Aufbau- und Verbindungstechnik (AVT) und (Heterogene) Integration (2D, 2,5D, 3D) für elektronische Bauelemente

Materialien und Technologien, zur Errichtung von stabilen Hoch-Temperatur-MEMS und Elektronik

© Fraunhofer ENAS
Identifikation von Technologie-Engpässen durch Querschnitts-SEM-Analyse der TSV-Metallisiserung.

Im Rahmen des Projektes MAVO HOT-300 wurden durch die Fraunhofer-Institute ENAS, IKTS, IMS, IMWS sowie IZM umfangreiche Prozess- und Materialentwicklungen für eine Technologieplattform temperaturstabiler Mikrosystem- und Elektronikkomponenten durchgeführt. Mehrere keramikbasierte Packages (z.B. Lead-frame, WLP) wurden aufgebaut und umfangreich hinsichtlich Ihrer Zuverlässigkeit bis 300 °C Betriebstemperatur untersucht. Weiterhin wurden temperaturstabile Einzelkomponenten wie Multifunktions-MEMS, Trench-Kondensatoren sowie CMOS-Schaltungen entwickelt und hergestellt. Ein wichtiger Schwerpunkt bei der Entwicklung der temperaturstabilen, multifunktionalen MEMS-Komponenten waren die Aufbau- und Verbindungstechniken, insbesondere die Fügeverfahren zum Herstellen der Membranstruktur sowie zum Verbinden von Siliziumsubstraten mit LTCC-Keramik auf Waferebene. Hierfür wurde ein hybrides Waferbonden entwickelt, welches einerseits die mechanische Verbindung zwischen der Keramik und dem Silizium über ein anodisches Verfahren erlaubte und andererseits die vertikale elektrische Kontaktierung der beiden Substrate über ein Thermokompressionsverfahren realisierte. Begleitend dazu wurden Materialparameter ermittelt, Simulationsmodelle erarbeitet sowie Testmethoden weiterentwickelt.

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Gefertigte multifunktionale MEMS auf einem Keramik-Interposer mit vertikalen Interconnects.
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Manuell freigelegte Ultraschall-Zell-Elektroden.