einer Flüssigkeit an der Oberfläche eines Feststoffes haften bleiben. Dies kann durch physikalische (physisorption) oder chemische (chemische Bindungen) Wechselwirkungen geschehen.

• Rolle beim Dünnschichtwachstum: Beim Wachstum einer Dünnschicht haften die ankommenden Atome oder Moleküle zunächst an der Substratoberfläche, bevor sie sich zu einer Schicht anordnen.

2. Desorption:

• Definition: Desorption ist das Gegenteil der Adsorption und beschreibt den Prozess, bei dem adsorbierte Atome, Moleküle oder Ionen die Oberfläche eines Feststoffes wieder verlassen und in die Gas- oder Flüssigphase übergehen.

• Rolle beim Dünnschichtwachstum: Nicht alle adsorbierten Teilchen bleiben auf der Oberfläche; einige können durch thermische Bewegung oder andere Einflüsse wieder von der Oberfläche gelöst werden. Das Gleichgewicht zwischen Adsorption und Desorption beeinflusst die Wachstumsrate der Dünnschicht.

3. Kritische Keime:

• Definition: Kritische Keime sind kleine, stabile Ansammlungen von Atomen oder Molekülen auf einer Oberfläche, die groß genug sind, um weiter zu wachsen. Ein kritischer Keim ist ein Nukleationskern, der nicht durch Desorption aufgelöst wird.

• Rolle beim Dünnschichtwachstum: Die Bildung kritischer Keime ist ein entscheidender Schritt im Wachstumsprozess. Erst wenn solche stabilen Keime entstehen, kann die Dünnschicht weiter wachsen, indem sich weitere Atome daran anlagern.

4. Schraubenversetzung:

• Definition: Eine Schraubenversetzung ist eine Art von Kristallfehler, bei dem eine zusätzliche Atomreihe in einem Kristallgitter verschoben ist, was eine schraubenartige Struktur erzeugt. Diese Versetzungen sind oft Ankerpunkte für das weitere Wachstum des Kristalls.

• Rolle beim Dünnschichtwachstum: Schraubenversetzungen können als bevorzugte Orte für das Wachstum der Dünnschicht dienen, da sie die Anlagerung weiterer Atome erleichtern. Durch die spiralförmige Bewegung der Versetzung kann das Material kontinuierlich auf die wachsende Schicht transportiert werden, was das Wachstum beschleunigt.

Mikroelektronik für transistoren

Mikrooptik für reflektive eigentschaften

Mikrosensoren für oberflächenschichten

feldlinendichte ist an ecken kanten am höchsten

das materieal lagert sich dort am stärksten ab —> Pilzeffekt

durch zusammenwachsen der pilzstrukturen können hohlräume entstehen

Der Hauptunterschied zwischen Electroless Plating (Immersion Deposition) und Reduktiver Abscheidung besteht in den Mechanismen, durch die die Metallabscheidung erfolgt:

• Electroless Plating (Immersion Deposition): Bei dieser Methode wird ein unedles Metall in eine Lösung eines edlen Metalls eingetaucht. Das edle Metall lagert sich auf der Oberfläche des unedlen Metalls ab, ohne dass ein externer elektrischer Strom erforderlich ist. Diese Methode ist besonders nützlich für nichtleitende Materialien und komplexe Formen, da sie eine gleichmäßige Beschichtung unabhängig von der Stromdichte ermöglicht.

• Reduktive Abscheidung: Hierbei erfolgt die Metallabscheidung durch eine elektrochemische Reaktion in einem Elektrolyten, der ein Reduktionsmittel enthält. Dieses Reduktionsmittel ermöglicht die Abscheidung des Metalls direkt aus der Lösung, ohne dass externe Elektronenquellen notwendig sind.

in der realität ist es so, dass die potenzialverteilung kontinuierlicher ist , und die einzelnen schichten sich nicht perfekt in der ladung unterscheiden

• Korrosionsschutz

• dekorative zwecke

• für metallische mitkrostrukturen

• magnetische schichten

• für beschichtug mit metallen mit hohem schmelzpunkt

  
  

