Technologieplattform für die Herstellung von MEMS aus Siliziumcarbid am Beispiel eines Drucksensors

Beschreibung

In der Automobil-, Energie- und Industrietechnik gibt es eine ganze Reihe von Anwendungen für Mikrosysteme in heißen und aggressiven Umgebungen, die erhöhte Anforderungen an die verwendbaren Konzepte und Materialien stellen. Siliziumcarbid (SiC) ist als alternative Materialbasis im Vergleich zu Silizium thermisch, elektrisch sowie mechanisch stabiler und zeichnet sich zudem durch eine hohe Medienbeständigkeit aus. Der erste Teil dieser Arbeit umfasst die Entwicklung von polykristallinem SiC als Materialsystem zur Anwendung in oberflächenmikromechanischen Sensoren und den zugehörigen Fertigungstechnologien. Zum einen wurden Verfahren zur Herstellung von leitfähigen polykristallinen SiC-Dünnschichten aus der Gasphase untersucht und evaluiert. Zum anderen wurde ein fluorbasiertes, plasmaunterstütztes Trockenätzverfahren zur Strukturierung von SiC entwickelt, das auf zyklisch alternierenden Prozessgasen basiert und die Erzeugung tiefer Gräben mit steilen Kanten erlaubt. Zur Herstellung von freistehenden SiC-Strukturen diente eine neue hochselektive Opferschichttechnologie, die auf einer vergrabenen Schicht aus Silizium- Germanium basiert. Darüber hinaus erfolgte die Untersuchung unterschiedlicher Metallisierungen zur temperaturstabilen ohmschen Kontaktierung. Im zweiten Teil wurde ein Konzept für einen robusten Drucksensor entwickelt und mittels einer FEM-Simulation ausgelegt. Die Fertigung des Drucksensors erfolgte mit den im ersten Teil dieser Arbeit beschriebenen Technologien.

Autor*in

Nils Rasmus Behnel

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