Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Die hohe Kunst des Ätzens

01.06.2011
Sie sehen mehr als das Auge und könnten den Straßenverkehr sicherer machen: miniaturisierte Wärmebildsensoren. Doch sie lassen sich industriell nur schwer fertigen. Jetzt haben Forscher eine neue Anlage entwickelt. Auf ihr können spezielle mikroelektromechanische Systeme hergestellt werden – mit der richtigen Ätztechnik.

Eine kurvige Landstraße – es ist dunkel, dicker Bodennebel hat sich gebildet. Vorsichtig fährt der Autofahrer in die nächste Kurve, als plötzlich eine Warnleuchte blinkt – ein gestürzter Motorradfahrer liegt auf der Straße.


Im MST-Lab&Fab Reinraum werden MST – winzige, in Halbleiter-Chips eingebunden Sensoren – hergestellt. Eine Forscherin bedient die Fertigungsmaschine. (© Fraunhofer IMS)

Dank des intelligenten Assistenten ist der Fahrer gewarnt und kann rechtzeitig bremsen. Infrarotkameras sehen mehr als das bloße Auge und könnten den Straßenverkehr sicherer machen. Zwar sind Wärmebildkameras schon für bestimmte Anwendungen im Einsatz, etwa in der Bauindustrie oder beim Militär. Im mobilen Bereich aber, etwa bei Sicherheitssystemen in Fahrzeugen, sind solche Infrarotkameras bisher kaum verfügbar. Der Grund: Mikrosensoren für den Fern-Infrarotbereich lassen sich industriell bisher nur schwer produzieren.

Forscher des Fraunhofer-Instituts für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS in Duisburg bieten nun eine Lösung an. Am 22. Juni eröffnen sie eine neue Anlage, in der die Herstellung solcher Mikrosystemtechnik, kurz MST, möglich ist. MST sind winzige Sensoren, Ventile oder andere mechanische Bauteile, die in Halbleiter-Chips eingebunden sind. In Airbags etwa dienen sie als Bewegungsmelder und sind nicht dicker als ein menschliches Haar. Sollen MST auf Halbleiter gebracht und integriert werden, muss man – wie die IMS-Forscher – die Kunst des Ätzens beherrschen.

Um MST auf einem Halbleiter aufzubringen, legt man drei Schichten aufeinander. Unten das Substrat, also den Silizium-Wafer, in der Mitte eine Opferschicht, die als Distanzhalter dient, und oben die Funktionsschicht. Anschließend ätzt man die Opferschicht so weg, dass die gewünschte Sensorstruktur erhalten bleibt. Das Problem: »Mit herkömmlichen Ätzprozessen können wir nur vertikal in die Schichten ätzen«, erklärt Dr. Marco Ruß, Projektleiter am IMS. »Doch für die mechanische Funktion vieler MST sind freitragende Strukturen entscheidend.« Mit anderen Worten: Der Ätzvorgang muss nicht nur vertikal funktionieren, sondern gleichmäßig in alle Richtungen. Experten nennen das »isotropes Ätzen«. Auf diese Weise frisst sich die Ätzsubstanz nicht nur vertikal bis zum Substrat. Vielmehr bohrt sie sich auch unter der Funktionsschicht wie ein Tunnel hindurch. Übrig bleibt eine freitragende Struktur der Funktionsschicht, nur hundert Nanometer dünn, die lediglich über bestimmte Aufhängungspunkte mit dem Substrat verbunden ist.

»Eine übliche Methode ist das Ätzen mit Flüssigkeiten«, sagt Ruß. Doch beim Trocknen der Ätzflüssigkeit können Kapillarkräfte entstehen. Die Folge: Die filigranen Membranen kleben am Substrat fest oder werden gar zerstört. Zudem erlauben die meisten Ätzflüssigkeiten nicht beliebige Materialkombinationen für die Funktions- und Opferschicht. »Mit unserer neuen Anlage umgehen wir diese Probleme«, sagt Ruß. Der Clou: »Statt einer Flüssigkeit können wir in den Prozesskammern der Maschine zweierlei Gase verwenden.« Diese sind hochselektiv: Wasserstofffluorid (HF) wirkt stark ätzend auf Siliziumdioxid, hat aber keinen Einfluss auf Silizium. Genau umgekehrt verhält es sich mit dem Gas Xenondifluorid (XeF2).

»So können wir wählen, welches Material als Funktionsschicht besser geeignet ist«, sagt Ruß. Die neue Anlage könnte die Herstellung von MST revolutionieren, da der Prozess im industriellen Maßstab hochpräzise funktioniert. Und: Ob thermische Detektoren, Beschleunigungs- und Drucksensoren oder Mikromaschinen – viele MST-Strukturen lassen sich so herstellen.

