Slide 1Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Grundlagen Grundlagen Mikro- und NanosystemeMikro- und Nanosysteme

Mikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und MedizinMikro- und Nanosysteme in der Umwelt, Biologie und Medizin

Mikrofabrikation - EinführungMikrofabrikation - Einführung

Dr. Marc R. DusseillerDr. Marc R. Dusseiller

Slide 2Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Geschichtliche HintergründeGeschichtliche Hintergründeder Mikrofabrikationder Mikrofabrikation

Ursprung der PhotolithographieUrsprung der PhotolithographieTechnologische EntwicklungTechnologische Entwicklung

MiniaturisierungMiniaturisierung

Slide 3Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Geschichte der PhotolithographieGeschichte der Photolithographie

LithographieLithographie (v. (v. altgriechaltgriech..: λίθος : λίθος lithoslithos, „Stein“ und γράφειν , „Stein“ und γράφειν grapheingraphein, „schreiben“) , „schreiben“)

1796 Lithographie erfunden von 1796 Lithographie erfunden von Johann Alois SenefelderJohann Alois Senefelder

1826 “Heliographie” erfunden von Joseph Nicéphore Niépce

Heliographie – Sonnenschreiben

Lichtempfindlicher Asphalt

Auf Glas- oder Zinnplatte

Slide 4Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Von der Photographie zur PhotolithographieVon der Photographie zur Photolithographie

1826 1826 Niépce macht die erste Kopie eines Kupferstichs von macht die erste Kopie eines Kupferstichs von Cardinal d’AmboiseCardinal d’Amboise

Erste Anwendung. Einmaliger Strukturtransfer durch Camera Erste Anwendung. Einmaliger Strukturtransfer durch Camera Obscura, Belichtung und chemischem ÄtzenObscura, Belichtung und chemischem Ätzen

Auflösung 0.5 – 1 mm !!!Auflösung 0.5 – 1 mm !!!

1839 Daguerre, Weiterentwicklung und wiss. Anerkennung 1839 Daguerre, Weiterentwicklung und wiss. Anerkennung der Photographie, versilberte Kupferplatten, unikateder Photographie, versilberte Kupferplatten, unikate

Gleichzeitig auch Talbot, Wedgwood und andere arbeiten mit Gleichzeitig auch Talbot, Wedgwood und andere arbeiten mit lichtempfindlichen Silbersalzen auf Papier und Leder. lichtempfindlichen Silbersalzen auf Papier und Leder. Photogenetische Zeichnungen. Negativ-Positiv. Photogenetische Zeichnungen. Negativ-Positiv. VervielfältigungenVervielfältigungen

1855 Abel Niepce und Lemaître entwickeln die Heliagravuren1855 Abel Niepce und Lemaître entwickeln die Heliagravuren

100 Jahre später werden erste elektrische Schaltkreise in 100 Jahre später werden erste elektrische Schaltkreise in Kupfer so transferiert und geätztKupfer so transferiert und geätzt

1957 erste Planare Transistoren1957 erste Planare Transistoren

1958 erste Integrierte Schaltkreise (ICs)1958 erste Integrierte Schaltkreise (ICs)

1962 erster piezo-mechanische Elemente auf Siliziumchips1962 erster piezo-mechanische Elemente auf Siliziumchips

Camera Obscura

D'Amboise in Kupfer

Slide 5Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Elektronische RechenmaschinenElektronische Rechenmaschinen

ENIAC (Electronic Numerical Integrator and Calculator) 1946

Slide 6Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Geschichte der MikrotechnikGeschichte der Mikrotechnik

Ursprung und Treibkraft Ursprung und Treibkraft Mikroelektronik & Mikroelektronik & HalbleitertechnikHalbleitertechnik

Erster Transistor, 1947Erster Transistor, 1947

Integrierter Schaltkreis, 1961Integrierter Schaltkreis, 1961

Slide 7Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Technologische EntwicklungTechnologische EntwicklungMiniaturisierungMiniaturisierung

Slide 8Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

““Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.”Any sufficiently advanced technology is indistinguishable from magic.”

Arthur C. ClarkeArthur C. Clarke, , "Profiles of The Future", 1961 (Clarke's third law)"Profiles of The Future", 1961 (Clarke's third law)

British science fiction author, inventor & futurist (1917 - )British science fiction author, inventor & futurist (1917 - )

Slide 9Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Moore‘s LawMoore‘s Law

Moore‘s Law besagt, dass die Anzahl Moore‘s Law besagt, dass die Anzahl billig plazierbarer Transistoren auf billig plazierbarer Transistoren auf einem Prozessor sich alle 2 Jahre einem Prozessor sich alle 2 Jahre verdoppelt. D.h. es gibt eine verdoppelt. D.h. es gibt eine exponentielle Entwicklung.exponentielle Entwicklung.

Moore‘s Law wurde angewandt auf die Moore‘s Law wurde angewandt auf die Transistoren in einem Prozessor. Transistoren in einem Prozessor. Galt aber schon länger.Galt aber schon länger.

Neue Paradigmen führen zur Neue Paradigmen führen zur weiterentwicklung und weiterentwicklung und Beschleunigung des Beschleunigung des technologischen Fortschrittstechnologischen Fortschritts

Die nächsten Paradigmen sollten bald Die nächsten Paradigmen sollten bald kommen, damit dieser Trend kommen, damit dieser Trend weitergeht.weitergeht.

Slide 10Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Lineare Skala und Logarithmische SkalaLineare Skala und Logarithmische Skala

Slide 11Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Moore‘s Law and beyond?Moore‘s Law and beyond?

Slide 12Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Makro - Mikro - NanoMakro - Mikro - Nano

Slide 13Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Miniaturisierung BioMed SystemenMiniaturisierung BioMed Systemen

Slide 14Mikrosysteme – Geschichtliche Entwicklung

Miniaturisierung BioMed SystemenMiniaturisierung BioMed Systemen

Weniger Energie - BetriebWeniger Energie - Betrieb

Weniger Resourcen - HerstellungWeniger Resourcen - Herstellung

Tiefere KostenTiefere KostenDisposable – Ein-Weg AnwendungenDisposable – Ein-Weg Anwendungen

Kleinere AnalytmengenKleinere Analytmengen

Vielzahl an ExperimentenVielzahl an Experimenten

Vorteilhaftes SkalierverhaltenVorteilhaftes Skalierverhalten

Minimal InvasivMinimal Invasiv

Vielen kleine Blöcke führen zu Vielen kleine Blöcke führen zu komplexeren Systemen mit komplexeren Systemen mit emergenten Eigenschaftenemergenten Eigenschaften