Lectures

Voraussetzungen

Basic knowledge of micro/nanoelectronic devices is recommened

Angestrebte Lernergebnisse

• gain understanding of the integration concepts of microelectronic devices and interconnects in CMOS,
• understand the physics and electrical characteristics of ideal CMOS devices,
• can identify the device non-idealities that result from constraints in process technology,
• know about non-ideal effects in deep-submicrometer CMOS transistors,
• understand CMOS miniaturization (scaling)
• receive an insight in the concepts of CMOS compact transistor modeling,
• understand the CMOS inverter circuit
• get an overview of volume manufacturing concepts, including yield and cost estimation

Inhalt

Comprehensive illustration of CMOS technology:

• History and Basics of IC Technology
• Process Technology I and II
• Process Modules
• MOS Capacitor
• Non-Ideal MOS Transistor
• Basics of CMOS Circuit Integration
• CMOS Device Scaling
• Metal-Silicon Contact
• Interconnects
• Design Metrics
• Special MOS Devices
• Future Directions

Anmerkung

The lecture "Fundamentals of Microelectronics" is identical to the lecture "Advanced CMOS Devices and Technology" and will be held at the same time. Only the assignment is made to another module

Voraussetzungen

Basic knowledge of micro/nanoelectronic devices is recommened

Angestrebte Lernergebnisse

• gain understanding of the integration concepts of microelectronic devices and interconnects in CMOS,
• understand the physics and electrical characteristics of ideal CMOS devices,
• can identify the device non-idealities that result from constraints in process technology,
• know about non-ideal effects in deep-submicrometer CMOS transistors,
• understand CMOS miniaturization (scaling)
• receive an insight in the concepts of CMOS compact transistor modeling,
• understand the CMOS inverter circuit
• get an overview of volume manufacturing concepts, including yield and cost estimation

Inhalt

Comprehensive illustration of CMOS technology:

• History and Basics of IC Technology
• Process Technology I and II
• Process Modules
• MOS Capacitor
• Non-Ideal MOS Transistor
• Basics of CMOS Circuit Integration
• CMOS Device Scaling
• Metal-Silicon Contact
• Interconnects
• Design Metrics
• Special MOS Devices
• Future Directions

Versuchsbeschreibung / -durchführung am Institut für Mikroelektronik Stuttgart im Sommersemester 2025

Die Versuche

1. Simulation eines CMOS-Bauelements mit Silvaco®-Tools
2. Entwicklung und Entwurf integrierter Schaltungen
3. Chip-Packaging – AVT-Versuch
4. Optische Temperatursensorik – Thermopile-Kalibrierkurve

Beschreibung

1. Vom Halbeitermaterial bis zum CMOS Bauelement.
Am Beispiel eines CMOS-Transistors sollen die Teilnehmer/innen mithilfe des Simulations-Tools Silvaco ein Verständnis über die Auswirkungen von Parametervariationen (geometrisch, Dotierung, ...) auf die grundlegenden Eigenschaften bzw. das Verhalten eines Halbleiter- Bauelementes erlangen.
(max. 12 Teilnehmer, Dauer ca. 3 V-St.).

2. Von der Idee bis zum Kunden spezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC).
Im Rahmen dieses Praktikumsversuchs sollen die Teilnehmer/innen einen kompakten Überblick über die wichtigsten Schritte (Spezifikation, Schaltungs-Entwurf, Fehlerprüfungen, Fertigung) bei der Entwicklung und Herstellung von integrierten Schaltungen anhand eines Inverters erhalten.
(max. 12 Teilnehmer, Dauer ca. 3 V-St.).

3. Vom Wafer bis zum fertigen elektronischen Bauteil.
Der Praktikumsblock befasst sich mit den wichtigsten Schritten beim Aufbau und Verpacken (Wafer rückdünnen und sägen, einkleben und Bonden der einzelnen Chips, verschließen und Kennzeichnung der Gehäuse) von Halbleiter Chips. Am praktischen Beispiel des Bond-Prozesses wird den Teilnehmer/innen die einzelnen Schritte beim Chip Bonden verdeutlicht.
(max. 4 Teilnehmer pro Gruppe, Dauer ca. 2-3 V-St.).

4. Vom elektronischen Bauteil bis zum Einsatz.
In der berührungslosen Temperaturmesstechnik können die einzelnen Sensorbauelemente
z.B. Thermopiles nicht direkt eingesetzt werden, sie müssen zuvor aufwendig kalibriert werden. Die Teilnehmer/innen werden hierbei die Kalibrierkennlinie eines Standard-Thermopiles an einem Infrarot-Messplatz vermessen / dokumentieren und ein grundlegendes Verständnis über die Einflüsse am Beispiel eines Temperatursensors auf das Messergebnis erlangen.
(max. 4 Teilnehmer pro Gruppe, Dauer ca. 3 V-St.).

Vorträge und Versuche
Die Veranstaltungen finden in deutscher Sprache statt.

Gesamtzahl der Teilnehmer

Versuch 1 + 2: 1 Gruppe ➔ 3 – 12 Teilnehmer/innen
Versuch 3 + 4: 2 Gruppen ➔ 2 – 4 Teilnehmer/innen / Gruppe
1V-St. ⇒ 45 min.

