Mikrosystemtechnik fur Ingenieure

ISBN-13: 9783527305360 / Niemiecki / Miękka / 2005 / 590 str.

Opis

Die dritte Auflage des mittlerweile zum Standardwerk gereiften Lehrbuchs tragt den rasanten Entwicklungen in diesem interdisziplinaren Gebiet umfassend Rechnung. Insbesondere die Kapitel Siliziumtechnik, Materialien und Alternative Technologien wurden stark erweitert. Aubetaerdem sind neue Anwendungsaspekte hinzugekommen. Somit schlagt dieses Lehrbuch weiterhin in einzigartiger Weise den Bogen von den Grundlagen der Mikrosystemtechnik bis hin zu den aktuellen Anwendungen in einer Vielzahl von High-Tech Entwicklungen.

Recenzje

"Die völlig neu bearbeitete Auflage des ersten umfassenden Lehrbuchs der Mikrosystemtechnik berücksichtigt die Trends dieses Gebietes der Ingenieurwissenschaften. Vor allem die Kapitel zur Silizium- und LIGA-Technik wurden stark erweitert... Das Buch spricht überwiegend fortgeschrittene Studenten der Ingenieurwissenschaften an, die einen fundierten Einstieg in das aktuelle Forschungsthema suchen. Auch gestandene Fachleute können sich hier einen guten Überblick über die theoretischen und experimentellen Grundlagen der Mikrosystemtechnik verschaffen."Wirtschaft Region Fulda IHK"Das Buch ist insgesamt ein gelungener Versuch, die Grundlagen der Mikrosystemtechnik in einem Lehrwerk darzustellen."CIT

Spis treści

Vorwort XV

1 Allgemeine Einführung in die Mikrostrukturtechnik 1

1.1 Was ist Mikrostrukturtechnik? 1

1.2 Von der Mikrostrukturtechnik zur Mikrosystemtechnik 9

2 Parallelen zur Mikroelektronik 15

2.1 Herstellung von Einkristallscheiben 15

2.2 Technologische Grundprozesse 31

2.3 Weiterverarbeitung der integrierten Schaltungen 36

2.4 Reinraumtechnik 41

2.5 Punktfehler und Ausbeute bei Halbleiterbauelementen 45

3 Physikalische und chemische Grundlagen der Mikrotechnik 49

3.1 Kristalle und Kristallographie 49

3.2 Methoden zur Bestimmung der Kristallstruktur 65

3.3 Grundlagen der galvanischen Abscheidung 69

3.4 Grundlagen der Vakuumtechnik 84

3.5 Vakuumerzeugung 91

3.6 Vakuummessung 99

3.7 Eigenschaften von Dünnschichten 103

4 Materialien der Mikrosystemtechnik 109

4.1 Materialeigenschaften 111

4.2 Kunststoffe 120

4.3 Halbleiter 131

4.4 Keramiken 134

4.5 Metalle 136

5 Basistechnologien der Mikrotechnik 147

5.1 Schichtabscheidung 147

5.2 Schichtmodifikation 164

5.3 Schichtabtragung (Ätzen) 168

5.4 Analyse von Dünnschichten und Oberflächen 184

6 Lithographie 191

6.1 Überblick und Historie 191

6.2 Resists 196

6.3 Verfahren der Lithographie 198

6.4 Elektronenstrahllithographie 205

6.5 Proximity–Effekt 214

6.6 Optische Lithographie 216

6.7 Weiterentwicklungen 224

6.8 Ionenstrahllithographie 231

6.9 Röntgenlithographie 232

7 Silizium–Mikromechanik 241

7.1 Siliziumtechnologie 242

7.2 Silizium–Bulk–Mikromechanik 248

7.3 Oberflächenmikromechanik 285

7.4 Mikrowandler und –systeme in der Siliziumtechnologie 294

7.5 Zusammenfassung und Ausblick 328

8 LIGA–Verfahren 329

8.1 Überblick 329

8.2 Maskenherstellung 331

8.3 Röntgentiefenlithographie 341

8.4 Galvanische Abscheidung 356

8.5 Kunststoffabformung im LIGA–Verfahren 364

8.6 Variationen und ergänzende Schritte des LIGA–Verfahrens 382

8.7 Protonenlithographie (DLP) ein weiteres Strukturierungsverfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen mit großem Aspektverhältnis 394