Die stromlose elektrochemische Abscheidung beruht auf einem natürlichen Gleichgewicht zwischen Metallionen in einer Lösung und der Metalloberfläche. Ohne externe Stromquelle bildet sich eine Grenzschicht aus Ladungen, die die Abscheidung von Metallionen auf der Oberfläche ermöglicht. Dies ist besonders nützlich für die gleichmäßige Beschichtung von Materialien, insbesondere bei nichtleitenden Substraten oder komplexen Formen, wo eine externe Stromquelle schwer anwendbar ist.

bildung einer helmholtz doppelschicht

erste schicht hat eine ladung und die zweite die entgegengesetzte

Komplexbildner

Stabilisatoren

Metall Salze

Reduktionsmittel

Pufferstoff

Tenside

Beschleuniger

Nickel

kupfer

gold

Feldlinien sind senktrecht zu der elektrisch leitenden oberfläche

ungleichmäßige berteilung des feldes führ zu unregelmäßiger beschichtung —> Starke materialablagerug an scharfen kannten

Zwei Elektroden an gleischspannung angeschlossssen werden in elektrolytisches bad getaucht

elektronenmangel an anode —> ocidation

elektronenüberschuss an katrhode—> metallschicht lagert sich an kathode ab

Laue Methode

Elektronenmikroskop

Elektronen werden mittels einer Elektronen kanone auf das abzutastende objekt geschossen. Die Elektronen werden auf dem weg durch elektromagnetische linsen und blenden fokussiert und abgelenkt sodass sie gezielt über die oberfläche des testmaterials, rasterartig geführt werden.

Nach dem die elektronen mit dem objekt interagiert haben und zhum beispiel sekundär elektronen abgegeben werden passieren die weitere linsen und blenden um dann vom detektor am boden erfasst zu werden. So kann man dann rückschlüsse auf die oberflächenstruktur und die kristall struktur ziehen.

Das licht trifft auf einen polarisationsfilter

dieser polarisiert es, anschließend wird es durch eine glasplatte und elektrode geleitet.

Daraufhin passiert es die flüssigkristalle, welche das licht umlenken sodass es nachdem es durch eine weitere glasplatte und elektrode geleitet wurde durch den zweiten, orthogonal angelegten polarisationsfilter geht. Wenn eine spannung angelegt wird kann so kontrolliert werden ob licht durchgelassen wird oder nicht

Elektronen: ideal für die bestimmung von oberflächenstrukturen

leider jedoch nur eine geringe eindringtiefe und man brauch ein vakuum

Neutronen: hohe auflösung und ideal für elemente mit niedriger ordnungszahl

-umständlich

-benötigt nuklearreaktor als quelle

man kann den abstand der gitterebenen anhand des beugungssignals bei gegebenen wellenlängen bestimmen

Fließverhalten lässt sich durch elektrisches feld steuern

das öl wird erhitzt so dass es verdapft

es steigt auf un d tritt aus der düse aus, wobei es andere gasmoleküle mitreißt

die gasmoleküüle werden von der vakuumpumpe abgepumpt

magnetische partikel werden eine flüssigkeit hinzugefügt

bei anlegen eines magnetischen feldes verfestigt sich die flüssigkeit und verhält sich wie ein elastischer festkörper

wird zum beispiel für variable dämpfung und magnetrheologisches polieren verwendet

hitzebeständig

hohe chemische resistenz

geringe dichte

geringe wärmeausdehnung

elektrisch isolierend

Das material erinnert sich an den ausgangszustand durch erhitzen kann dieser wieder hergestellt werden

einweg. Material erinnert sich an zustand den es durch erhitzen einnimmt

zweiweg

erinnert sich an eine form im erhitzten zustand und einen im abgekühlten

Durchschnittliche distanz die ein teilechen ohne kollision mit einem weiteren zurücklegt

zwischen 1 und 100000 km

alle kollisionen sind perfekt elastisch

keine intermolekularen kräfte

Temperatur des mediums und masse der teilchen

gastransfer pumpe : Kolbenpumpe

gasbindende pumpe : Kryopumpe

Die Kinetische Gastheorie bietet eine mikroskopische Erklärung für das Verhalten von Gasen, indem sie die Bewegung und Kollisionen von Gasmolekülen berücksichtigt. Diese Theorie erklärt, wie makroskopische Eigenschaften wie Druck und Temperatur aus dem Verhalten von Molekülen auf mikroskopischer Ebene resultieren.

