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Lehrstuhl für Elektronische Bauelemente
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Ausgewählte Kapitel der Silicium-Halbleitertechnologie -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Christina Grandrath, Assistenten
- Angaben:
- Seminar, 2 SWS, benoteter Schein, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Termine:
- Di, 14:00 - 15:30, 0.111
Vorbesprechung: Dienstag, 17.4.2012, 14:00 - 15:30 Uhr, 0.111
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF ME-DH-SEM ab 6
WPF EEI-DH-MIK ab 6
WPF EEI-BA-MIK 5-6
WPF EEI-MA-MIK 1-4
WPF ME-BA-SEM 3-6
- Inhalt:
- Ziel des Seminars ist die selbstständige Erarbeitung und schlüssige Darstellung eines Themas aus dem Gebiet der Silicium-Halbleitertechnologie.
Als Grundlage dienen dabei Literaturvorgaben der Betreuer, die durch eigene Recherchen ergänzt werden sollen. Die Teilnehmer referieren im Rahmen eines 45-minütigen Vortrags über ihre Ergebnisse.
Die Einzelthemen werden in jedem Semester aus einem anderen Schwerpunkt gewählt. In den letzten Semestern wurden beispielsweise Schwerpunktthemen wie "Bauelementetechnologien", "Mikrosystemtechnik", "Kontamination in der Halbleiterelektronik" oder "Bauelemente-, Prozess- und Anlagensimulation" behandelt.
- Empfohlene Literatur:
- Frey, L. und Ryssel, H.: Folien der Vorlesungen Technologie integrierter Schaltungen und Prozessintegration und Bauelementearchitekturen (am Lehrstuhl erhältlich)
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Automobilelektronik -
- Dozent/in:
- Martin März
- Angaben:
- Vorlesung, 1,5 SWS, ECTS: 2,5
- Termine:
- Mi, 14:30 - 16:00, Hans-Georg-Waeber-Saal
Ort und Zeit nach Vereinbarung
Vorbesprechung: Mittwoch, 18.4.2012, 14:30 - 16:00 Uhr, Hans-Georg-Waeber-Saal
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF ME-BA 5-6
WF ME-MA 1-4
WPF ME-BA-MG11 5-6
WF EEI-DH-MIK ab 6
WF EEI-DH-LE ab 6
WPF EEI-MA-MIK 1-4
WPF EEI-BA-MIK 5-6
WPF ME-MA-MG11 1-3
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Die Vorlesung ist Teil des Moduls "Elektromobilität – Architekturen und Komponenten". Die Prüfung erfolgt schriftlich jeweils im Anschluss an das Sommersemester.
Innerhalb der angegebenen 2 SWS sind Übungseinheiten zur Vertiefung und Festigung des Vorlesungsstoffes vorgesehen.
- Inhalt:
- Leistungselektronik ist aus modernen Kraftfahrzeugen nicht mehr wegzudenken. Ob in den Bereichen Fahrwerk, Antrieb oder Infotainment, bei Sicherheits- oder Komfortfunktionen – überall findet sich Leistungselektronik – sei es in Form einzelner Bauelemente oder komplexer Systeme. Leistungselektronik ermöglicht einen intelligenten Betrieb von Aktoren wie Elektromotoren, Ventilen aber auch Beleuchtungs- und Heizelementen; sie ist für das elektrische Energiemanagement im Fahrzeug ebenso unverzichtbar wie für die Stromversorgung und den Schutz der elektronischen „Intelligenz“ an Bord, d.h. der Informations-, Kommunikations- und Steuerelektronik.
Im ersten Teil werden ausgehend von den spezifischen Eigenschaften des KFZ-Bordnetzes die elektrischen Anforderungen an Elektronik in Kraftfahrzeugen definiert.
Für den Betrieb vieler einfacher Lasten haben sich geschützte integrierte Leistungsschalter (Smart-Power Schalter) weitgehend durchgesetzt. Die Grundfunktionen dieser Schalter und ihre anwendungsrelevanten elektrischen und thermischen Eigenschaften werden ausführlich erläutert, begleitet von einer Vielzahl an Applikationbeispielen.
