Mikrosystemtechnik

PSM-X2 Prozess Plattform

PSM 1

Oberflächenmikromechanisch hergestellte Sensorstruktur aus 10-30µm dickem Polysilizium

PSM 2

Prinzipieller Aufbau eines PSM-X2 Inertial-Kombisensors. In zwei nebeneinander liegenden Kavitäten sind bewegliche Plattenelemente aus Polysilizium untergebracht.

Die Technologieplattform PSM-X2 verwendet zur Erzeugung von statischen und beweglichen Sensorstrukturen eine stressarme, 10-30µm dicke Polysiliziumschicht  (Abb. 1).  Durch Verwendung von hochauflösender Lithographie können minimale Strukturbreiten bis 0.5µm realisiert werden. Die vertikale Strukturierung erfolgt mittels eines hochpräzisen Tiefenätz-Prozesses (DRIE). Für die kapazitive Detektion von Bewegungen senkrecht zur Ebene sind in einem Abstand von 1,5 µm untenliegende Gegenelektroden implementiert. Die Bewegungsrichtung mikromechanischer Systeme ist somit nicht nur auf Bewegungen in der Ebene beschränkt, sondern es können auch sog. out-of-plane Bewegungen angeregt und detektiert werden. Additive, funktionelle Schichten erhöhen die Zuverlässigkeit und Robustheit des MEMS Elements (z.B. Anti-Stiction, Schockfestigkeit).

Im Prozess ist eine Verkapselung der Baulemente auf Wafer-Ebene integriert. Die feste Verbindung von Sensor- und Deckelwafer, das sog. Wafer-Level Packaging, wird hier durch ein Gold-Silizium Eutektikum bei rund 400°C erzeugt. Dabei sorgt der metallische Bondrahmen für eine hermetische Abdichtung, so dass der beim Verbindungsprozess eingestellte Druck über die gesamte Lebensdauer erhalten bleibt. Durch Integration einer Getterschicht kann ein Innendruck von bis zu 10-6 bar erreicht werden. Die Verwendung der neuartigen Multi Pressure WLP Technology erlaubt die Einstellung von unterschiedlichen Kavitätsinnendrücken auf Waferebene (Fig.2). Verwendung findet die PSM-X2 Plattform derzeit im Bereich der Inertialsensorik, der Mikrospiegel sowie Elektronen-optischen Ablenkeinheiten.