Der Ursprung der Mikrosystemtechnik liegt in der Mikroelektronik der 1970er und 1980er Jahre. Zwei historisch wichtige Ereignisse sind die Erfindung des Transistors im Jahr 1947 und der Vortrag von Richard Feynman am California Institute of Technology (CIT), in dem er Ideen präsentierte, wie Technologie auf mikroskopischer Dimension funktionieren könnte.

Zwei ausgereifte MEMS-Produkte sind Drucksensoren

und Mikrofone.

• Optoelektronik: Encoder und Decoder sind wichtige Komponenten in optischen Systemen, die Lichtsignale in elektrische Signale umwandeln und umgekehrt.

• Halbleitertechnologie: IC Computerchips sind zentrale Produkte dieses Technologiefelds und werden in zahlreichen Anwendungen verwendet, von Computern bis hin zu mobilen Geräten.

Medizintechnik: Ein Beispiel ist das „Lab-on-a-Chip“, das für die Durchführung komplexer biochemischer Analysen auf einem einzigen Chip verwendet wird. Ein weiteres Beispiel sind piezoresistive Drucksensoren, die zur Blutdruckmessung eingesetzt werden.

Automotive: In der Automobilindustrie werden Mikrosysteme wie Beschleunigungssensoren zur Auslösung von Airbags und Drucksensoren zur Überwachung des Reifendrucks eingesetzt.

Die vier treibenden Kräfte hinter der Entwicklung des MEMS/MST-Feldes sind

Batch-Fertigung,

Arrays,

Miniaturisierung

Multi-Physik-Integration.

Ein MEMS-Produkt weist in der Regel folgende Schlüsseleigenschaften auf:

1. Die Komponenten sind meist kleiner als 100 Mikrometer.

2. Es kombiniert elektronische und mechanische Bauteile sowie die Verarbeitung von Informationen auf engstem Raum.

3. MEMS-Produkte bestehen aus Aktuatoren, Sensoren und informationsverarbeitenden Bauteilen.

Ein Beispiel für eine kommerzielle Anwendung ist das MEMS-Mikrofon, das in modernen Smartphones verwendet wird. Dieses Mikrofon nutzt die beschriebenen Eigenschaften, um akustische Signale aufzunehmen und in elektrische Signale umzuwandeln, die dann im Gerät verarbeitet werden.

Zwei MEMS-Produkte aus dem Konsumbereich sind Mikrofone in Handys und Gyroskope in Spielcontrollern.

Batch Processing

Design und Simulation statt trial and error

Standardisierung

Ähnliche Produktion wie lithografie

Disruptive technologie

Zwei Vorteile der Skalierung in MEMS sind die verbesserte Energieeffizienz und die Möglichkeit, höhere Geschwindigkeiten zu erreichen.

1. Bestandteil ich brauche eine Halterung für die Wafer

2. Bestandteil eine Kammer

3. Zuführsystem für die gase

4. kann hochreine beschichtung auftragen

5. niedrige porosität

6. Verschiedenste materialien die aufgetragen werden können

7. beschreibt einen vorgang bei dem ein material im gasförmigen zustand mittels chemischer reaktion auf ein substrat abgeschieden wird

8. disssoziation kann thermisch sein

1. Polykristalliner Siliziumbarren: Ein Barren aus polykristallinem Silizium wird verwendet, der zunächst an einem Ende aufgeschmolzen wird.

2. Impfkristall: Dieser geschmolzene Bereich wird in Kontakt mit einem monokristallinen Silizium-Impfkristall gebracht. An der Grenzfläche zwischen der Schmelze und dem Impfstoff beginnt das Silizium monokristallin zu erstarren.

