Das Anfang November 2023 gestartete Projekt „Spannungsmanagement in dünnen Membranen für IR-Strahler und Sensoren“ widmet sich der wichtigen Technologieoptimierung für die Herstellung und den Betrieb von Infrarot (IR) Sensorchips. Solche IR-Strahler und -Detektoren kommen z.B. in Gas- oder kontaktlosen Temperaturmesssystemen zum Einsatz, wie sie z.B. in der Medizintechnik und Prozessmesstechnik zum Einsatz kommen. Sie enthalten als Funktionselement eine nur wenige Mikrometer dünne aktive Zone. Bei der Herstellung und dem thermischen Betrieb der Chips kommt es durch die beteiligten verschiedenen Materialien unweigerlich zu thermo-mechanischen Spannungen, welche zu Deformationen und somit zu Ausbeuteverlusten in der Fertigung und begrenzter Lebensdauer im Einsatz führen können. Im Rahmen von SMP werden die zugrundeliegenden thermomechanischen Mechanismen tiefergehend erforscht. Anhand von Teststrukturen wird eine Materialdatenbank der infrage kommenden dünnen Schichten abhängig von deren Abscheidungsparametern entwickelt. Darauf aufbauende Simulationsmodelle werden kritische Belastungsstellen ausfindig machen und mit angepassten Sensordesigns kompensieren oder auf ein tolerierbares Niveau abmildern. Ziel der Optimierungen ist eine erhöhte Ausbeute bei der Herstellung sowie eine höhere Lebensdauer der Bauteile im Einsatz.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten werden im Forschungsprojekt „Spannungsmanagement in dünnen Membranen“ (SMP) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) gefördert.
FKZ: 49MF230027
