Mikromechanik: Mikrofertigung Mit Methoden Der Halbleitertechnologie

ISBN-13: 9783642466229 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 501 str.

Anton Heuberger

Opis

Mikromechanik behandelt die physikalischen Grundlagen dieser jungen, zukunftstrachtigen Disziplin, ihre Technologie, aufbauend auf der Siliziumtechnologie, und ihre Nutzung in den verschiedensten Anwendungen der Bereiche Sensorik, Aktuatorik und integrierte Optoelektronik. Das Buch ist unentbehrlich fur jeden, der sich intensiv mit der Mikromechanik befassen will; fur den Studierenden ebenso wie fur den Ingenieur in der Praxis oder den interessierten Laien.

Recenzje

"... ein wesentlicher Beitrag zu diesem sich rasch entwickelnden Gebiet ... hat es verstanden, die Beiträge hervorragender Fachleute ... zu einem Lehr- und Nachschlagewerk zu verbinden, das einen vollständigen Überblick über den Stand der Mikrostrukturtechnik gibt und dem Fachmann eine Fülle von Detailwissen vermittelt. ... der Stoff sorgfältig ausgewählt und behandelt und vom Bildmaterial sowie der graphischen Gestaltung her von hoher Qualität. ..." (Der Fraunhofer) "...helfen ausgewählte Beispiele, den Anwendungsbezug zu dem zuvor Beschriebenen herzustellen. ... Einige Bemerkungen über die Mikromechanik als künftige Basis der Systemintegration und ein ausführliches Sachverzeichnis runden das Gesamtwerk ab. Es liegt in der ... bekannten hochwertigen Qualität in Text, Grafik und Bildwiedergabe vor. ..." (Werkstattstechnik)