3. Bewegung der Schmelzzone: Eine Induktionsspule wird entlang des Barren bewegt, wodurch eine schmale Zone des Siliziums geschmolzen wird. Diese Schmelzzone wandert langsam durch den gesamten Barren. Während die Schmelzzone wandert, kristallisiert das Silizium hinter ihr wieder monokristallin aus.

4. Reinigung durch Schmelzzone: Verunreinigungen tendieren dazu, in der Schmelze konzentriert zu bleiben, da sie dort energetisch stabiler sind. Diese Verunreinigungen werden von der Schmelzzone mitgeführt und sammeln sich am Ende des Barren an, wo sie letztendlich abgeschieden werden können.

Zurück bleibt ein hochreiner monokristalliner Silizium Barren

1. Schichtabscheidung:

• Umsetzungsmöglichkeit: Chemical Vapor Deposition (CVD) - Dabei werden dünne Schichten von Materialien auf die Oberfläche eines Wafers aufgebracht, indem gasförmige Vorläufermoleküle auf die Oberfläche gebracht und dort chemisch abgebaut werden, um eine feste Schicht zu bilden.

2. Schichtrestrukturierung:

• Umsetzungsmöglichkeit: Photolithografie - Diese Technik wird verwendet, um spezifische Muster in einer Schicht zu erzeugen. Ein lichtempfindliches Material (Photoresist) wird auf die Schicht aufgebracht, belichtet und anschließend entwickelt, um das gewünschte Muster zu erstellen.

3. Schichtveränderung:

• Umsetzungsmöglichkeit: Ionenimplantation - Bei diesem Verfahren werden Ionen in eine Schicht eingebracht, um deren Eigenschaften zu verändern, wie z.B. die elektrische Leitfähigkeit. Eine andere Möglichkeit ist die Oxidation, bei der eine dünne Schicht von Siliziumdioxid auf der Oberfläche des Wafers gebildet wird.

4. Schichtentfernung:

• Umsetzungsmöglichkeit: Ätzen - Ätzprozesse werden verwendet, um selektiv Material von der Oberfläche eines Wafers zu entfernen, um das gewünschte Muster oder die gewünschte Struktur zu erzeugen. Es gibt verschiedene Ätztechniken, wie trockenes Ätzen (Plasmaätzen) oder nasses Ätzen (chemisches Ätzen).

5. Montieren und Verpacken:

• Umsetzungsmöglichkeit: Verpacken - Nachdem die integrierten Schaltungen hergestellt wurden, müssen sie montiert und in einem schützenden Gehäuse verpackt werden, das die Chips vor mechanischen Schäden und Umwelteinflüssen schützt und gleichzeitig die elektrische Verbindung zu anderen Komponenten ermöglicht.

Das Moore’sche Gesetz beschreibt, dass sich die Anzahl der Transistoren in einer integrierten Schaltung bei minimalem Kostenaufwand regelmäßig verdoppelt. In einer Zeichnung könnte dies wie folgt dargestellt werden:

• Y-Achse: Die Anzahl der Transistoren, dargestellt auf einer logarithmischen Skala.

• X-Achse: Die Zeit, dargestellt in Jahren.

• Funktion: Eine lineare Steigung von 45 Grad, die zeigt, dass die Anzahl der Transistoren über die Zeit exponentiell zunimmt.

1. Hoher E-Modul: Silizium hat einen hohen Elastizitätsmodul, der vergleichbar mit rostfreiem Stahl ist, was es zu einem sehr steifen Material macht, das sich unter Belastung nur wenig verformt.

2. Geringe Dichte: Silizium hat eine relativ geringe Dichte, die vergleichbar mit Aluminium ist, was es leicht und dennoch stabil macht.

3. Hohe Knoop-Härte: Silizium besitzt eine hohe Knoop-Härte, die vergleichbar mit Quarz ist, was es widerstandsfähig gegenüber mechanischer Abnutzung macht.

