Fertigung und Erprobung eines Mikro-Wirbelstromsensors zur Abstandsmessung

5 µm

5 µm

2005 imt 5017-059
Bild 7.4: Planarisierung von in SU-8 eingebetteten Strukturen

Nachdem die Strukturierung durchgeführt und die Startschicht entfernt ist, wird das Substrat mit einer Schicht aus dem Epoxydharz SU-8 versehen. Dieser Resist wird nach der Belichtung und der nachfolgenden thermischen Behandlung in den gängigen Lösungsmitteln unlöslich und lässt sich gut mechanisch bearbeiten. Im Maskierungsschritt mit SU-8 werden nur die Gruben mit dem unteren Kernteil abgedeckt, während das restliche Substrat mit den anderen Strukturen frei bleibt. Dies ist wichtig für das spätere Trennschleifen der fertigen Sensoren, da auf diese Weise nur durch das Silizium geschnitten wird und keine Sensorschichten beschädigt werden können.

Nach der Einbettung in SU-8 wird das Substrat mit den fertigen Nickel-Eisen- und SU-8-Strukturen auf die Oberfläche der Nickel-Eisen-Strukturen herunterpoliert, weil galvanische Strukturen keine optimale Oberfläche für den Aufbau weiterer Strukturen besitzen (Bild 7.4) und deswegen vor dem Aufbau der Pole und der Spulen eine ebene Oberfläche besitzen müssen.

Die hohen Anforderungen an die Ebenheit sind mittels CMP (Chemical- Mechanical-Polishing) erzielbar. Der Materialabtrag mittels CMP ist eine Kombination aus einem chemischen und einem mechanischen Mechanismus, welche sich gegenseitig ergänzen. Den mechanischen Abtragsmechanismus bewirken in der Poliersuspension verteilte Abrasivkörner [KOU02]. Eine in der Suspension erhaltene Säure greift die Oberfläche an und beschleunigen daduch der Abtragsprozess.

Im Schritt Einbettung und Planarisierung wird der Kernteil eingebettet und elektrisch von den umliegenden Strukturen isoliert. Die Strukturoberfläche wird dabei auch planarisiert und eingeebnet, was einen verbesserten Aufbau der Pole und Spulen auf der Oberfläche der Kernstrukturen ermöglicht.

Als nächster Schritt ist die Isolation der Oberfläche der Nickel-Eisen-Strukturen vorgesehen. Die Kernoberfläche muss von der ersten Spulenlage elektrisch getrennt werden und es müssen gleichzeitig Öffnungen für Pole entstehen. Dazu wird als dielektrisches Material eine dünne Schicht aus SU-8 aufgeschleudert, die dann photolithographisch strukturiert und thermobehandelt wird, so dass die erforderliche Isolationsschicht entsteht. Die Dicke dieser Isolationsschicht beträgt 2 µm (Bild 7.5).
a) ^b)


2005 imt 5017-060
100 µm
Bild 7.5: Herstellung des unteren Kernteils (a) und Isolierungsschicht (b), Variante 4

3.