Leistungselektronik ist in Kraftfahrzeugen nicht selten hohen thermischen Belastungen ausgesetzt, zugleich muß sie hohe Zuverlässigkeitsanforderungen zu möglichst geringen Kosten erfüllen. Vor diesem Hintergrund kommt dem Themenkomplex der Aufbau- und Entwärmungstechniken, bzw. dem thermischen Management, eine zentrale Bedeutung zu. Die entsprechenden Grundlagen werden vermittelt – abgerundet durch einen Einblick in die wesentlichen Ausfallmechanismen von Bauelementen unter hoher thermischer Belastung.
Der letzte Abschnitt der Vorlesung ist dem Thema Hybrid- und Elektrofahrzeuge gewidmet. Besprochen werden die unterschiedlichen Fahrzeug- bzw. Bordnetzkonzepte sowie die dafür erforderlichen leistungselektronischen Fahrzeugkomponenten. Am konkreten Beispiel eines hybriden Serienfahrzeugs wird der Stand der Technik detailliert beleuchtet.
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Halbleiter- und Bauelementemesstechnik -
- Dozent/in:
- Lothar Frey
- Angaben:
- Vorlesung, 3 SWS, benoteter Schein, ECTS: 5, nur Fachstudium
- Termine:
- Fr, 12:30 - 14:45, Hans-Georg-Waeber-Saal
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF WW-DH-MIC ab 6
WPF EEI-DH-MIK ab 6
WPF EEI-BA-MIK 5-6
WPF EEI-MA-MIK 1-4
WPF ME-DH-VF11 ab 6
WPF ME-BA-MG11 5-6
WPF ME-MA-MG11 1-3
WPF MWT-MA-MIC ab 1
WF MWT-BA 5-6
WPF NT-MA ab 1
- Inhalt:
- In der Vorlesung Halbleiter- und Bauelementemesstechnik werden die wichtigsten Messverfahren, die zur Charakterisierung von Halbleitern und von Halbleiterbauelementen benötigt werden, behandelt. Zunächst wird die Messtechnik zur Charakterisierung von Widerständen, Dioden, Bipolartransistoren, MOS-Kondensatoren und MOS-Transistoren behandelt. Dabei werden die physikalischen Grundlagen der jeweiligen Bauelemente kurz wiederholt. Im Bereich Halbleitermesstechnik bildet die Messung von Dotierungs- und Fremdatomkonzentrationen sowie die Messung geometrischer Dimensionen (Schichtdicken, Linienbreiten) den Schwerpunkt.
- Empfohlene Literatur:
- Vorlesungsskript
- Schlagwörter:
- Halbleiterbauelemente, Messtechnik
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Halbleiterbauelemente [HBEL] -
- Dozent/in:
- Lothar Frey
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, für Anfänger geeignet
- Termine:
- Di, 10:15 - 11:45, H5
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF MS-MA ab 1
PF ME-BA 4
PF ME-BA-S 3
PF MT-MA-MEL 1-2
WF C-MA ab 1
WF MWT-MA-TS ab 1
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Unterlagen zur Vorlesung über StudOn erhältlich
- Inhalt:
- Die Vorlesung Halbleiterbauelemente vermittelt den Studenten der Elektrotechnik die physikalischen Grundlagen moderner Halbleiterbauelemente. Der erste Teil der Vorlesung befasst sich nach einer Einleitung mit Bewegungsgleichungen von Ladungsträgern im Vakuum sowie der Ladungsträgeremission im Vakuum und daraus abgeleiteten Bauelementen. In der anschließenden Behandlung von Ladungsträgern im Halbleiter werden die wesentlichen Aspekte der Festkörperphysik zusammengefasst, die zum Verständnis moderner Halbleiterbauelemente nötig sind. Darauf aufbauend werden im Hauptteil der Vorlesung die wichtigsten Halbleiterbauelemente, d.h. Dioden, Bipolartransistoren und Feldeffekttransistoren detailliert dargestellt. Einführungen in die wesentlichen Grundlagen von Leistungsbauelementen und optoelektronischen Bauelementen runden die Vorlesung ab.
- Empfohlene Literatur:
- Vorlesungsskript, am LEB erhältlich
Neamen, D.A.: Semiconductor Physics and Devices: Basic Principles, 2nd ed., McGraw-Hill (Richard D. Irwin, Inc., Burr Ridge), USA, 1997 Müller, R.: Grundlagen der Halbleiter-Elektronik: Band 1 der Reihe Halbleiter-Elektronik, 7. Auflage, Springer Verlag, Berlin, 1995
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Integrierte Schaltungen, Leistungsbauelemente und deren Anwendungen [SEM_POWERDEVICES] -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Bernd Wunder, u.a.
