Siliziumschichten für MEMS

Beschleunigungsmesser hergestellt aus mittels Heißdraht-CVD abgeschiedenen Silizium.
© Fraunhofer ISIT, Amid Kulkarni
Beschleunigungsmesser hergestellt aus mittels Heißdraht-CVD abgeschiedenen Silizium.

Herausforderung 

Bei dem neuartigen Ansatz werden die Strukturen des MEMS-Sensors in einem vertikalen, monolithischen Integrationsprozess lot- und drahtlos auf den Schaltkreisen eines bereits gefertigten Chips aufgebracht. Das Design einer neuen MEMS-Baugruppe sowie die dafür notwendigen Niedrigtemperatur-Abscheidung dicker, leitfähiger, spannungsarmer Siliziumschichten (10 - 20 µm bei T < 420 °C) wurden entwickelt.

Lösung 

Erarbeitung eines simulativen Verständnisses des Heißdraht-CVD Prozesses und Umsetzung in die Abscheidung von spannungsarmer, dotierten Siliziumschichten auf vorprozessierte 8" Siliziumwafer. Neben dem großflächigen CVD-Heißdrahtprozess, der spannungsarme Schichten mit hoher Rate (2 nm/s) homogen auf große Flächen (50 x 50 cm²) abscheiden kann, wurde die institutseigene Simulationsumgebung für Nierderdruckbeschichtungsverfahren verwendet, um eine optimale Schichteigenschaften zu erhalten. 

Mehrwert 

Die Simulation liefert in Abhängigkeit des Silan- und Wasserstoffflusses die am Heißdraht erzeugten Spezies (H, SiH2, SiH3, Si2H2) sowie deren Einfluss auf die Schichtbildung. Hiermit konnten die wichtigsten Prozessparmeter indentifiziert und bei der Schichthestellung umgesetzt werden. Die Technologie soll zukünftig mit Industriepartnern optimiert und in die Anwendung gebracht werden.

Förderhinweis

Gefördert im Rahmen der Internen Programme der Fraunhofer-Gesellschaft