Stressuntersuchung und Optimierung von SOI-basierten Membranen

Abstract:
Die Verwendung mikrotechnisch strukturierter Bauteile für optische Anwendungen wie z.B. verstellbare Membranen zur dynamischen Fokussierung erfordert eine genaue Kontrolle des mechanischen Stresses in den verwendeten Materialien, um die optischen Anforderungen an die Genauigkeit zu erfüllen. In dieser Arbeit werden mittels Finite Elemente Simulation (FEM) und optischen Messungen die Spannungsbedingungen von SOI Wafermaterial und daraus gefertigter Membranen systematisch untersucht. Insbesondere wird der Einfluss der Membranumgebung und Beschichtung, auch des Randbereichs, untersucht. Die Wirkung einer strukturierten Membranaufhängung wird mit einbezogen. Insbesondere die Stresssituation der Membranumgebung in Verbindung mit dem Einfluss der Aufbau- und Verbindungstechnik führt zu Membranverspannungen, die sich in einer Verformung der Membran, einer Verbiegung des Gesamtchips sowie im Falle von Sensoranwendungen in einer Empfindlichkeitsreduktion äußern können.