Der Reinraum des Fraunhofer IPMS ist mit seinem qualifizierten Team und den industrienahen Anlagen für die Forschung und Entwicklung im Bereich von MEMS und MOEMS-Bauelementen ideal aufgestellt. Neben dem tiefgreifenden Verständnis von elementaren MEMS-Fertigungsverfahren, gepaart mit moderner Anlagentechnik, sind wir der perfekte Partner für die Entwicklung von Technologien und Bauelementen.
Organische Elektronik gilt seit einigen Jahren als Schlüsselbegriff für einen neuen Typ von Anwendungen, die auf der Basis von organischen Halbleitern und weiteren einfach zu verarbeitenden Materialien realisiert werden. Typisch für diese neue Materialklasse sind Niedrigtemperaturprozesse und die großflächige Abscheidung und Strukturierung mittels verschiedenster Coating- und Druckverfahren. Die aktiven Halbleitermaterialien bestimmen dabei wesentlich die Performance des Gesamtsystems. Deshalb ist eine einfache und zuverlässige elektronische Charakterisierung dieser Halbleiter eine unabdingbare Voraussetzung nicht nur für die Materialentwicklung in den Laboratorien der organischen Chemiker, sondern auch für Prozessentwickler und Schaltungsdesigner.
Für die Materialanalyse im Bereich organischer Halbleiter stellt das Fraunhofer IPMS standardisierte Einzeltransistor-Strukturen in bottom-gate Architektur zur Verfügung. Diese Substrate für organische Feldeffekttransistoren (OFET) werden auf Silizium-Wafern mit thermischem Siliziumdioxid (SiO2) als ganzflächiges Dielektrikum und Goldelektroden in Lift-off-Technologie im Reinraum des Fraunhofer IPMS hergestellt.
Bei der Herstellung von Thermopile-Arrays pflegen wir seit über 10 Jahren eine enge Partnerschaft mit dem führenden Hersteller Heimann Sensor. Thermopile Arrays kommen gerade in Zeiten von Corona zur Detektion von abgestrahlter Körpertemperatur zum Einsatz. Dies dient, beispielsweise an Flughäfen, zur Früherkennung von infektiösen Flugreisenden.
In Kooperation werden dabei die Thermopile Arrays am IPMS iterativ weiterentwickelt und gefertigt. Die drei Partner, bestehend aus Heimann Sensor als Produktentwickler, XFAB als CMOS-Lieferant und dem IPMS als Technologiepartner für den Backendbereich, führt in einem aktuellen Projekt zu einer weiteren Verbesserung der Pixelgröße und in direkter Konsequenz bei gleichbleibender Arraygröße zu einer höheren Pixeldichte, was die Auflösung optimiert. Dabei ist das IPMS vorrangig für die Hartmaske, die Isolationsstrukturen und die Absorberstrukturen verantwortlich und übergibt diese Bauelemente zur finalen Prozessierung an Heimann Sensor zur Realisierung von Pixel-Arrays mit Auflösungen bis hin zu 120x84. Die Herstellung bestehender Bauteilgenerationen findet dabei kontinuierlich statt.
Das Fertigen von Photodioden hat am IPMS Tradition und ist über einen langen Zeitraum hinweg optimiert wurden.
Dabei haben wir stets kundenspezifische Anpassungen vorgenommen:
Dabei erreichen die Silizium-Photodioden die maximale Empfindlichkeit bei l = 0,8 bis 0,9 µm.
Die Entwicklung der Mikrospiegelarrays als programmierbare Maske für Maskenbelichtungsanlagen wird am Fraunhofer IPMS im Auftrag der Firma Micronic Mydata, Schweden durchgeführt. Neben der Weiterentwicklung der Produkte liegt der Fokus auf der Kleinserienlieferung von qualifizierten Bauelementen. Diese qualifizierten Bauelemente umfassen 1 Million Kippspiegel mit Einzelspiegelabmessungen von 16 µm × 16 µm, die Bildwiederholrate liegt bei 2 kHz. Die Bauelemente kommen in hochauflösenden Maskenschreibern der SIGMA-Serie der Firma Mycronic zum Einsatz.
Parallel zu den Lieferaktivitäten arbeitet das Fraunhofer IPMS an der Entwicklung von Spiegeltechnologien für zukünftige Anwendungen mit noch höheren Bauelementeanforderungen. Es wurden erfolgreich Waferbondtechnologien untersucht, die es ermöglichen, auch einkristallines Silizium als Aktormaterial zu verwenden. Die mechanischen Eigenschaften dieses Materials übertreffen die derzeit verwendeten Aluminiumlegierungen signifikant. Erste mit Si-Spiegeln ausgestattete Demonstratorbauelemente zeigen darüber hinaus vielversprechende Spiegelplanaritäten. Eine der größten Herausforderungen dieser neuen Technologie liegt darin, die notwendigen technologischen Prozesse zur Produktionstauglichkeit zu bringen. Hierbei sind die beachtlichen Chipabmessungen von 15 mm × 38 mm in Kombination mit den komplexen Waferbondprozessen zu berücksichtigen.
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme