Siliziumtechnologie

 

Mikroelektromechanische Systeme verlangen nach immer noch kleineren und dünneren Sensoren. Diesem Bedürfnis nach Miniaturisierung werden wir mit unserem ständig wachsenden Portfolio von siliziumbasierten MEMS-Sensoren gerecht.

Processes

Prozesse

Unsere hochmodernen Produktionsanlagen ermöglichen den Zugang zu den meisten bekannten mikromechanischen Siliziumverfahren:

  • PVD, LPCVD, PECVD, CVD
  • thermische Oxidation
  • Lithographie,
  • trockenes Ätzen (RIE, DRIE)
  • nasschemische Verfahren
  • Siebdruck
  • Lasertrimmen,
  • Wafer-Bonden und Wafer-Dicing
Quality Assurance

Qualität

Zusätzlich zur Standard-Qualitätskontrolle in der Produktion (Wafer-Sondierung, manuelle und automatische optische Inspektion, etc.) verfügt die IST AG über eine grosse Anzahl spezialisierter Analysewerkzeuge:

SEM/EDX, XRF, µCT, 3D-Lasermikroskopie sind nur einige der hauseigenen Tools, die einen schnellen Entwicklungsprozess ermöglichen.

Das Bild zeigt eine 3D-Lasermikroskopie einer Mikro-Heizplatte auf einer Membran auf SiN-Basis mit Polysilizium-Heizern, Thermopiles und einem Wärmeverteiler vor und nach dem Ausglühen.

Wir haben schon eine grosse Anzahl siliziumbasierter Projekte in enger Zusammenarbeit mit Kunden umsetzen können.

Dr. Joachim Nurnus, Project Leader New Sensor Principles
Substrat-silicon

Platintemperatursensoren und -Heizer auf Siliziumsubstrat

Aufgrund unserer langjährigen Erfahrung mit resistiven Temperatursensoren (RTDs) in Kombination mit der Silizium-Mikrobearbeitung wurde im Rahmen eines Kundenprojekts ein 150 µm dünnes Siliziumbauteil erfolgreich realisiert. Dieses Bauteil verfügt über einen Pt-basierten Heizer und einen Temperatursensor, der um ein trocken geätztes Mittelloch angeordnet ist.

Im Rahmen eines strategischen Projekts wurden unsere Produktionsanlagen erweitert, um die Deposition und Strukturierung unserer bewährten Temperatursensormaterialien wie Pt und Ni auf 150mm-Siliziumsubstraten zu ermöglichen. 

 

Silicon Flow Sensor SFS01

Siliziumbasierte Temperatursensoren (Thermopiles) und Heizer auf Siliziumsubstraten

Unser Standard-Silizium-Strömungssensor SFS01 verfügt über einen Polysilizium-Heizer in der Mitte einer 2µm dicken SiN-Membran und über zwei symmetrisch angeordnete Polysilizium-Aluminium-Thermosäulen zur Erkennung der Strömungsrichtung.

Dieser Sensorchip deckt einen weiten dynamischen Bereich und Durchflussraten ab, die über die erforderlichen Durchflussmengen hinausgehen, z.B. für die Anwendung in Atemschutzmasken. Mit einer T63 von 5 ms eignet sich der SFS01 dank seiner eindeutigen Strömungsrichtungserkennung für die Inhalations- und Exhalationsüberwachung mit nur einem einzigen Sensor.

 

Mehr
piezoresistive strain gauges

Ultradünne piezoresistive Dehnungsmessstreifen

Piezoresistive (druckresistive) Sensoren ändern ihren Widerstand durch die Einwirkung einer Kraft. Aufgrund des hohen Gauge-Faktors von Silizium haben diese piezoresistiven Silizium-Dehnungsmessstreifen, im Vergleich zu den weit verbreiteten Metall-Dehnungsmessstreifen, eine viel höhere Empfindlichkeit. Eine Produktions- und Handhabungstechnologie für nur 15 µm dünne Bauteile wurde für 200 mm Siliziumsubstrate entwickelt.


Piezoresistive Sensoren aus Silizium können sehr klein und kostengünstig hergestellt werden.

Piezoeresistive Si strain gauges

Piezoelektrische Geräte

Piezoelektrische Materialien wie AlN erzeugen eine Spannung, sobald eine mechanische Kraft angelegt wird oder sie erzeugen eine mechanische Kraft, wenn eine Spannung angelegt wird.

In Zusammenarbeit mit TrueDyne wurde eine Produktionstechnologie zur Herstellung neuartiger piezoelektrischer resonanter MEMS-Gas-Sensorchips erfolgreich optimiert. Das Bild zeigt einen MEMS-Cantilever-Chip mit Referenz-Temperatursensor und zwei piezoelektrische AlN-Cantilever mit integrierten Dünnschicht-Temperatursensoren und Heizern.

MEMS integrated packaging

MEMS Integration / Packaging

Für das Packaging der Siliziumchips stehen spezielle keramische Leiterplatten zur Verfügung, die im hauseigenen Siebdruckverfahren hergestellt werden. Dank ihrer Dickschichtkontakte können die Chips durch Löten, Hartlöten oder Schweissen elektrisch miteinander verbunden werden. Das Bild zeigt eine keramische Leiterplatte für die Integration von TrueDyne MEMS-Chips durch Löten.

Truedyne Electronic Circuit

MEMS Technologieunterstützung

Mit unserem Know-how und Partnernetzwerk unterstützen wir unsere Kunden bei der Realisierung ihrer innovativen, siliziumbasierten Sensoren mit MEMS-Technologien für Anwendungen, die jährliche Stückzahlen von einigen tausend bis zu mehreren Millionen Sensoren ermöglichen.

Beispiel rechts: TrueDyne-Elektronikschaltung mit integriertem resonantem MEMS-Cantilever zur Messung von Dichte, Viskosität und Wärmeleitfähigkeit von Prozess- und Brenngasen (inkl. Wasserstoff in Erdgas) sowie zur direkten Brennwertmessung.