Verbesserte Ausrüstung – SUMICAP Projekt

Mikro-elektromechanische Systeme (MEMS) sind Miniatursysteme, die in Silizium mittels Mikrobearbeitung mit elektrischen, mechanischen, optischen und biochemischen Komponenten eingearbeitet werden. Einer der wichtigsten Einflussfaktoren auf das weitere Wachstum dieser Branche ist die Verpackung von MEMS.

MEMS sollen bei der Entwicklung und Weiterführung intelligenter Geräte eine tragende Rolle spielen. Im Vergleich zu normalen integrierten Schaltkreisen handelt es sich dabei um komplexere Anwendungen aufgrund der Interaktion zwischen den verschiedenen Komponenten und den strengen Verpackungsanforderungen.

Die Verpackung von MEMS-Geräten ist ein kritischer Faktor sowohl für ihr funktionsgerechtes Verhalten als auch für die Herstellungskosten. Der Verpackungsplan muss Schutz während des Dicing-Vorgangs bieten, aber auch gegen Umwelteinflüsse wie Feuchtigkeit oder Druck. Aufgrund der Verschiedenartigkeit der Basis-Bauelemente von MEMS ist die Verpackung in starkem Maße abhängig von der jeweiligen Anwendung und kann daher nicht als generischer Prozess auf eine breite Reihe von Geräten angewendet werden.

Die derzeit für die Verpackung von MEMS angewandten Verfahren basieren auf Vorgängen auf Wafer-Ebene. Diese Prozesse umfassen Wafer-Bonding-Verfahren, bei denen zwei Halbleiter-Wafer gebondet werden, um ein Substrat mit den gewünschten Eigenschaften zu erzeugen. Alternativ ist dabei auch die Herstellung und Versiegelung von an der Oberfläche mikrobearbeiteter Membranen über das zu verpackende Gerät inbegriffen. Diese Methoden sind zwar effektiv, aber auch teuer und platzaufwändig. Das Forschungsprojekt SUMICAP hat sich die Entwicklung einer Wafer-Ummantelungsmethode zum Ziel gesetzt, die die bisherigen Einschränkungen überwindet und die Kosten reduziert.

Im Rahmen des SUMICAP Projektes wurde eine Reihe von Verfahren für die Verpackung von MEMS mittels Ummantelung entwickelt. Die Ergebnisse sind vielversprechend und werden diesen Bereich um wichtiges Know-how bereichern. Erreicht werden konnte dies durch die tiefgreifende Analyse möglicher Verfahren wie zum Beispiel Siliziumtiefätzen, Silizium-Germanium-(SiGe)-Ätzen oder die Beschichtung von Bor-Phosphor-Silikat-Glas (BPSG). Außerdem wurden zwei neue Verfahren auf Grundlage des BPSG-Prozesses und der PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapour Deposition)-Methode entwickelt, die voraussichtlich einen unmittelbaren Einfluss auf die Verpackungstechniken haben werden.

Die Umsetzung der daraus resultierenden Prozesse und die Nutzung des erreichten Know-hows wird aufgrund der geringeren Verpackungskosten neue Wege für die Kommerzialisierung und den breiteren Einsatz von MEMS-Geräten eröffnen. Dies würde nicht nur zur Produktion neuer und modernerer Geräte führen, sondern auch zu einer Verbesserung der Lebensqualität.