Ort

Institut für Mikroelektronik Stuttgart - IMS CHIPS, Allmandring 30a, 70569 Stuttgart
Beginn: jeweils um 14:00 Uhr
Versuche 1 – 2: Schulungsraum PC
Versuch 3: Chipmontage
Versuch 4: Opto-Messplatz

Die Termine für das Sommersemester 2025

Anmeldestart:                   03.03.2025
Anmeldeschluss:              23.05.2025

Blockseminar für das Wintersemester 25 / 26

Zeit: 8. - 10. Oktober 2025 Blockseminar
Ort: ZAQuant, Raum 1.204, Allmandring 13, 70569 Stuttgart-Vaihingen

Agenda

Mittwoch 8.10. 2025
09:00  - 1. Faszination Mikroelektronik
09:30  - 2. Vom elektronischen System zur Siliziumstruktur
12:15  -  Mittagspause
13:30  - 3. Reinraum und Wafer
15:15  - A. Hausarbeiten und Prüfungsablauf

Donnerstag 9.10.2025
08:30   - 4. Schichtabscheidung
11:00   - 5. Lithografie I
12:15   - Mittagspause
13:30  - 5. Lithografie II
15:15  - 6. Ätzprozesse
17:00  - B. Technologieführung

Freitag 10.10.2025
08:30  - 7. Anwendungen und Bauelemente
10:15  - 8. Qualität. Prozesskontrollen und Test
12:15  - Mittagspause
13:30  - 9. Aufbau und Verbindungstechnik
15:15  - C. Feedback

Direkte Anmeldung mit Studiengang / Abschluss und Matrikel Nr. ist erforderlich!
Vergabe der begrenzten Teilnehmerplätze erfolgt nach zeitlichem Eingang der Anmeldungen:
Anmeldung bei E. Futterer +49 711 21855-260 per Email an: efu@ims-chips.de

Blockseminar für das Wintersemester 25 / 26

Zeit: 8. - 10. Oktober 2025 Blockseminar
Ort: ZAQuant, Raum 1.204, Allmandring 13, 70569 Stuttgart-Vaihingen

Agenda

Mittwoch 8.10. 2025
09:00  - 1. Faszination Mikroelektronik
09:30  - 2. Vom elektronischen System zur Siliziumstruktur
12:15  -  Mittagspause
13:30  - 3. Reinraum und Wafer
15:15  - A. Hausarbeiten und Prüfungsablauf

Donnerstag 9.10.2025
08:30   - 4. Schichtabscheidung
11:00   - 5. Lithografie I
12:15   - Mittagspause
13:30  - 5. Lithografie II
15:15  - 6. Ätzprozesse
17:00  - B. Technologieführung

Freitag 10.10.2025
08:30  - 7. Anwendungen und Bauelemente
10:15  - 8. Qualität. Prozesskontrollen und Test
12:15  - Mittagspause
13:30  - 9. Aufbau und Verbindungstechnik
15:15  - C. Feedback

Direkte Anmeldung mit Studiengang / Abschluss und Matrikel Nr. ist erforderlich!
Vergabe der begrenzten Teilnehmerplätze erfolgt nach zeitlichem Eingang der Anmeldungen:
Anmeldung bei E. Futterer +49 711 21855-260 per Email an: efu@ims-chips.de

Versuchsbeschreibung / -durchführung am Institut für Mikroelektronik Stuttgart im Wintersemester 2024/25

Die Versuche

1. Simulation eines CMOS-Bauelements mit Silvaco®-Tools
2. Entwicklung und Entwurf integrierter Schaltungen
3. Chip-Packaging – AVT-Versuch
4. Optische Temperatur-Sensorik – Thermopile-Kalibrierkurve

Beschreibung

1. Vom Halbeitermaterial bis zum CMOS Bauelement.
   Am Beispiel eines CMOS-Transistors sollen die Teilnehmer/innen mithilfe des Simulations-Tools Silvaco ein Verständnis über die Auswirkungen von Parametervariationen (geometrisch, Dotierung, ...) auf die grundlegenden Eigenschaften bzw. das Verhalten eines Halbleiter- Bauelementes erlangen.
   (max. 12 Teilnehmer, Dauer ca. 3 V-St.).
2. Von der Idee bis zum Kunden spezifischen integrierten Schaltkreis (ASIC).
   Im Rahmen dieses Praktikumsversuchs sollen die Teilnehmer/innen einen kompakten Überblick über die wichtigsten Schritte (Spezifikation, Schaltungs-Entwurf, Fehlerprüfungen, Fertigung) bei der Entwicklung und Herstellung von integrierten Schaltungen anhand eines Inverters erhalten.
   (max. 12 Teilnehmer, Dauer ca. 3 V-St.).
3. Vom Wafer bis zum fertigen elektronischen Bauteil.
   Der Praktikumsblock befasst sich mit den wichtigsten Schritten beim Aufbau und Verpacken (Wafer rückdünnen und sägen, einkleben und Bonden der einzelnen Chips, verschließen und Kennzeichnung der Gehäuse) von Halbleiter Chips. Am praktischen Beispiel des Bond-Prozesses wird den Teilnehmer/innen die einzelnen Schritte beim Chip Bonden verdeutlicht.
   (max. 8 Teilnehmer, Dauer ca. 2-3 V-St.).
4. Vom elektronischen Bauteil bis zum Einsatz.
   In der berührungslosen Temperaturmesstechnik können die einzelnen Sensorbauelemente
   z.B. Thermopiles nicht direkt eingesetzt werden, sie müssen zuvor aufwendig kalibriert werden. Die Teilnehmer/innen werden hierbei die Kalibrierkennlinie eines Standard-Thermopiles an einem Infrarot-Messplatz vermessen / dokumentieren und ein grundlegendes Verständnis über die Einflüsse am Beispiel eines Temperatursensors auf das Messergebnis erlangen.
   (max. 8 Teilnehmer, Dauer ca. 3 V-St.).

Vorträge und Versuche
Die Veranstaltungen finden in deutscher Sprache statt.