4. Geringe thermische Ausdehnung: Silizium hat eine geringe thermische Ausdehnung, etwa zehnmal geringer als die von Aluminium, wodurch es bei Temperaturänderungen dimensionsstabil bleibt.

Er kontrolliert Temperatur

Luftfeuchtigkeit

die menge und größe der im raum befindlichen teilchen

Garantiert das maximale ausmaß des einflusses den schmutz auf im raum stattfindende prozesse haben kann

SMD

Anisotropic glueing

isotropic glueing

wire bonding

1. Hauptflat (Primary Flat): Der größere Flat dient zur Handhabung und Ausrichtung des Wafers

2. Nebenflat (Secondary Flat): Der kleinere Flat gibt zusätzliche Informationen über die Dotierung (p- oder n-Typ) und die exakte Orientierung des Kristallgitters.

Das reinraumklassifizierungssystem beinhaltet 9 stufen wobei jede aus unterschiedlichen reinheitsstufen bezüglich der partigelgröße und anzahl haben.

dei höchste klasse ist die kleinste, hier düfen maximal 10 teilchen die größer als 0.1 mikrometer sind sein und 2 die größer als 0.2 mikrometer sind

in der regel ist die absolute präzision ein mikrometer

die größe der teile entspticht 10-100 mirkometer

das führt zu einer relativen präzision von etwa 1-10% was doch eher hoch ist.

Ein gitter (vorgesehene struktur/anordnung con punkten im raum)

Eine Basis — die gruppe von atomen die dann die gitterpunkte besetzen soll

halbleiter mit indirekter bandlücke

Nein, beim übergang von einem elektron zurück ins Valenzband kann zwar ein ohoton emmitiert werden, jedoch wird für den versatz der bänder auch die energie eines phonons benötigt.

Antwort: Das Czochralski-Verfahren zur Herstellung eines Siliziumkristalls umfasst folgende Schritte:

1. Inerte Gasatmosphäre und hohe Temperaturen: Das Verfahren findet üblicherweise in einer inerten Gasatmosphäre, wie Argon, bei sehr hohen Temperaturen von etwa 1415 Grad Celsius, dem Schmelzpunkt von Silizium, statt.

2. Schmelze: Hochreines Silizium wird in einem Tiegel, der häufig aus Quarz besteht, aufgeschmolzen, um eine flüssige Siliziumschmelze zu erzeugen.

3. Impfkristall: Ein kleiner, monokristalliner Silizium-Impfkristall (Seed-Kristall) wird in die Schmelze getaucht. An der Grenzfläche zwischen dem Impf- und dem flüssigen Silizium beginnt das Silizium, sich monokristallin zu erstarren.

4. Ziehen des Kristalls: Der Impfkristall und der daran wachsende Siliziumkristall werden unter Rotation (meistens rotieren sowohl der Tiegel als auch der Seed-Kristall, häufig in entgegengesetzte Richtungen) langsam mit einer Geschwindigkeit von 1–3 mm pro Minute aus der Schmelze gezogen. Der Kristall wächst weiter durch die kontinuierliche Erstarrung des Siliziums an der Grenzfläche.

Antwort: Bei der Verarbeitung von einkristallinem Silizium gelten folgende vier Grundregeln, um Gitterdefekte zu minimieren, die durch äußere Einflüsse entstehen können:

1. Verunreinigungen vermeiden: Bereits beim Kristallwachstum sollte darauf geachtet werden, dass keine Verunreinigungen im Kristall entstehen, da diese zu Defekten im Gitter führen können.

2. Minimierung mechanischer Einflüsse: Die Kristalle sollten so wenig wie möglich mechanischen Einflüssen wie Druck, Spannung oder anderen Belastungen ausgesetzt werden, um Gitterstörungen zu vermeiden.

3. Begrenzte mechanische Bearbeitung: Um Schäden am Kristallgitter zu verhindern, sollte die mechanische Bearbeitung wie Schleifen, Bohren oder Sägen auf ein Minimum beschränkt werden.

