Siliziumschichten für MEMS

Herausforderung 

Bei diesem neuartigen Ansatz werden die Strukturen eines MEMS-Sensors in einem vertikalen, monolithischen Integrationsprozess lot- und drahtlos auf die Schaltkreise eines bereits gefertigten Chips aufgebracht. Im Rahmen des Projekts wurden das Design eines neuen MEMS-Bauteils sowie die erforderliche Niedertemperaturabscheidung dicker, leitfähiger, spannungsarmer Siliziumschichten (10 - 20 µm bei T < 420 °C) entwickelt.

Lösung 

Im Fokus der Forschungsarbeit stand die Entwicklung eines simulativen Verständnisses des Heißdraht-CVD-Prozesses und Anwendung bei der Abscheidung spannungsarmer, dotierter Siliziumschichten auf vorprozessierten 8"-Siliziumwafern. Neben dem großflächigen CVD-Heißdrahtprozess, der in der Lage ist, spannungsarme Schichten gleichmäßig über große Flächen (50 x 50 cm²) mit einer hohen Rate (2 nm/s) abzuscheiden, wurde die institutseigene Simulationsumgebung für Niederdruck-Beschichtungsprozesse genutzt, um optimale Schichteigenschaften zu erhalten. 

Mehrwert 

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