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Prozesse und Verfahren<br />
Prozesse und Verfahren<br />

Prozesse und Verfahren

Die Verwendung von innovativen Werkstoffen wie Polymeren, Keramiken, Gläsern oder Nanopulvern in Kombination mit Silizium erfordert den Einsatz von speziell entwickelten Herstellungsverfahren. In der Mikrotechnik kommen neben den auf Silizium basierenden Prozessen der Mikrochipherstellung auch völlig neu entwickelte Verfahren zum Einsatz.

Oberflächen-Mikromechanik

In der Oberflächen-Mikromechanik werden Komponenten schichtweise aufgebaut. Durch wiederholtes Abscheiden und fotolithographisches Strukturieren unterschiedlicher Materialien werden dreidimensionale Bauteile realisiert. Die aufgebrachten Schichten dienen als mechanische oder elektrische Funktionsschicht, Passivierung oder elektrische Kontaktierung. Zum Einsatz kommen unterschiedliche Materialen wie Silizium, Siliziumverbindungen, Metalle, Verbindungshalbleiter, Polymere, Keramiken und Gläser.
Typische Vertreter für Bauteile, die mit diesem Verfahren hergestellt werden, sind Drucksensoren, Ultraschallwandler oder Mikrofone.

Volumen-Mikromechanik

In der Volumen-Mikromechanik werden ätzende Lösungen verwendet, um dreidimensionale Strukturen aus monokristallinem Wafermaterial heraus zu ätzen. Die Oberfläche der zu fertigenden Struktur wird dabei durch eine Siliziumoxid oder -nitrid-Schicht geschützt, während das umgebende, „störende“ Silizium nasschemisch entfernt wird. Mit diesem Verfahren lassen sich Kanalsubstrate, chemische Mikroreaktoren oder Öffnungen für elektrische Durchführungen herstellen. Eine Vielzahl von Sensoren wird durch eine Kombination aus Oberflächen- und Volumen-Mikromechanik erzeugt. Dazu gehören spezielle Druck- und Strömungssensoren.

DRIE - Deep Reaktiv Ion Etching (DRIE)

Das Deep Reaktiv Ion Etching (DRIE), ein so genanntes trockenchemisches Ätzverfahren für Siliziumwafer, ist einer der zentralen Prozesse der Mikrotechnik und wurde von der Firma Bosch in den 1990er Jahren entwickelt. Durch den Beschuss einer Oberfläche mit reaktiven Ionen wird Material herausgelöst und so in die Tiefe geätzt. Da das Verfahren unabhängig von der Kristallstruktur des Siliziums funktioniert, ist jede beliebige Form der Ätzfläche denkbar. Der DRIE-Prozess wird oft als Alternative zur nasschemischen Ätzung in der Volumenmikromechanik verwendet.

Mikrogalvanik

Wie in der klassischen Galvanik werden auch in der Mikrogalvanik Oberflächen durch elektrolytische Abscheidung von Metallen veredelt. Ein typisches Beispiel ist die Aufdickung von Kontaktpads oder Leiterbahnen. Weitaus herausfordernder und bedeutender ist aber die Herstellung von metallischen Funktionselementen durch galvanisches Verfüllen von Mikroformen. Die Mikroformen werden fotolithographisch aus Polymeren hergestellt. Laterale Strukturgrößen von wenigen Mikrometern bis hin zu einigen Zentimetern sind möglich. Vertikal sind Metalldicken von einigen 100 Nanometern bis hin zu etwa 100 Mikrometern realisierbar.
Mikrogalvanisch werden Schalter, Relais, Spulen, Interdigitalstrukturen, Antennen und Biegebalken hergestellt.

Aufbau- und Verbindungstechnik

Der Begriff „Aufbau- und Verbindungstechnik“ (AVT) fasst alle Technologien zusammen, die benötigt werden, um Mikrokomponenten in einem System zu vereinen. Die AVT umfasst im Einzelnen:

  • Vereinzelung von Wafern zu Chips (Sägen, Laser Dicing)
  • Montage von Chips in Gehäusen (Kleben)
  • Elektrisches Kontaktieren der Bauteile (Drahtbonden, Flip Chip)
  • Herstellung und Bestückung von Substraten (zum Beispiel SMD)

Mikrospritzguss

Das Mikrospritzgießen ist die Umsetzung des klassischen Spritzgusses im Mikrobereich. Es dient der kostengünstigen Herstellung von dreidimensionalen Metallstrukturen mit hoher Genauigkeit. Als Spritzgussmaterial finden vor allem metallische Pulver aus dem Nano- und Mikrobereich Verwendung. Gemischt mit speziell entwickelten Bindersystemen werden diese in Mikroformen gepresst, entformt und gesintert.

Gassensitive Schichten

Gassensoren übernehmen viele verschiedene Aufgaben in der Prozess- und Qualitätskontrolle. Dies gilt vor allem für die Automobilindustrie, die Sicherheits-, Gebäudebetriebs- und Umwelttechnik. Die Mikrotechnik ermöglicht die kostengünstige Herstellung von Dünnschichtgassensoren als Massenprodukt. Zur Anwendung kommen verschiedene gassensitive Materialien, die aus der Gasphase abgeschieden oder in Form von Tinten oder Pasten verdruckt werden.