- Angaben:
- Seminar, benoteter Schein, ECTS: 2,5
- Termine:
- Fr, 13:00 - 15:00, 0.111
Vorbesprechung: Freitag, 20.4.2012, 13:30 - 14:00 Uhr, 0.111
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WF EEI-MA ab 1
WF EEI-BA ab 5
WF EEI-BA-S ab 5
WF ME-BA-SEM ab 5
WF ME-MA-SEM ab 1
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Nanoelektronik -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Lothar Frey, Michael Jank
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS
- Termine:
- Mo, 10:00 - 11:30, Hans-Georg-Waeber-Saal
Einzeltermin am 16.4.2012, 10:00 - 11:30, Raum n.V.
am 16.04. im Seminarsaal II (neben Hans-Georg-Waeber-Saal)
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- PF NT-MA 2
WPF ME-BA-MG11 5-6
WPF EEI-DH-MIK ab 6
WPF EEI-BA-MIK 5-6
WPF EEI-MA-MIK 1-4
WPF ME-MA-MG11 ab 3
- Inhalt:
- 1. Skalierung von MOS Transitoren:
Einsatzspannungs-Absenkung, „Subthreshold Slope“
Band-Band Tunneln, „Drain Induced Barrier Lowering“,
Beweglichkeitsdegradation,
Tunnelströme,
Gateverarmung,
Dotierstofffluktuationen,
Zuverlässigkeit2. Neue Architekturen und Materialien für Nano-MOS-Bauelemente:
Hoch epsilon Dielektrika,
„Metal Gate“ Elektroden,
„Strained Silicon“, SiGe, GeOI,
FinFET, TriGate Transistoren,
Nanowire Strukturen (Si-Nanotubes, Carbon Nanotubes),
Vertikale MOS Strukturen,
Schottky MOS 3. Erzeugung kleinster Strukturen:
Optische Lithographie für sub-50 nm,
EUV Lithographie,
Elektronenstrahl- und Ionenstrahllithogarphie,
Druck und Prägetechniken,
Selbstorganisation 4. Bauelemente der nichtflüchtigen Datenspeicherung:
Ladungsspeicherung in Dielektrika und Nanokristallen (Flash EPROM),
Multibit Zellen,
Ferroelektrische Speicherzellen,
Widerstandsprogrammierbare Zellen (MRAM, PCM, spannungs-programmierbare Zellen) 5. Bauelemente mit einzelnen Elektronen:
Single Electron Device,
Resonantes Tunneln,
Schaltbare Moleküle 6. Prinzipielle Grenzen:
Quantenmechanische Grenze,
Thermische Grenze,
Statistische Grenze
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Praktikum Halbleiter- und Bauelementemesstechnik -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Christina Grandrath, Jochen Kaiser
- Angaben:
- Praktikum, 3 SWS, Schein, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Termine:
- Zeit n.V., BR 1.161
Durchführung voraussichtlich als Blockpraktikum in den Semesterferien
Vorbesprechung: Montag, 16.4.2012, 14:00 - 14:15 Uhr, Hans-Georg-Waeber-Saal
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF ME-DH-PEEI 6-8
WPF EEI-DH-MIK ab 6
WPF EEI-BA-MIK 5-6
WPF EEI-MA-MIK 1-4
WPF ME-MA-P ab 1
- Inhalt:
- Im Praktikum zur Halbleiter- und Bauelementemesstechnik wird ein Teil der in der gleichnamigen Vorlesung besprochenen Messverfahren praktisch durchgeführt. Zu Beginn des Praktikums wird die Relevanz der Messtechnik zur Prozesskontrolle aber auch in der Bauelementeentwicklung anhand eines typischen CMOS-Prozesses erläutert. Im Bereich Halbleitermesstechnik werden dann Versuche zur Scheibeneingangskontrolle, zu optischen Schichtdicken- und Strukturbreitenmessverfahren, sowie zur Profilmesstechnik durchgeführt. Im Bereich Bauelementemesstechnik werden MOS-Kondensatoren und MOS-Transistoren, Dioden, Widerstände und spezielle Teststrukturen elektrisch charakterisiert.
