Mikromechanik

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).