Oberflächen-Mikromechanik

Bearbeitung der Oberfläche

Oberflächenmikrobearbeitung ist die Herstellung mikromechanischer Strukturen durch Abscheidung und Ätzen dünner Struktur- und Opferschichten. Somit können einfache Mikrostrukturen wie Balken oder Membranen sowie komplexe Strukturen wie z.B. Verbindungen eingekapselter Resonatoren auf einem Siliziumsubstrat hergestellt werden. Eine Verarbeitungssequenz unter Verwendung von Polysilizium als Mikrostrukturmaterial und Siliziumdioxid als Opferschicht ist ein wesentlicher Bestandteil dieses Verfahrens.

Die Hauptmerkmale der Oberflächenmikrobearbeitung sind die kleinen Strukturabmessungen und die Möglichkeit, Mikromechanik und Mikroelektronik auf demselben Chip zu integrieren. Durch die Verwendung einer VLSI-kompatiblen Batch Verarbeitung kann eine kostengünstige Herstellung von Mikrostrukturen für Anwendungen mit hohem Volumen erreicht werden.

Technology

Es gibt drei besondere Herausforderungen bei der Herstellung von Mikrostrukturen unter Verwendung von Oberflächen-Mikrobearbeitung:

  • Kontrolle der Spannung und des Spannungsgradienten in der Strukturschicht, um ein Biegen oder Knicken der freigesetzten Mikrostruktur zu vermeiden
  • Hohe Selektivität des Opferschichtätzmediums für funktionelle Schichten und
  • Vermeidung des Anhaftens der freigesetzten Mikrostruktur am Substrat

CVD- und thermische Siliziumoxide werden als Opferschicht verwendet, die mit Flusssäure mit hoher Selektivität gegenüber dem Silizium geätzt werden. Nach dem Nassätzen der Opferschicht bewirkt das Spülen und Trocknen der Mikrostrukturen jedoch, dass die Strukturen heruntergezogen werden und durch Kapillarkräfte am Substrat haften bleiben. Dies zu verhindern ist ein durch Oberflächenmodifikation und die Wahl des richtigen Prozesses lösbare Aufgabe.

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