8.8 Anwendungsbeispiele 399

9 Alternative Verfahren der Mikrostrukturierung 437

9.1 Ultrapräzisionsmikrobearbeitung 438

9.2 Mikrofunkenerosion (von R. Förster) 448

9.3 Präzisionselektrochemische Mikrobearbeitung (von R. Förster) 461

9.4 Replikationstechniken 478

9.5 Laserunterstützte Verfahren 482

10 Aufbau– und Verbindungstechniken 485

10.1 Hybridtechniken 486

10.2 Drahtbondtechniken 493

10.3 Alternative Kontaktierungstechniken 500

10.4 Kleben 503

10.5 Anodisches Bonden 507

11 Systemtechnik 511

11.1 Definition eines Mikrosystems 511

11.2 Sensoren 513

11.3 Aktoren 517

11.4 Signalverarbeitung 519

11.5 Schnittstellen eines Mikrosystems 528

11.6 Entwurf, Simulation und Test von Mikrosystemen 537

11.7 Modulkonzept der Mikrosystemtechnik 540

Literatur 545

Stichwortverzeichnis 565

O autorze

Prof. Wolfgang Menz, geb. 1938 in Berlin, studierte Physik in Bonn und Hamburg. Nach über 20 Jahren Tätigkeit in der Industrie (IBM und Robert Bosch GmbH) erhielt er einen Ruf an die Universität Karlsruhe und wurde gleichzeitig zum Leiter des Instituts für Mikrostrukturtechnik des Forschungszentrums Karlsruhe und der Universität Karlsruhe berufen. 1995 erhielt er den Ruf als Gründungsdekan des Fakultät für Angewandte Wissenschaften der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg i. Br. Prof. Menz war bis Oktober 2001 geschäftsführender Direktor des Instituts für Mikrosystemtechnik (IMTEK) und bis 2004 Orinarius für Prozesstechnologie. Seit Frühjahr 2004 ist er emeritiert.Dr.-Ing. Jürgen Mohr, geb. 1957 in Karlsruhe, studierte Physik an der Universität Karlsruhe. Direkt nach dem Studium fand er durch seine Anstellung am Institut für Mikrostrukturtechnik des Forschungszentrums Karlsruhe Zugang zur Mikrosystemtechnik. Er promovierte 1987 mit einer Arbeit auf dem Gebiet der Röntgenlithographie zur Herstellung von Mikrostrukturen. Im Jahre 1993 wurde er Leiter der Abteilung Röntgentiefenlithographie am Institut für Mikrostrukturtechnik. Außer für die Prozessentwicklung ist er heute für die anwendungsorientierte Forschungsarbeiten im Bereich der Mikrooptik am Forschungszentrum verantwortlich. Er ist Autor von über 200 Veröffentlichungen auf dem Gebiet der Mikrosystemtechnik.Oliver Paul schloss 1986 sein Physikstudium und 1990 seine Promotion zum Dr. sc. nat. an der ETH Zürich ab. Nach einem Postdoc-Aufenthalt am FhG-ISE nahm er ab 1992 am Labor für Physikalische Elektronik der ETH Zürich die Aufgaben eines Projekt- und Gruppenleiters sowie Lehrbeauftragten wahr. Seit 1998 leitet er den Lehrstuhl für Materialien der Mikrosystemtechnik am IMTEK der Albert-Ludwigs-Universität Freiburg. Die Forschungsarbeit seiner Gruppe konzentriert sich auf die Mikrosystemtechnik auf der Basis von Silizium- und IC-Technologien und damit kompatiblen Prozessen, inklusive Entwurf, Herstellung, Materialeigenschaften, Charakterisierung und Theorie. Oliver Paul ist Mitautor von über 140 technischen Veröffentlichungen, drei Patenten und vier Büchern. Er hat unter anderem die Firma Sensirion mitbegründet und war Co-Chair der IEEE MEMS Conference 2004 in Maastricht, Niederlande.

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Die dritte Auflage des mittlerweile zum Standardwerk gereiften Lehrbuchs trägt den rasanten Entwicklungen in diesem interdisziplinären Gebiet umfassend Rechnung. Insbesondere die Kapitel Siliziumtechnik, Materialien und Alternative Technologien wurden stark erweitert. Außerdem sind neue Anwendungsaspekte hinzugekommen. Somit schlägt dieses Lehrbuch weiterhin in einzigartiger Weise den Bogen von den Grundlagen der Mikrosystemtechnik bis hin zu den aktuellen Anwendungen in einer Vielzahl von High–Tech Entwicklungen.