MEMS-Kraftsensoren mit integrierten Dehnungsmesstreifen aus diamantartigem Kohlenstoff

In diesem Beitrag beschreiben die Autoren Herstellung und Test von mikromechanischen Kraftsensoren mit integrierten Dehnungsmessstreifen aus diamantartigem Kohlenstoff (diamond-like carbon: DLC). Optimierte Verfahren zur Abscheidung bei Temperaturen unterhalb von 150° C und Strukturierung von DLC-Schichten sowie die Integration in einen Silizium-Volumenmikromechanikprozess für Kragbalken- und Boss-Membransensoren werden behandelt. Gemessene piezoresistive AT-Faktoren der DLC-Widerstände liegen zwischen 50 und 90 und übersteigen damit deutlich typische AT-Faktoren bordotierter polykristalliner Diamantschichtwiderstände. Über die kraftsensorische Wirkung von DLC-Widerständcn ist gegenwärtig noch wenig bekannt. Untersuchungen zur Integration van DLC-Dehnungsmessstreifen in Mikrokraftsensoren, die im folgenden beschrieben werden, sind daher vom aktuellem Interesse. Die Temperaturabhängigkeit des Widerstandes der DLC-Dehnungsmessstreifen im Bereich von 30° C bis 150° C ist durch thermisch aktivierte Prozesse des Ladungsträgertransportes bestimmt. Der AT-Faktor ist temperaturunabhängig im Bereich von 30° C bis 60° C.