Fraunhofer-Institut für Elektronische Nanosysteme
Diese Technologieplattform basiert auf der Nutzung von piezoelektrischem Aluminiumnitrid (AlN) zur Aktuierung von beweglichen Strukturen bzw. zur Detektion von sehr kleinen Bewegungen. Zur Abscheidung des piezoelektrischen AlN wurde ein Sputterprozess entwickelt und optimiert. Die Abscheidung erfolgt direkt auf (111)-Si bzw. auf ein spezielles Elektrodenmaterial. Eine weitere Elektrode wird oberhalb des AlN strukturiert und ermöglicht die elektrische Ansteuerung der Elemente. Im Gegensatz zu herkömmlich verwendeten Blei-Zirkonium-Titanat (PZT) ist diese Technologie C-MOS kompatibel, da die Abscheidung und Strukturierung mit konventionellen Anlagen für Aluminium-basierte BEOL-Technologien realisiert werden kann.
Die Prozessfolge zur Herstellung des AlN-Dünnschichtsystems kann in verschiedene Technologieabfolgen für Si bzw. SOI-Wafer integriert und mit der Herstellung von Feder-Masse-Systemen, Zungenelementen bzw. Membranen kombiniert werden.
Die Technologieplattform ist auf 6“-Wafergröße etabliert und wird stetig weiterentwickelt. Eine Erweiterung auf 8“-Wafergröße sowie die Integration von AlScN sind Gegenstand aktueller Entwicklungsprojekte.
Bereits realisierte Anwendungsbeispiele sind mikromechanische Spiegel für die Nutzung in einem Endoskop bzw. Wake-Up-Generatoren zur energieautarken und stromlosen Detektion von mechanischen Ereignissen (wie Beschleunigung oder Vibration).
Weitere Anwendungsmöglichkeiten für membranbasierte MEMS bestehen für Druck- bzw. Ultraschallwandler sowie Viskositätssensoren, die sowohl in Gasen als auch in Flüssigkeiten betrieben werden können.