Entwicklung eines piezoresistiven Drucksensors für Hochtemperaturanwendungen auf Basis eines SOI-Substrats

Wir berichten über entwicklungsbegleitende Charakterisierungen und Simulationen eines mikromechanischen Drucksensors für Hochtemperaturanwendungen. Das anvisierte Konzept beruht auf der Nutzung von Dickfilm-SOI-Substraten (SOI: Silicon on Insulator). Kristallines Silizium ist aufgrund seiner sehr guten mechanischen und piezoresistiven Eigenschaften insbesondere für Drucksensoranwendungen gut geeignet. SOI-Wafersubstrate eignen sich zudem besonders gut für die Herstellung freitragender Silizium-Membranen, da sich Kavitäten im Handle-Substrat des SOI-Wafers durch Tiefenätzen(DRIE: deep ractive ion etch) mit dem Bosch-Prozess mit der Möglichkeit eines hochselektiven Ätzstoppes auf dem vergrabenen Oxid des SOI-Wafers erzeugen lassen. Für Hochtemperatur-Anwendungen können die Piezo-Widerstände dielektrisch durch das vergrabene Oxid isoliert werden, so dass thermisch induzierte Leckströme, die bei pn-isolierten Piezowiderständen bei hohen Temperaturen auftreten, vermieden werden. Ein weiterer Vorteil des genutzten Prozesses betrifft die Nutzung einer Hochtemperatur-Metallisierung, die einen hohen Temperatureinsatzbereich oberhalb 250°C erlaubt.