Dr. rer. nat. Marco Ruß | Fraunhofer Mediendienst
Weitere Informationen:
http://www.fraunhofer.de/presse/presseinformationen/2010-2011/18/aetzen-waermebildsensoren-halbleiterchips.jsp

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht SmartMeter analysieren mit Algorithmen den Stromverbrauch
01.12.2016 | Fraunhofer-Institut für Mikroelektronische Schaltungen und Systeme IMS

nachricht Energiehybrid: Batterie trifft Superkondensator
01.12.2016 | Technische Universität Graz

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Greifswalder Forscher dringen mit superauflösendem Mikroskop in zellulären Mikrokosmos ein

Das Institut für Anatomie und Zellbiologie weiht am Montag, 05.12.2016, mit einem wissenschaftlichen Symposium das erste Superresolution-Mikroskop in Greifswald ein. Das Forschungsmikroskop wurde von der Deutschen Forschungsgemeinschaft (DFG) und dem Land Mecklenburg-Vorpommern finanziert. Nun können die Greifswalder Wissenschaftler Strukturen bis zu einer Größe von einigen Millionstel Millimetern mittels Laserlicht sichtbar machen.

Weit über hundert Jahre lang galt die von Ernst Abbe 1873 publizierte Theorie zur Auflösungsgrenze von Lichtmikroskopen als ein in Stein gemeißeltes Gesetz....

Im Focus: Durchbruch in der Diabetesforschung: Pankreaszellen produzieren Insulin durch Malariamedikament

Artemisinine, eine zugelassene Wirkstoffgruppe gegen Malaria, wandelt Glukagon-produzierende Alpha-Zellen der Bauchspeicheldrüse (Pankreas) in insulinproduzierende Zellen um – genau die Zellen, die bei Typ-1-Diabetes geschädigt sind. Das haben Forscher des CeMM Forschungszentrum für Molekulare Medizin der Österreichischen Akademie der Wissenschaften im Rahmen einer internationalen Zusammenarbeit mit modernsten Einzelzell-Analysen herausgefunden. Ihre bahnbrechenden Ergebnisse werden in Cell publiziert und liefern eine vielversprechende Grundlage für neue Therapien gegen Typ-1 Diabetes.

Seit einigen Jahren hatten sich Forscher an diesem Kunstgriff versucht, der eine simple und elegante Heilung des Typ-1 Diabetes versprach: Die vom eigenen...

Im Focus: Makromoleküle: Mit Licht zu Präzisionspolymeren

Chemikern am Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es gelungen, den Aufbau von Präzisionspolymeren durch lichtgetriebene chemische Reaktionen gezielt zu steuern. Das Verfahren ermöglicht die genaue, geplante Platzierung der Kettengliedern, den Monomeren, entlang von Polymerketten einheitlicher Länge. Die präzise aufgebauten Makromoleküle bilden festgelegte Eigenschaften aus und eignen sich möglicherweise als Informationsspeicher oder synthetische Biomoleküle. Über die neuartige Synthesereaktion berichten die Wissenschaftler nun in der Open Access Publikation Nature Communications. (DOI: 10.1038/NCOMMS13672)

Chemische Reaktionen lassen sich durch Einwirken von Licht bei Zimmertemperatur auslösen. Die Forscher am KIT nutzen diesen Effekt, um unter Licht die...

Im Focus: Neuer Sensor: Was im Inneren von Schneelawinen vor sich geht

Ein neuer Radarsensor erlaubt Einblicke in die inneren Vorgänge von Schneelawinen. Entwickelt haben ihn Ingenieure der Ruhr-Universität Bochum (RUB) um Dr. Christoph Baer und Timo Jaeschke gemeinsam mit Kollegen aus Innsbruck und Davos. Das Messsystem ist bereits an einem Testhang im Wallis installiert, wo das Schweizer Institut für Schnee- und Lawinenforschung im Winter 2016/17 Messungen damit durchführen möchte.

Die erhobenen Daten sollen in Simulationen einfließen, die das komplexe Geschehen im Inneren von Lawinen detailliert nachbilden. „Was genau passiert, wenn sich...

Im Focus: Neuer Rekord an BESSY II: 10 Millionen Ionen erstmals bis auf 7,4 Kelvin gekühlt

Magnetische Grundzustände von Nickel2-Ionen spektroskopisch ermittelt

Ein internationales Team aus Deutschland, Schweden und Japan hat einen neuen Temperaturrekord für sogenannte Quadrupol-Ionenfallen erreicht, in denen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Von „Coopetition“ bis „Digitale Union“ – Die Fertigungsindustrien im digitalen Wandel

02.12.2016 | Veranstaltungen

Experten diskutieren Perspektiven schrumpfender Regionen

01.12.2016 | Veranstaltungen

Die Perspektiven der Genom-Editierung in der Landwirtschaft

01.12.2016 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Parkinson-Krankheit und Dystonien: DFG-Forschergruppe eingerichtet

02.12.2016 | Förderungen Preise

Smart Data Transformation – Surfing the Big Wave

02.12.2016 | Studien Analysen

Nach der Befruchtung übernimmt die Eizelle die Führungsrolle

02.12.2016 | Biowissenschaften Chemie