MEMS

Was sind MEMS?

MEMS ist eine Abkürzung für Micro-Electro-Mechanical Systems, ein allgemeiner Begriff für Systeme, die eine 3-dimensionale Mikrostruktur zur Verarbeitung verschiedener Ein-/Ausgangssignale aufweisen.
Es handelt sich hier um Bauteile mit hoher Wertschöpfung, die mikromechanische Komponenten, elektronische Schaltungen, Sensoren und Aktoren auf einem einzigen Substrat mit Hilfe der Mikrofabrikationstechnologie integrieren.

Verfahren der MEMS Fertigung

Die MEMS Fertigung basiert auf einem allgemeinen Halbleiter-Fertigungsablauf, der Abscheidung, Fotolithografie und Ätzen umfasst.

[wesentliches Verfahren der MEMS Fertigung]

Einige der Schlüsseltechnologien in der MEMS Fertigung werden im Folgenden vorgestellt.

Wafer

SOI Wafer

SOI ist eine Abkürzung für Silizium-on-Insulator. Es ist ein Silizium-Wafer, bei dem eine Silizium-Einkristallschicht auf einer Oxidschicht gebildet wird.Diese Technologie wird häufig in Leistungsgeräten und MEMS eingesetzt. In MEMS kann die Oxidschicht als Isolationsschicht für das Ätzen von Silizium verwendet werden, wodurch es möglich ist, komplexe 3-dimensionale Strukturen zu bilden.

[SOI Wafer]

TAIKO Grinding (TAIKO ist ein Warenzeichen der Disco Corp.)

TAIKO Grinding ist ein Dünnschleifen von Wafern entwickelt von Disco Corp., bei dem nur der innere Teil geschliffen wird und der äußere Rand des Wafers intakt bleibt.

[TAIKO Grinding] / [geschliffener Wafer mittels TAIKO-Grinding]

Das TAIKO-Grinding bietet mehrere Vorteile gegenüber der normalen Methode, wie z. B. geringeres Wafer-Ausbeulen, höhere Wafer-Festigkeit, einfachere Handhabung und verbesserte Konsistenz mit anderen Prozessen.

Wafer-Bonden / Prozess des Anbringens wärmelösbarer Folie

Trägerwafer und wärmelösbare Folie erleichtern die Fertigung des Waferdünnens.

[Beispiel Wafer-Bonden (Prozess des Waferdünnens)]

Wafer-Bonden

Das Wafer-Bonden lässt sich in zwei Arten unterteilen: das direkte Bonden und das Bonden mit Zwischenschichten.

[Wafer-Bonden]
[Bonden mit Zwischenschichten]

Beim direkten Bonden werden die Wafer durch Wärmebehandlung ohne Verwendung von Klebstoffen mit intermolekularer Kraft miteinander verbunden, wie z.B. bei der Herstellung von SOI-Wafern.
Das Bonden mit Zwischenschichten ist ein Verfahren, um Wafer mittels Klebstoff miteinander zu verbinden.

Ätzen

isotropes und anisotropes Ätzen

Die Technik des Ätzens mit Ionen und anderen Partikeln, die aus einem Plasma im Niedrigvakuum entladen werden, wird als reaktives Ionenätzen bezeichnet.
In einem Plasma, das aus einer Mischung von geladenen Ionen und neutralen Radikalen besteht, werden zwei Ätzvorgänge durchgeführt, isotropes Ätzen durch Radikale und anisotropes Ätzen durch Ionen.

[Reaktives Ionen-Ätzen]

Silizium-Tiefen-Ätzen

Die gebräuchlichste Silizium-Tiefenätztechnik ist das Bosch-Verfahren, das die Vorteile des anisotropen und isotropen Ätzens kombiniert.

[Bosch-Prozess]
[Ätzen von schmalen Gräben]

Durch Wiederholung des Silizium-Ätzens ist eine vertikale Ätzung möglich ⇒ Polymerabscheidung ⇒ Entfernung der Polymerschicht am Grabenboden
Die Unebenheiten an den Seitenwänden haben Ähnlichkeit mit schmalen Gräben.

Abscheidung

Atomlagenabscheidung

[Überblick der Ablaufschritte der Atomlagenabscheidung]

ALD (Atomic Layer Deposition) ist ein Verfahren zur Dünnschichtabscheidung, bei dem Chemikalien, sogenannte Präkursoren, nacheinander eingebracht werden, um durch Oberflächenreaktion mit dem Substrat atomare Schichten aufzubauen.
Diese Methode ermöglicht eine Schichtdickenkontrolle im Nanobereich; sogar in Strukturen mit Gräben oder Kontaktlöchern kann mit geeigneten Maßnahmen eine Abscheidung der Hohlräume sichergestellt werden. Diese Methode dient der Herstellung gleichmäßiger Schichten in der MEMS-Bearbeitung.

[ALD Filmabscheidung]

ROHMs Wafer-Herstellungsverfahren für piezoelektrische Dünnschicht-MEMS bietet umfassende Unterstützung vom Prototyping und der Entwicklung bis zur Massenproduktion. Die Realisierung kompakter, energiesparender und leistungsstarker Produkte steht im Vordergrund und wird kombiniert mit ROHMs Dünnfilm-Piezo- und LSI-Mikrofabrikationstechnologien.

> Wafer-Herstellungsverfahren für piezoelektrische Dünnschicht-MEMS

Die nächste Seite enthält eine kurze Zusammenfassung der MEMS-bezogenen Terminologie..