- Empfohlene Literatur:
- Dieter K. Schroder: Semiconductor Material and Devices Characterization, Wiley-IEEE, 2006
W.R. Runyan, T.J. Shaffner: Semiconductor Measurements and Instrumentations, McGraw-Hill, 1998 A.C. Diebold: Handbook of Silicon Semiconductor Metrology, CRC, 2001
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Praktikum Mikroelektronik [PrakMikro] -
- Angaben:
- Praktikum, 3 SWS, Schein, ECTS: 2,5
- Termine:
- Vorbesprechung: Mittwoch, 18.4.2012, 13:00 - 14:00 Uhr, 0.111
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF EEI-BA-MIK 5-6
- Voraussetzungen / Organisatorisches:
- Weitere Informationen sowie Anmeldung ab 12.03.2012 über StudON
| | | | Mi | 12:00 - 17:00 | n.V. | |
Dirnecker, T.
Frickel, J.
Rascher, J. | |
| Zeitpunkt und Dauer der einzelnen Versuche werden bei der Vorbesprechung bekannt gegeben |
| | | Mi | 12:00 - 17:00 | P1 LIKE | |
Frickel, J.
Dichtl, T. | |
| P1 LIKE-Praktikumsraum |
| | | Mi | 12:00 - 17:00 | n.V. | |
Al-Eryani, J. | |
| | | Mi | 12:00 - 17:00 | n.V. | |
Rascher, J.
u.a. | |
| | | Mi | 12:30 - 17:00 | BR 1.161 | |
Dirnecker, T.
Scharin, M.
u.a. | |
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Praktikum Technologie der Silicium-Halbleiterbauelemente -
- Dozentinnen/Dozenten:
- Tobias Dirnecker, Assistenten
- Angaben:
- Praktikum, 3 SWS, Schein, ECTS: 2,5, nur Fachstudium
- Termine:
- Mi, 8:00 - 12:00, 0.111
Praktikum wird am Mittwoch Vormittag angeboten, ggf. ist eine 2. Gruppe an Dienstag Vormittag möglich. Wichtig: Teilnahme an Vorbesprechung am 16.04. um 14:15 Uhr im Waeber-Saal am Fraunhofer Institut IISB (Schottkystr.10)! ; Anmeldung über StudOn (http://www.studon.uni-erlangen.de/crs445697.html)
Vorbesprechung: Montag, 16.4.2012, 14:15 - 15:00 Uhr, Hans-Georg-Waeber-Saal
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF ME-DH-PEEI ab 5
WPF EEI-DH-AET ab 6
WPF EEI-DH-LE ab 6
WPF EEI-DH-MIK ab 6
WPF EEI-MA-MIK 1-4
WPF EEI-BA-MIK 5-6
WPF EEI-BA-S 5-6
WPF EEI-BA-LE 5-6
WPF EEI-MA-LE 1-4
WPF ME-MA ab 1
- Inhalt:
- Das Praktikum zur Technologie der Silicium-Halbleiterbauelemente vermittelt einen ersten praktischen Einstieg in die Halbleitertechnologie. Im Verlauf des Herstellungsprozesses einer Solarzelle werden die Herstellungsschritte Oxidation, Implantation, Lithographie, Ätzen und Metallisierung durchgeführt. Darüber hinaus werden wichtige Messverfahren zur Prozesskontrolle wie Schichtdickenmessverfahren, Schichtwiderstandsmessverfahren vorgestellt und zum Schluss die hergestellten Solarzellen an Hand ihrer Strom/Spannungs-Kennlinie elektrisch charakterisiert (Wirkungsgrad etc.).
- Empfohlene Literatur:
- Frey, L.: Skripten zu den Vorlesungen Technologie integrierter Schaltungen und Prozessintegration und Bauelementearchitekturen (am Lehrstuhl erhältlich)
Götzberger, A., Voß, B., Knobloch, J.: Sonnenenergie: Photovoltaik, Teubner Verlag, Stuttgart, 1994
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Prozess- und Bauelemente-Simulation -
- Dozent/in:
- Jürgen Lorenz
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, benoteter Schein, ECTS: 2,5, nur Fachstudium, Zur Lehrveranstaltung werden freiwillige Übungen angeboten
- Termine:
- Mi, 12:30 - 14:00, Raum n.V.
