Entwicklung eines Prozesses zur monolithischen Integration piezoresistiver Beschleunigungssensoren in einem kommerziellen 2 Mym CMOS Prozeß:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | Undetermined |
| Veröffentlicht: |
Düsseldorf
VDI-Verl.
1995
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| Ausgabe: | Als Ms. gedr. |
| Schriftenreihe: | Fortschritt-Berichte VDI
Reihe 9, Elektronik ; 203 |
| Schlagworte: | |
| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
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Titel: Entwicklung eines Prozesses zur monolithischen Integration piezoresistiver Beschleunigungssensoren i
Autor: Riethmüller, Werner
Jahr: 1995
-V- Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung . 1 1.1 Mikroelektronik-kompatible Peripheriebausteine sind nötig. 1 1.2 Sensoren und Aktuatoren mit der Siliziumtechnologie herstellen . 2 1.3 Aibeitsziele und Inhaltsübersicht. 4 2 Mikromechanische piezoresistive Beschleunigungssensoren .6 2.1 Funktionsprinzip und Modellierung . 6 2.2 Wichtige mechanische Kenngrößen . 8 2.2.1 Quasistatische Empfindlichkeit in Normalenrichtung . 8 2.2.2 Empfindlichkeit auf Querbeschleunigungen. 13 2.2.3 Frequenzverhalten.16 2.2.4 Temperaturverhalten
.18 2.3 Silizium-Piezowiderstände.20 2.3.1 Der Piezo widerstandseffekt.20 2.3.2 Wichtige Kenngrößen . 21 2.4 Zusammenfassung.23 3 Prozesse der Silizium-Mikromechanik . 25 3.1 Die Silizumplanartechnik und ihre Modifikationen .25 3.2 Der anisotrope, selektive nasschemische Siliziumätzprozeß.27 3.2.1 Anisotropie .27 3.2.2 Selektivität .28 3.2.3 Ätzmedien.30
3.3 Die Tiefenlithographie und galvanische Abformung .32 4 Beschreibung des verwendeten CMOS-Prozesses . 33 5 Erweiterungen des CMOS-Prozesses zur Sensorintegration . 35 5.1 Siliziumätzung mit Ätzstopp an hoch-Bor-dotierten Schichten.35 5.1.1 Substratherstellung .35 5.1.2 Gesamtprozeß für monolithisch integrierte Sensoren.36 5.1.3 Ätzstoppverhalten.39 5.1.4 Auswirkungen auf Bauelementeparameter.40
-VI- 5.2 Siliziumätzung mit elektrochemischem pn-Ätzstopp . 42 5.2.1 Substratherstellung 42 5.2.2 Ätzstopp-Prozeß .43 5.2.3 Auswirkungen auf Bauelementeparameter.46 5.3 Siliziumätzung mit Ätzstopp an vergrabenen Isolatorschichten .46 5.3.1 Motivation .46 5.3.2 Substratherstellung 47 5.3.3 Ätzstoppverhalten.47 5.3.4 Ergebnisdiskussion. 50 5.4 Vergleichende Bewertung der drei Ätzstoppverfahren . 51 5.5 Die Beständigkeit von Metallen in KOH-Ätzlösungen . 52 5.6 Passivierschichten für den nasschemischen Siliziumätzprozeß
. 53 5.7 Vergleichende Bewertung der verwendeten Ätzlösungen. 59 5.8 Realisierung der Piezowiderstände . 60 5.9 Erhöhung der seismischen Masse der Sensoren . 61 5.9.1 Motivation und generelle Überlegungen . 61 5.9.2 Mittels lokaler Goldgalvanik . 62 5.9.2.1 Prozeßablauf. 62 5.9.2.2 Auswirkungen auf Bauelemente . 62 5.9.3 Erhalten einer Siliziummasse . 67 5.9.3.1 Prozeßablauf und Maskendesign .67 5.9.3.2 Kompensationsstrukturen für konvexe Ecken .69 5.9.4 Zusammenfassung.
76 6 Herstellung monolithisch integrierter Beschleunigungssensoren . 78 6.1 Testchipdesign . 78 6.1.1 Der Testchip MX900 . 78 6.1.2 Der Testchip MX901 . 85 6.2 Prozeßdesign. 90 6.3 Experimentelle Ergebnisse mit den Sensoren und Diskussion . 95 7 Vorschläge für Prozeßweiterentwicklungen . 99 8 Zusammenfassung . 103 9 Literaturverzeichnis 105 |
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