Spis treści

1. Aufgabenstellung der Mikromechanik (Heuberger).- 2. Physikalische Grundlagen der Mikromechanik.- 2.1 Mechanische und thermische Eigenschaften von Strukturen und Materialien für die Mikromechanik (Bernt).- 2.1.1 Elastizitätstheorie für die Bauelemente der Mikromechanik.- 2.1.1.1 Elastizitätstheorie von Schalen und Balken.- 2.1.1.2 Torsion von Balken.- 2.1.1.3 Balkenschwingungen.- 2.1.2 Physikalische Eigenschaften von Materialien für die Mikromechanik.- 2.1.2.1 Elastische Konstanten.- 2.1.2.2 Mechanische Festigkeit von Silizium.- 2.1.2.3 Thermische Eigenschaften.- 2.1.2.4 Kurven und Tabellen zu Abschnitt 2.1.- 2.1.3 Literatur zu Abschnitt 2.1.- 2.2 Physikalische Effekte zur Signalwandlung (Benecke).- 2.2.1 Erfassung mechanischer Größen.- 2.2.1.1 Der piezoresistive Effekt.- 2.2.1.2 Der piezoelektrische Effekt.- 2.2.2 Erfassung thermischer Größen.- 2.2.2.1 Temperaturabhätigigkeit des elektrischen Widerstands.- 2.2.2.2 Seebeck-Effekt.- 2.2.2.3 Pyroelektrischer Effekt.- 2.2.2.4 Aktive Bauelemente.- 2.2.3 Literatur zu Abschnitt 2.2.- 3. Die Technologie der Mikromechanik.- 3.1 Abriß der Siliziumtechnologie als gemeinsame Grundlage von Mikroelektronik und Mikromechanik (Heuberger).- 3.1.1 Scheibenherstellung.- 3.1.2 Dotierung.- 3.1.3 Lithographie.- 3.1.4 Ätztechnik.- 3.1.5 Technologieverfahren zur Schichtabscheidung.- 3.1.5.1 Einkristalline Siliziumschichten.- 3.1.5.2 Isolator- und Polysiliziumschichten.- 3.1.5.3 Metallisierungstechnik.- 3.1.6 Literatur zu Abschnitt 3.1.- 3.2 Naßchemische Tiefenätztechnik (Seidel).- 3.2.1 Anisotrope Ätzverfahren.- 3.2.1.1 Abhängigkeit der Siliziumätzrate von Ätzzusammensetzung, Kristallrichtung und Temperatur.- 3.2.1.2 Dotierungsabhängigkeit der Siliziumätzrate.- 3.2.1.3 Ätzverhalten von Passivierungsschichten und Metallen.- 3.2.1.4 Elektrochemische Ätzverfahren.- 3.2.1.5 Mechanismus des Siliziumätzens.- 3.2.1.6 Anisotrope Ätzverfahren für Verbindungshalbleiter.- 3.2.2 Isotrope Ätzverfahren.- 3.2.2.1 Einfluß von Ätzzusammensetzung und Siliziumdotierung.- 3.2.2.2 Verhalten von Passivierungsschiehten.- 3.2.2.3 Isotrope elektrochemische Ätzverfahren.- 3.2.3 Literatur zu Abschnitt 3.2.- 3.3 Einsatz von Ionentechniken (Pelka/Weigmann).- 3.3.1 Physikalische Grundlagen des Sputterns (Pelka).- 3.3.2 Großflächige Verfahren.- 3.3.2.1 Herstellung von optischen Gittern.- 3.3.2.2 Herstellung von Fresnel-Zonenplatten durch Ionenstrahlätzung.- 3.3.2.3 Herstellung von Fresnel-Zonenplatten durch reaktive Ätzverfahren.- 3.3.2.4 Herstellung von Lochmasken.- 3.3.2.5 Herstellung von Laserspiegeln.- 3.3.2.6 Herstellung von Fluidverstärkern.- 3.3.2.7 Ringdüsen für Tintenstrahldrucker.- 3.3.2.8 Mechanische Bauteile.- 3.3.2.9 Oberflächenvergütung.- 3.3.2.10 Einsatz von hochenergetischen Schwerionen.- 3.3.3 Fokussierte Ionenstrahlen (Weigmann).- 3.3.3.1 Geräte für fokussierte Ionenstrahlen.- 3.3.3.2 Lokalisierte Oberflächenbearbeitung.- 3.3.4 Literatur zu Abschnitt 3.3.- 3.4 Neue Prozeßtechniken in der Mikromechanik (Csepregi).- 3.4.1 Beeinflussung mechanischer Spannungen in kristallinen und amorphen Schichten.- 3.4.1.1 Spannungskompensation in einkristallinen Siliziumschichten.- 3.4.1.2 Spannungseinstellung in amorphen Schichten mittels Ionenimplantation.- 3.4.2 Thermomigration.- 3.4.3 Feldunterstützte Verbindungstechniken.- 3.4.3.1 Silizium-Glas Verbindungen.