MEMS-Herstellungstechnologien

Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme

Ausgelenkter Translationspiegel für Spektroskopie
Ausgelenkter Translationspiegel für Spektroskopie.

Bulk- und Oberflächenmikromechanik

Das Ziel der Bulkmikromechanik ist die Herstellung von isolierten und beweglichen dreidimensionalen Strukturen im Siliziumsubstrat. Derartige Grundstrukturen für mikromechanische Systeme wie Sensoren und Aktoren sind beispielsweise Gräben, Gruben, Stege oder Membranen. Ein technologischer Schwerpunkt der Bulkmikromechanik besteht in der Strukturierung von Silizium mit Plasmaätzverfahren und nasschemischen Ätzverfahren, die zur Realisierung von Gräben und tiefen Gruben dienen. Das Fraunhofer IPMS verfügt auf diesem Gebiet über umfangreiche Erfahrungen und moderne Anlagentechnik zur Herstellung von Gräben mit Plasmaätzverfahren. Die technologische Kompetenz im Bereich der Bulkmikromechanik wird im Fraunhofer IPMS schwerpunktmäßig zur Entwicklung und Herstellung von MEMS-Scannern und Drucksensoren eingesetzt.

Während in der Bulkmikromechanik Strukturen im Siliziumsubstrat genutzt werden, erzeugt man in der Oberflächenmikromechanik Strukturen auf dem Siliziumsubstrat, wobei häufig Substrate mit vorgefertigten CMOS-Schaltungen zum Einsatz kommen. Dadurch ist es möglich, Sensoren oder Aktoren monolithisch mit einer Ansteuerelektronik zu integrieren. Durch die Nutzung von Opferschichttechnologien werden bewegliche Strukturen auf CMOS-Wafern hergestellt. Die später beweglichen Elemente (Federelemente, Spiegel) werden in Dünnschichttechnik auf der Opferschicht, die wiederum auf dem Interface zur CMOS-Backplane aufgebracht ist, abgeschieden und strukturiert. Am Ende des Prozesses werden diese Strukturen durch isotrope Ätzverfahren der Opferschicht freigelegt und sind damit beweglich. In aktuellen Projekten im Fraunhofer IPMS werden die bisher eingesetzten organischen Opferschichten (Polymere, Lacke) durch anorganische Opferschichten (z. B. SiO2 oder a-Si) ersetzt. Damit werden in den Opferschichttechnologien verstärkt technologische Standardschritte eingesetzt, wodurch stabilere Prozesse entstehen und komplexere Strukturen möglich werden.