Ziel des im Oktober begonnenen Forschungsvorhaben ist die Entwicklung einer Technologieplattform für hochpräzise Sensoren auf der Basis siliziumbasierter piezoresistiver Messwiderstände. Diese Sensoren erfassen physikalische Größen wie Druck und davon abgeleitete Größen wie Kraft, Gewicht, Füllstand oder Durchfluss. In verschiedenen Anwendungsbereichen, beispielsweise Medizin oder Sicherheitstechnik für Anlagen und Prozesse, werden besonders piezoresistive Sensoren mit einer optimal abgeglichenen Brücke gefordert.
Bei der zu entwickelnden Brücke ist das Messsignal bei fehlender Messgröße Null. Dadurch wird die Signalverarbeitung einfacher, insbesondere bei sehr geringen Ausschlägen, wie es bei den anvisierten Anwendungen üblich ist.
Grundlage bildet ein robustes Layout gegenüber technologischen Schwankungen, beispielsweise Dotierparameter, Schichtspannungen oder Widerstandsbrückenkonfiguration. Die neue Technologie-Plattform soll aus einer piezoresistiven Messbrücke mit integrierten Mikrostrukturen bestehen und kostengünstige CMOS/MEMS-kompatible Materialien verwenden. Sie zielt auf die On-Chip-Minimierung von Querempfindlichkeiten, sodass aufwändige Kompensationen nach der Sensormontage entfallen.
Die Ansätze sind:
- Feineinstellung der Piezowiderstände mit Hilfe eines trimmbaren Widerstandsnetzes
- Feineinstellung der Piezowiderstände mit Hilfe von Mikroheizer-Strukturen
- Einstellung der Widerstände durch Lokal Laser-Annealing Verfahren
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeiten im Projekt „Technologie-Plattform mit minimalem Offset“ (miniOffset) wurden gefördert durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz.
FKZ: 49MF220087