- 3.4.3.2 Silizium-Silizium Verbindungen.- 3.4.4 Literatur zu Abschnitt 3.4.- 3.5 Tiefenlithographie und Abformtechnik (Huber/Betz).- 3.5.1 Einleitung.- 3.5.2 Grundlagen.- 3.5.3 Röntgenquelle.- 3.5.4 Belichtungseinrichtung.- 3.5.5 Röntgenmaske.- 3.5.6 Resistmaterialien.- 3.5.7 Galvanik.- 3.5.8 Abformtechnik.- 3.5.9 Zusammenfassung.- 3.5.10 Literatur zu Abschnitt 3.5.- 3.6 Laserinduzierte Prozesse (Petzold).- 3.6.1 Einleitung.- 3.6.2 Physikalische Grundlagen.- 3.6.2.1 Vorgänge beim Ätzen und Abscheiden.- 3.6.2.2 Photolytische Prozesse.- 3.6.2.3 Pyrolytische Prozesse.- 3.6.2.4 Photolytische und pyrolytische Verfahren im Vergleich.- 3.6.2.5 Raten.- 3.6.2.6 Auflösung.- 3.6.3 Apparative Ausstattung.- 3.6.4 Anwendungsbeispiele.- 3.6.4.1 Subtraktive Herstellung von Grundstrukturen.- 3.6.4.2 Additive Herstellung von Grundstrukturen.- 3.6.4.3 Projektionsverfahren.- 3.6.4.4 Mikromechanische Anwendungen.- 3.6.5 Literatur zu Abschnitt 3.6.- 3.7 Integration von Mikromechanik und Mikroelektronik auf einem Siliziumchip (Benecke).- 3.7.1 Herstellungsprozeß eines diskreten mikromechanischen Beschleunigungssensors mit piezo-resistiver Signal abnähme.- 3.7.2 Sensor mit bipolarem Auswertschaltkreis.- 3.7.3 Sensor mit MOS-Auswertschaltkreis.- 3.7.4 Literatur zu Abschnitt 3.7.- 4. Nutzung der Mikromechanik in Anwendungen.- 4.1 Grundstrukturen und Elemente der Mikromechanik (Benecke).- 4.1.1 Gräben.- 4.1.2 Gruben und Erhebungen.- 4.1.3 Membranen.- 4.1.4 Zungen.- 4.1.5 Brücken.- 4.1.6 Random-Strukturen.- 4.2 Anwendungen mlkromechanischer Bauelemente und Komponenten (Benecke).- 4.2.1 Sensorik.- 4.2.1.1 Drucksensoren.- 4.2.1.2 Beschleunigungs- und Vibrationssensoren.- 4.2.1.3 Kraftsensoren.- 4.2.1.4 Fluß- und Strömungssensoren.- 4.2.1.5 Strahlungsdetektoren.- 4.2.1.6 Gassensoren.- 4.2.2 Aktuatoren.- 4.2.2.1 Mikromechanische Elemente und Strukturen in Datenausgabegeräten.- 4.2.2.2 Elektromechanische Schalter.- 4.2.3 Literatur zu Abschnitt 4.2.- 4.3 Bauelemente für konstruktive Probleme in verschiedenen Bereichen der Technik (Benecke).- 4.3.1 Gitter für optische Systeme und Komponenten.- 4.3.1.1 Si-Echelette-Gitter als optischer Demultiplexer.- 4.3.1.2 IR-Polarisationsgitter.- 4.3.1.3 Röntgenspiegel.- 4.3.2 Transmissionsmasken.- 4.3.3 Feldemissionskathoden.- 4.3.4 Elektrische Steckverbinder.- 4.3.5 Miniaturisierter Gaschromatograph.- 4.3.6 Literatur zu Abschnitt 4.3.- 4.4 Mikromechanik in der integrierten Optoelektronik (Deimel).- 4.4.1 Einleitung.- 4.4.2 Übersicht über Materialien und Basiselemente der integrierten Optoelektronik.- 4.4.3 Mikromechanische Justierhilfen für optoelektronische Bauelemente.- 4.4.4 Laserdioden mit mikromechanischen Strukturen.- 4.4.5 Sonstige Strukturen.- 4.4.6 Ausblick.- 4.4.7 Literatur zu Abschnitt 4.4.- 4.5 Mikromechanik und Chipverbindungstechnik (Reichl).- 4.5.1 Anforderungen an Aufbau- und Verbindungstechniken der Mikroelektronik.- 4.5.2 Chipmontagetechniken.- 4.5.2.1 Löten.- 4.5.2.2 Kleben.- 4.5.2.3 Anglasen.- 4.5.3 Silizium-Zwischenträgersubstrate.- 4.5.4 Alternative “inner-lead”-Bond- und Montagetechniken.- 4.5.5 Verbesserung der Wärmeableitung durch mikrostrukturiertes Silizium.- 4.5.6 Zukünftige Aufgaben der Aufbau- und Verbindungstechnik.- 4.5.7 Literatur zu Abschnitt 4.5.- 5. Die Mikromechanik als zukünftige Basis der Systemintegration (Heuberger).