Mikro- und nanoelektromechanische Resonatoren für die Sensorik:
Das Hauptziel der vorliegenden Dissertation war die Realisierung von unter normalen Umgebungsbedingungen arbeitenden Mikro- und Nanoresonatoren für die Sensorik. Das angestrebte Anwendungsgebiet ist die Viskositätsmessung, eine Temperaturmessung und selektive Sensoren für die Bio-Medizin. Hoch sensi...
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Aachen
Shaker
2006
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| Schriftenreihe: | Berichte aus der Halbleitertechnik
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| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Zusammenfassung: | Das Hauptziel der vorliegenden Dissertation war die Realisierung von unter normalen Umgebungsbedingungen arbeitenden Mikro- und Nanoresonatoren für die Sensorik. Das angestrebte Anwendungsgebiet ist die Viskositätsmessung, eine Temperaturmessung und selektive Sensoren für die Bio-Medizin. Hoch sensitive Sensorsysteme erfordern die Entwicklung und Optimierung einer Technologie für die Herstellung SiC-basierender mikro- und nanoelektromechanischer Resonatoren möglichst kleiner Masse. Der theoretische Anteil dieser Arbeit befasst sich mit der Resonatortheorie, dem Resonatordesign und dem Einfluss unterschiedlich verspannter Epitaxieschichten auf die zu erzielenden Resonanzfrequenzen. Die technologische Herausforderung bestand in der Entwicklung eines Epitaxieprozesses für gering verspanntes 3C-SiC und die Optimierung der Schichteigenschaften hinsichtlich der Anwendung als MEMS- und NEMS-Resonatoren. Des weiteren musste eine geeignete Strukturierungstechnik für das chemisch sehr stabile Material SiC mit der entsprechenden Ätzcharakteristik entwickelt werden. Diese Optimierung erfolgte bezüglich anisotroper und isotroper Ätzprofile sowie der Selektivität zwischen Silizium und Siliziumkarbid. Hierzu wurden drei unterschiedliche Plasmatechnologien charakterisiert und ihrer Anwendbarkeit für Mikro- und Nanostrukturen diskutiert. Die experimentelle Bestimmung der Resonanzfrequenzen und Resonatorgüten unter normalen Messbedingungen erfolgt mit einer Impulsmessmethode. Die unter Luft charakterisierten Resonatoren erzielen Resonanzfrequenzen bis 2 MHz und Resonatorgüten bis 350. Die Güte wird hauptsächlich durch die viskose Dämpfung der Luft bestimmt. |
| Beschreibung: | 162 S. graph. Darst. |
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|---|---|
| adam_text | INHALTSVERZEICHNIS 1 INHALTSVERZEICHNIS 1. EINLEITUNG 3 2. MIKRO- UND
NANOELEKRROMECHANISCHE RESONATOREN 6 2.1 GRUNDLAGEN 6 2.1.1
INTERNATIONALER STAND VON MIKRO- UND NANORESONATOREN 7 2.1.2
MAGNETODYNAMISCHE ANREGUNG VON RESONATOREN 9 2.1.3 RESONANZFREQUENZ UND
RESONATORGUETE 10 2.1.4 TECHNOLOGIE FUER MEMS 13 2.2 RESONATORDESIGN 15
2.2.1 RESONATORGEOMETRIE 15 2.2.2 BENOETIGTE TECHNOLOGIE UND
ANFORDERUNGEN 17 3. DER KERAMISCHE HALBLEITER SIC 20 4. EPITAXIE VON
3C-SIC AUF SI 25 4.1 AUFBAU UND WIRKUNGSWEISE DES CVD-REAKTORS 27 4.2
SUBSTRATREINIGUNG 29 4.2.1 IN SITU PLASMAREINIGUNG 31 4.2.2 RCA
REINIGUNG 35 4.2.3 GEGENUEBERSTELLUNG DER SUBSTRATREINIGUNGSVERFAHREN 38
4.3 KARBONISIERUNG DER SUBSTRATE 38 4.3.1 CVD-KARBONISIERUNG 39 4.3.2
RTP-KARBONISIENMG 46 4.3.3 VERGLEICH DER KARBONISIERUNGSMETHODEN 48 4.4
CVD-WACHSTUM 50 4.4.1 VORBETRACHTUNGEN FUER DIE EPITAXIE 51 4.4.2
STOECHIOMETRIEUNTERSUCHUNG 52 4.4.3 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE DES
HVCVD-WACHSTUMS 53 4.4.4 VERSPANNUNG DER SIC-EPITAXIESCHICHTEN 62 4.5
ZUSAMMENFASSUNG 68 INHALTSVERZEICHNIS 7. ZUSAMMENFASSUNG 8.
WEITERFUEHRENDE ARBEITEN 9. ANHANG ANG 9.1 MAGNETODYNAMISCH ANGEREGTE
AIN-RESONATOREN 9.2 PIEZOELEKTRISCH ANGEREGTE AIN-RESONATOREN 9.3
VERZEICHNIS DER ABKUERZUNGEN UND FORMETZEICHEN 9.4 LITERATURVERZEICHNIS
S. STRUKTURIERUNG VON MIKRO- UND NANOELEKTROMECHANISCHEN SYSTEMEN 69 72
5.1 SPUTTERATZEN 5.1.1 THEORIE DES SPUTTERAETZENS 5.1.2 AUFBAU UND
WIRKUNGSWEISE DES SPUTTERAETZERS ISE 90 75 5.1.3 EXPERIMENTELLE
ERGEBNISSE 5.2 ELEKTRON-ZYKLOTRON-RESONANZ 91 5.2.1 THEORIE DER
ELEKTRON-ZYKLOTRON-RESONANZ-IONENQUELLEN 92 5.2.2 AUFBAU UND
WIRKUNGSWEISE DES PLS 500 SYSTEMS 97 5.2.3 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE
5.2.4 OBERFLAECHENPASSIVIERUNG VON MEMS UND NEMS 110 5.3 REAKTIVES
IONENAETZEN 5.4 ZUSAMMENFASSUNG 118 6. REALISIERTE MIKRO- UND
NANOELEKTROMECHANISCHE RESONATOREN 120 6.1 MESSMETHODE FUER
MAGNETODYNAMISCH ANGEREGTE RESONATOREN 120 6.2 HERGESTELLTE
RESONATORSTRUKTUREN 123 6.3 ERGEBNISSE 6.4 ALTERNATIVE STRUKTUREN 13 6.5
ZUSAMMENFASSUNG 135 137 141 141 145 147 151
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5.1 SPUTTERATZEN 5.1.1 THEORIE DES SPUTTERAETZENS 5.1.2 AUFBAU UND
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