Im Rahmen der vorliegenden Arbeit wurden die technologischen Ansätze zur Erzeugung von Mikro-Kavitäten als Grundlage zur Entwicklung und Erprobung neuer Konzepte der MEMS-basierten Aktoren und Sensoren erfolgreich eingesetzt.
Im Verlauf der Integration eines IR-Emitters wurde der SON-Prozess weiterentwickelt, um eine hohe und homogene Verteilung der Dotierstoffe innerhalb der SON-Membran zu erreichen. Dabei wurde ein technologischer Ablauf entwickelt, welcher die genannten Randbedingungen erfüllt und darüber hinaus eine optimierte Herstellung anbietet, indem die zeitaufwändige Formierung der Kavität in einem Batch- anstatt eines RTP-Ofens erfolgt.
Die Opferschichttechnik wurde bei der Integration von beiden vorgestellten Bauelementen eingesetzt und mit Rücksicht auf die einzelnen Randbedingungen angepasst. So konnte z. B. eine Kavität mit einer Höhe von 700 nm zur Abdeckung von IR-Emitter hergestellt werden, wodurch die thermische Isolation verbessert wurde. Im Konzept des druckempfindlichen Feldeffekttransistors wurde eine Opferschicht mit einer Dicke von 70 nm verwendet, um die Größe der Gate-Kapazität so anzupassen, dass der hergestellte Transistor steuerbar und druckempfindlich ist. Somit konnten die Flexibilität und das Potenzial der beiden Prozessknotenpunkte verdeutlicht werden.:Symbolverzeichnis
Abkürzungsverzeichnis
1 Einleitung
1.1 Einführung zum Thema
1.2 Technologien zur Herstellung von Mikro-Kavitäten für MEMS
1.2.1 Silicon-On-Nothing Technologie
1.2.2 Opferschichttechnik
2 Das neue Konzept einer breitbandigen Infrarotquelle
2.1 Grundlegende Ideen der Infrarot-Sensorik
2.1.1 Wechselwirkung von Infrarotstrahlung mit CO2-Gas
2.1.2 Prinzipielle Funktionsweise eines IR-Emitters
2.1.3 CMOS-kompatible Materialien und Integrationsmöglichkeiten eines IR-Emitters
2.1.4 Das neue Konzept eines Infrarot-Emitter-Systems basierend auf monokristallinem Silizium
2.2 Finite-Elemente-Methode-Simulation des IR-Emitter-Systems
2.2.1 Geometrievarianten
2.2.2 Temperaturabhängige elektrische Eigenschaften des Bauelements
2.2.3 Betrachtung der thermischen Verluste
2.2.4 Simulation der Wärmeentwicklung
3 Herstellung und Charakterisierung eines IR-Emitters
3.1 Module der CMOS-basierten 3D-Integration
3.1.1 FEOL - Front End of Line
3.1.2 BEOL - Back End of Line
3.2 Elektrische Charakterisierung des IR-Emitters
3.2.1 I(V)-Spektren
3.2.2 Optische Eigenschaften
3.2.3 Zeitabhängiges Verhalten
4 Das neue Konzept eines druckempfindlichen Feldeffekttransistors
4.1 Einleitung zum Konzept des Bauelements
4.1.1 Konzepte zur Herstellung von MOSFET - basierten Sensoren
4.1.2 Prinzipieller Aufbau und Funktionsweise des neuen Konzepts
4.1.3 Geometrievarianten
5 Herstellung und Charakterisierung eines druckempfindlichen Feldeffekttransistors
5.1 CMOS-basierte 3D-Integration
5.1.1 Herstellung des MEMS-Elements: FEOL - Module
5.1.2 Herstellung des MEMS-Elements: BEOL - Module
5.2 Elektrische Charakterisierung des Feldeffekttransistors
5.2.1 Ausgangskennlinienfeld unter Normaldruck
5.2.2 Eingangskennlinien und deren Besonderheiten unter Normaldruck
5.3 Verhalten des Transistors bei veränderbarem Gasdruck
5.3.1 Designvariante I
5.3.2 Designvariante II
5.3.3 Designvariante III
5.3.4 Druckmessung mit Konstantstromquelle
5.4 Optimierung der Transistoreigenschaften
5.4.1 Anpassung des Gate-Dielektrikums und der Dotierung des Kanals
5.4.2 Ausgangskennlinien unter Normaldruck nach der Optimierung
5.4.3 Eingangskennlinien unter Normaldruck nach der Optimierung
5.4.4 Druckmessung nach der Optimierung
5.4.5 Bewertung der Prozessoptimierung anhand der Referenz-Strukturen
6 Zusammenfassung und Ausblick
6.1 Zusammenfassung zum IR-Emitter
6.2 Zusammenfassung zum Drucksensor
Literatur
Abbildungsverzeichnis
Tabellenverzeichnis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:77485 |
| Date | 20 January 2022 |
| Creators | Komenko, Vladislav |
| Contributors | Fischer, Wolf-Joachim, Joseph, Yvonne, Technische Universität Dresden, Infineon Technologies Dresden GmbH & Co. KG |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:doctoralThesis, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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