Mikrostrukturierungstechniken zur Herstellung von MEMS aus Halbleitern großer Bandlücke

Niebelschütz, Florentina GND

Die Erweiterung des Anwendungsspektrums Mikroelektromechanischer Systeme (MEMS) um das Einsatzgebiet der chemischen, biologischen, gasartspezifischen und mikrofluidischen Sensoren stellt hohe Anforderungen an Stabilität (chemisch und mechanisch), Biokompatibilität, Miniaturisier- und Integrierbarkeit der verwendeten Materialien. Trotz der für diese Sensoren vorteilhaften Materialeigenschaften von Gruppe III-Nitriden gibt es bis heute nur eine beschränkte Anzahl von Forschergruppen, die sich mit der Prozessierung von MEMS auf Basis von GaN bzw. AlGaN/GaN-Heterostrukturen beschäftigen. Eine Hauptursache besteht vor allem in der aufwendigen Strukturierung dieser chemisch hoch stabilen Materialien. Die vorliegende Arbeit widmet sich daher der Entwicklung von Strukturierungstechniken zur Herstellung von MEMS aus Halbleitern großer Bandlücke mit einem besonderen Fokus auf nass- und trockenchemische Ätzverfahren. Diese sollen dazu verwendet werden, AlGaN/GaN-Resonatoren auf Si- und 4H-SiC-Substraten, sowie 3C-SiC/Si- und AlN/Saphir-Pseudosubstraten zu realisieren. Dabei wird das zweidimensionale Elektronengas (2DEG), welches sich an der Grenzfläche der AlGaN/GaN-Heterostruktur ausbildet, als Rückelektrode zur piezoelektrischen Anregung genutzt. Das entwickelte Technologiepaket vermeidet daher eine negative Beeinflussung der 2DEG-Rückelektrode und somit gleichzeitig der Funktionalität der MEMS. Zuletzt konnte die Funktionalität der so gefertigten piezoelektrisch angeregten AlGaN/GaN-Resonatoren nachgewiesen und zusätzlich die uniaxiale Verspannung der freigelegten AlGaN/GaN-Schichten auf den unterschiedlichen Substraten unter Anwendung einer Resonanzfrequenzanalyse ermittelt werden.

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Niebelschütz, Florentina: Mikrostrukturierungstechniken zur Herstellung von MEMS aus Halbleitern großer Bandlücke. 2010.

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