Silicium-Keramik-Hybridsubstrat als Integrationsplattform für photoakustische und optische Anwendungen (PaSiC)

Das Ziel des Vorhabens ist die Weiterentwicklung der Silicium-Keramik-Sinterverbund-Technologie zu einer industriell breit anwendbaren Technologieplattform zur Realisierung von robusten und miniaturisierten IR-Komponenten (IR-Strahlungsquellen und Detektoren) sowie neuartiger kosteneffizienter Sensoren auf Basis photoakustischer und optischer Prinzipien. Dazu soll der aus vorgelagerten Projekten erzielte Technology Readiness Level (TRL) der Verbundtechnologie von 4 schrittweise auf 5-6 angehoben werden.

Das Forschungsvorhaben adressiert die Kombination des anorganischen Nichtmetalls LTCC-Keramik, mit dem Halbmetall Silicium für einen gasdichten Verbund ohne bleibende organische Hilfsstoffe. Die gemeinsame Sinterung von Silicium und Glaskeramik ist ein zentrales Alleinstellungsmerkmal. Beide Materialien können im Labormaßstab weitgehend druck- und stressfrei durch Sintern miteinander verbunden werden. Dazu ist keine Politur der beiden Materialpartner notwendig, sondern der vorprozessierte Grüntape-Stapel der Keramik wird auf einen vorprozessierten Siliciumwafer auflaminiert und danach gesintert. Das resultierende SiCer-Hybridsubstrat kann – mit angepassten Dünnfilm-Prozessen – weiterverarbeitet werden. Das Silicium steht damit für MEMS-Prozesse zur Verfügung, während die LTCC-Keramik als Träger weiterer Funktionen (z. B. Fluidik), als Umverdrahtungsebene und Gehäuse genutzt werden kann. Damit bietet das Hybridsubstrat einerseits ideale Voraussetzungen zur Realisierung optischer Sensorelemente direkt im Siliciumwafer, andererseits gestattet die Nutzung der LTCC-Keramik als Verdrahtungs¬ebene aber auch die klassische Hybridintegration weiterer Sensor- und Elektronikkomponenten.

Ansprechpartner: Prof. Dr.-Ing. Jens Müller, Dipl.-Ing. Nam Gutzeit

Projektlaufzeit: 0/2020 - 12/2022 (verlängert bis 06/2023)

Förderer: BMBF

Projektpartner: Infineon Technologie AG Neubiberg, Micro-Hybrid Electronic GmbH Hermsdorf, CMOS-IR Erfurt, Fraunhofer IKTS Hermsdorf, Fraunhofer IPM Freiburg im Breisgau