Mi, 12:30-14:00 im Seminarraum 1 des IISB (Schottkystr.10), terminliche Verlegung nach Absprache möglich
Vorbesprechung: Mittwoch, 18.4.2012, 12:30 - 14:00 Uhr
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF EEI-DH-MIK ab 6
WF EEI-BA ab 5
WF EEI-MA-MIK ab 1
- Inhalt:
- In der Halbleitertechnologie wird eine Vielzahl von Prozessschritten zur Herstellung der Bauelemente verwendet. Aufgabe der Prozesssimulation ist die Voraussage vor allem der Geometrien und Dotierungsverteilungen dieser Bauelemente, woraus dann mithilfe der Bauelementesimulation die elektrischen Eigenschaften abgeleitet werden können. Insgesamt dient die Simulation dem besseren Verständnis der Prozesse und Bauelemente sowie der Reduktion der Entwicklungszeiten und –kosten.
In dieser zweistündigen Vorlesung werden die zur Beschreibung der einzelnen Prozessschritte verwendeten physikalischen Modelle dargestellt, wobei sowohl auf die historische Entwicklung als auch auf den aktuellsten Stand der Forschung eingegangen wird. Zur Auswertung dieser Modelle in ein- und mehrdimensionalen Simulationsprogrammen benötigte Algorithmen werden zusammengefasst. Anhand von Anwendungsbeispielen werden spezielle technologische Effekte und ihre simulationsmäßige Beschreibung diskutiert. Desweiteren werden die Grundlagen der Bauelementesimulation dargestellt. Die Vorlesung schließt mit einer Bestandsaufnahme der in der Industrie verbreitetsten Prozesssimulationsprogramme sowie einem Ausblick auf die weitere Entwicklung des Gebiets sowie seiner Anwendungen.
- Schlagwörter:
- Halbleitertechnologie Bauelemente Simulation
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Prozessintegration und Bauelementearchitekturen -
- Dozent/in:
- Lothar Frey
- Angaben:
- Vorlesung, 2 SWS, benoteter Schein, ECTS: 5, nur Fachstudium
- Termine:
- Mo, 12:15 - 13:45, Hans-Georg-Waeber-Saal
Vorverlegung Beginn von 12:30 auf 12:15 auf Bitte der Studierenden
- Studienrichtungen / Studienfächer:
- WPF ME-DH-VF11 8
WPF ME-BA-MG11 5-6
WF EEI-DH-LE 6
PF EEI-DH-MIK 6
PF EEI-BA-MIK 5-6
PF EEI-MA-MIK 1-4
WPF ME-MA-MG11 1-3
WPF NT-MA ab 1
- Inhalt:
- In dieser Vorlesung werden die physikalischen Anforderungen an integrierte Bauelemente und deren Umgebung definiert und Lösungsansätze anhand von Prozess-Sequenzen vorgestellt.
Insbesondere soll dabei dargelegt werden, wie durch die stetige Verkleinerung der Strukturen neue prozesstechnische Verfahren zur Einhaltung der an die Technologie gestellten Forderungen notwendig werden.
In einer Einleitung werden kurz die Methoden der Herstellung (vgl. Technologie integrierter Schaltungen) vorgestellt. Die für Mikroprozessoren und Logikschaltungen wichtige CMOS-Technik wird im Anschluss daran ausführlich behandelt, gefolgt von der Bipolartechnik und der BiCMOS-Technik, bei der sowohl CMOS, als auch
Bipolarschaltungen auf einem Chip integriert werden. Der nächste Vorlesungsabschnitt widmet sich den statischen und dynamischen Speichern, hier werden sowohl die wichtigsten Speicherarten (DRAM, SRAM, EPROM, Flash) vorgestellt, als auch die notwendigen Technologieschritte. Ein kurzes Kapitel befasst sich mit dem Aufbau von Leistungsbaulelementen. Die Problematik der Metallisierung sowie die Aufbau- und Verbindungstechnik, die für alle Bauelemente ähnlich ist, wird im Anschluss behandelt. Das letzte Kapitel beinhaltet Aspekte zur Ausbeute und Zuverlässigkeit von Bauelementen.
- Schlagwörter:
- Halbleitertechnologie
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UnivIS ist ein Produkt der Config eG, Buckenhof |
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