Mikrosystemtechnik

Glastechnologien

Abbildung 2: Durch Einstellen eines definierten Innendrucks kann das Glas komplett abgeformt, teileweise eingezogen oder aber auch ausgeblasen werden. Durch weiteres Polieren der Rückseiten können die Wafer gegebenenfalls weiter bearbeitet werden

Am Fraunhofer ISIT wurde ein Prozess entwickelt, der auf der heiß viskosen Abformung von Glas beruht. Mit Hilfe dieses Prozesses ist es möglich, Glaswafer mit hohen Aspektverhältnissen auf Waferebene so zu strukturieren, dass die guten optischen Eigenschaften erhalten bleiben. Dafür müssen Gläser verwendet werden, deren Erweichungstemperatur deutlich unter der von Silizium liegt. Dabei wird ein strukturierter Siliziumwafer als sogenannte Urform gewählt. Das hat den Vorteil, dass hier die standardisierten Verfahren zum Strukturieren von Silizium in einem Reinraum genutzt werden können. Die eingebrachten Strukturen bzw. Kavitäten entsprechen später den abgeformten Bereichen im Glas. Der geätzte Siliziumwafer wird dann mit einem Glaswafer anodisch gebondet (Abbildung 1). Dabei kann ein definierter Druck innerhalb der Kavitäten eingeschlossen werden. Dieser ist später dafür maßgeblich, ob das Glas in die Strukturen gezogen oder aber ausgeblasen wird. Bei der Verwendung von Boroflaot® Glas wird dann das Waferpaar bei Temperaturen zwischen 600 und 850 °C in einem geeignetem Ofen getempert bzw. erwärmt. Wenn in den Kavitäten ein relativer Unterdruck eingeschlossen ist und die Temperung unter atmosphärischem Druck erfolgt, wird das Glas in die Kavitäten gedrückt, bis diese komplett gefüllt sind. Wenn beispielweise ein Druck von 850 mBar beim Bonden eingeschlossen wird und die Temperung unter Vakuum erfolgt dann wird das Glas aus den Kavitäten herausgedrückt. Je nach Anwendung kann das Glas nun durch Schleifen und Polieren weiterbearbeitet werden. Das Entfernen des Siliziumwafers erfolgt abschließend nasschemisch. In Abbildung 2 sind die verschiedenen Möglichkeiten der heiß viskosen Abformung dargestellt. Basierend auf diesem Ansatz erfolgt die Entwicklung neuer Herstellungstechnologien am Fraunhofer ISIT.