4. Schutz durch Beschichtungen: Um die Monokristalle vor Korrosion und physischen Einwirkungen zu schützen, sollten sie durch geeignete Beschichtungen gesichert werden.

die elektrische leitfähigkeit nach dem bändermodell korreliert mit dem abstand des valenz und leitungsbandes, überlappen diese so wird ein material als leitend klassifiziert. Liegen sie mehr as 3ev ausenanter so gelten sie als isolatoren

geben an wie sich die gitterebenen im raum orientieren

bestime die ebenenschnittpunkte mit koordinatenachsen

bilde den kerhwert

multipliziere mit kleinsem gemeinsamen vielfachen

um die wigner seitz zelle zu kreieren, beginne bei einem gitterpunkt, anschließen verbinde alle nachar atome mit dem ausgangs atom

orthogonal auf halbem abstand linien zeihen. Das formt dann die wigner seitz zelle

sie zeigt also alle punkte die einem bestimmten gitterpunkt am nächsten sind

Ein gitter hat eine unendliche menge an primitiven zellen aber nur eine wigner seitz zelle

im Reziproken gitter entspricht sie der billouin zone

Elementar Zelle mit minimalem Volumen

ein gitterpunkt wird dabei einer zelle zugeordnet

mittels translation beschreibt eine primitive zelle den kompletten idealen kristall ausfüllen

kubisch flächenzentriert in diamantstruktur

Diamantstruktur : 2 kubisch flächenzentrierte gitter um ein viertel der raumdiagonale gegeneinander verschoben

1. Oxidation:

• Bei der Oxidation wird das Substrat in eine Sauerstoffkammer oder eine Wasserdampfkammmer gelegt, wodurch es oxidiert. Dieser Prozess führt zur Bildung einer Oxidschicht auf der Oberfläche des Substrats, typischerweise Siliziumdioxid (SiO₂) auf Silizium. Die Oxidation ist diffusionslimitiert, was bedeutet, dass die Geschwindigkeit der Oxidbildung durch die Diffusion von Sauerstoff- oder Wasserdampfmolekülen durch die bereits gebildete Oxidschicht bestimmt wird.

2. Doping:

• Doping bezeichnet das Einbringen von Fremdatomen in das Halbleitermaterial, um dessen elektrische Eigenschaften zu verändern. Es gibt zwei Arten des Doping:

• p-Dotierung: Hierbei werden Akzeptor-Atome wie Bor eingeführt, die zusätzliche Löcher (positive Ladungsträger) im Valenzband erzeugen.

• n-Dotierung: Hierbei werden Donor-Atome wie Phosphor eingebracht, die zusätzliche freie Elektronen (negative Ladungsträger) im Leitungsband bereitstellen.

• Durch Doping wird das Material entweder leitungsfähiger durch zusätzliche Elektronen oder durch die Schaffung von Löchern im Material.

3. Ionenimplantation:

• Bei der Ionenimplantation werden Ionen mit hoher Energie auf ein Substrat beschleunigt und in dessen Oberfläche eingebracht. Dieser Prozess kann zu einer lokalen Modifikation des Substrats führen, indem Kristalldefekte erzeugt werden, die Ätzrate verändert wird und die elektrische Leitfähigkeit des Materials gezielt eingestellt wird. Die Ionenimplantation ist eine präzise Methode, um die Materialeigenschaften gezielt zu beeinflussen und ist in der Halbleiterfertigung weit verbreitet.

unendliche wiederholung eines gleichbleibenden musters

Es muss klein sein

Es verbessert ein system

kostenfaktoren

Bragg reflektion, wenn der wegunterschied den ein lichtstrahl der an einer anderen gitterebene reflektiert wird ein vielfaches der wellenlänge lambda ist, kommt es zu konstruktiver interferenz

die bragg gleichung leitet sich also her nlambda= 2d*sin teta

Beeinflusst die Eigenschaften von systemen und den Materialien wie zum Beispiel

Chemische eigenschaften,

physische

Elektrische

und optische eigenschaften