Die Arbeit beschreibt die Entwicklung und Evaluierung einer Technologieplattform für die Herstellung von oberflächennahen Mikrostrukturen mit hohen Aspektverhältnissen. Grundlage dieser Technologieplattform stellt ein neuartiges Konzept zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung beweglicher Elemente mittels spezieller Träger dar, deren typische Breite unterhalb eines Mikrometers liegt. Basierend hierauf werden drei unterschiedliche Prozessabläufe zur Herstellung der Mikrostrukturen, auch als Air gap Insulated Microstructures (AIM) bezeichnet, vorgestellt. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt dabei auf der mehrschichtigen Trägervariante mit Isolationsebene und Leitungsebene. Verschiedene Schichtkombinationen, bestehend aus Siliziumnitrid, Siliziumdioxid und Aluminium, sind in ihrem mechanischen, thermischen und Langzeitverhalten charakterisiert und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit für die Träger bewertet. Für die Strukturierung der Siliziumelemente wird ein Verfahren basierend auf einem CF-Polymer als Passivierungsschicht beschrieben. Neben verschiedenen Ausfallmechanismen für die Passivierung werden gezielte Optimierungen der Abscheide- und Ätzprozesse erläutert sowie deren Resultate dargestellt. Für die vollständige Trennung von Substrat und seismischer Masse ist eine isotrope, vom Aspektverhältnis nahezu unabhängige Siliziumstrukturierung nötig. Entsprechende Betrachtungen und Untersuchungen hierzu, unter Verwendung der Reaktionsgase SF6 und O2, stellen den Abschluss der Untersuchungen zur Prozessentwicklung dar. Um die Leistungsfähigkeit der Technologieplattform zu demonstrieren, erfolgt die Herstellung verschiedener Sensoren und Aktoren. Die Charakterisierung dieser Elemente in ihrem mechanischen, thermischen und Langzeitverhalten stellt den Abschluss dieser Arbeit dar.

Die Arbeit beschreibt die Entwicklung und Evaluierung einer Technologieplattform für die Herstellung von oberflächennahen Mikrostrukturen mit hohen Aspektverhältnissen. Grundlage dieser Technologieplattform stellt ein neuartiges Konzept zur mechanischen und elektrischen Kontaktierung beweglicher Elemente mittels spezieller Träger dar, deren typische Breite unterhalb eines Mikrometers liegt. Basierend hierauf werden drei unterschiedliche Prozessabläufe zur Herstellung der Mikrostrukturen, auch als Air gap Insulated Microstructures (AIM) bezeichnet, vorgestellt. Der Schwerpunkt dieser Arbeit liegt dabei auf der mehrschichtigen Trägervariante mit Isolationsebene und Leitungsebene. Verschiedene Schichtkombinationen, bestehend aus Siliziumnitrid, Siliziumdioxid und Aluminium, sind in ihrem mechanischen, thermischen und Langzeitverhalten charakterisiert und im Hinblick auf ihre Anwendbarkeit für die Träger bewertet. Für die Strukturierung der Siliziumelemente wird ein Verfahren basierend auf einem CF-Polymer als Passivierungsschicht beschrieben. Neben verschiedenen Ausfallmechanismen für die Passivierung werden gezielte Optimierungen der Abscheide- und Ätzprozesse erläutert sowie deren Resultate dargestellt. Für die vollständige Trennung von Substrat und seismischer Masse ist eine isotrope, vom Aspektverhältnis nahezu unabhängige Siliziumstrukturierung nötig. Entsprechende Betrachtungen und Untersuchungen hierzu, unter Verwendung der Reaktionsgase SF6 und O2, stellen den Abschluss der Untersuchungen zur Prozessentwicklung dar. Um die Leistungsfähigkeit der Technologieplattform zu demonstrieren, erfolgt die Herstellung verschiedener Sensoren und Aktoren. Die Charakterisierung dieser Elemente in ihrem mechanischen, thermischen und Langzeitverhalten stellt den Abschluss dieser Arbeit dar.

In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Verfahren zur Dünnschichtverkappung von oberflächennahen Mikrostrukturen vorgestellt. Ausgehend von den speziellen Anforderungen an die Verkappung oberflächennaher Mikrostrukturen, insbesondere von Strukturen mit hohem Aspektverhältnis, wurden die Verwendung eines Fluor-Kohlenstoff-Polymers als Opferschichtmaterial und die Eignung unterschiedlicher Schichtstapel zur Realisierung der Dünnschichtkappe untersucht. Die resultierende Technologie ermöglicht eine durchgehend trockenchemische Prozessierung. Für die Abschätzung der notwendigen Schichtdicken und den geometrischen Entwurf der Kappenstrukturen, wurden auf Basis der Plattentheorie analytische und numerische Modelle erstellt. Verschiedene Materialkombinationen bestehend aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid und Aluminium wurden hinsichtlich ihrer mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften untersucht und bewertet. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Entwicklung und Optimierung der Opferschichtprozesse, sowie deren Integration in die Gesamttechnologie. Die Eignung der plasmagestützten Prozesse zur Abscheidung und Strukturierung des Opferpolymers wurde durch die Fertigung von verkapselten Beschleunigungssensoren nachgewiesen. Ein ausreichender hermetischer Verschluss der Dünnschichtkappe konnte durch die Messung der viskosen Dämpfung an Feder-Masse-Schwingern bestätigt werden.

In der vorliegenden Arbeit wird ein neues Verfahren zur Dünnschichtverkappung von oberflächennahen Mikrostrukturen vorgestellt. Ausgehend von den speziellen Anforderungen an die Verkappung oberflächennaher Mikrostrukturen, insbesondere von Strukturen mit hohem Aspektverhältnis, wurden die Verwendung eines Fluor-Kohlenstoff-Polymers als Opferschichtmaterial und die Eignung unterschiedlicher Schichtstapel zur Realisierung der Dünnschichtkappe untersucht. Die resultierende Technologie ermöglicht eine durchgehend trockenchemische Prozessierung. Für die Abschätzung der notwendigen Schichtdicken und den geometrischen Entwurf der Kappenstrukturen, wurden auf Basis der Plattentheorie analytische und numerische Modelle erstellt. Verschiedene Materialkombinationen bestehend aus Siliziumoxid, Siliziumnitrid und Aluminium wurden hinsichtlich ihrer mechanischen und thermomechanischen Eigenschaften untersucht und bewertet. Ein weiterer Schwerpunkt lag auf der Entwicklung und Optimierung der Opferschichtprozesse, sowie deren Integration in die Gesamttechnologie. Die Eignung der plasmagestützten Prozesse zur Abscheidung und Strukturierung des Opferpolymers wurde durch die Fertigung von verkapselten Beschleunigungssensoren nachgewiesen. Ein ausreichender hermetischer Verschluss der Dünnschichtkappe konnte durch die Messung der viskosen Dämpfung an Feder-Masse-Schwingern bestätigt werden.