Modellierung gekoppelter Effekte in Mikrosystemen auf ...

3 Funktionsweise und meßtechnische
Charakterisierung der modellierten
Demonstratoren
Um die in dieser Arbeit verwendeten und entwickelten Modellierungsverfahren zu validieren
und zu verifizieren, wurden drei unterschiedliche mikromechanische Demonstratorsysteme
untersucht, die innerhalb von Kooperationen mit der Industrie auch meßtechnisch
charakterisiert wurden. Es handelt sich dabei um einen kapazitiv ausgelesenen mikromechanischen
Drucksensor, eine elektrostatisch angetriebene Mikromembranpumpe
und schwingende, gelochte Membranen und Platten als Teststrukturen, die für mikromechanische
Beschleunigungssensoren und Mikrophone charakteristisch sind. Im folgenden
sollen Aufbau und Funktionsweise der Bauelemente vorgestellt, die spezifischen Probleme,
die sich dadurch bei der Modellierung ergeben, aufgezeigt sowie, wenn von Belang,
auf die meßtechnische Charakterisierung der Bauelemente eingegangen werden.
3.1 BiCMOS-integrierter mikromechanischer
Drucksensor
3.1.1 Aufbau und Funktionsweise
p
n-MOS p-MOS Sensor
Abbildung 3.1: Integration eines mikromechanischen
Prozeßmoduls in einen Standard-
CMOS/BiCMOS-Prozeß (nach [100]).
Zur Herstellung des untersuchten
Drucksensors wurde die Technologie
der Oberflächenmikromechanik
[54] eingesetzt. Eine
Besonderheit stellt in diesem Fall
die vollständige Integration dieser
Technologie in einen Standard-
BiCMOS-Prozeß dar [17, 99, 100],
d.h. sowohl Sensor wie auch Auswerteelektronik
sind vollständig
mit Hilfe der Materialschichten aus dem Standardprozeß herstellbar (siehe Abb. 3.1).
Das Prozeßmodul zur Freiätzung der beweglichen Strukturen, integriert zwischen
” front-end“-Prozeß und Metallisierung, erfordert eine zusätzliche photolithographische
Maske und einen Zusatzschritt, in dem die Opferschicht, in diesem Fall ca. 600 nm dickes