Zeitkonstanten für die Relaxation thermomechanischer Spannungen in Silizium-Glas-Verbünden

Abstract:
Verbünde von Silizium und Glas, hergestellt durch anodisches Waferbonden, finden vielfach Anwendung, unter anderem im Bereich Mikroelektromechanischer Systeme (MEMS). Der vorliegende Beitrag adressiert Relaxationsprozesse thermomechanischer Spannungen in diesen Verbünden bei Temperaturänderungen im Bereich von -40 °C bis 135 °C, was dem typischen Anwendungsbereich Silizium-basierter MEMS entspricht. Die Untersuchungen wurden am Beispiel anodisch gebondeter Silizium-Drucksensoren durchgeführt, deren Nullpunktspannung als Maß für die mechanischen Spannungen dient. Es konnten qualitative Unterschiede im Verhalten von Sensortypen beobachtet werden, welche sich in Design und Herstellungstechnologie unterscheiden, deren grundsätzliche Funktionsweise jedoch identisch ist. Außerdem wurde eine detaillierte Evaluierung des multiexponentiellen Abklingverhaltens durchgeführt.