Combination of SU8 and Diamond-like Carbon for New Generation of Highly Sensitive Piezoresistive Sensors

• Applicants: Professor Dr. Stephanus Büttgenbach; Professor Dr. Claus-Peter Klages
• Subject Area: Microsystems ; Electronic Semiconductors, Components and Circuits, Integrated Systems, Sensor Technology, Theoretical Electrical Engineering
• Term: from 2009 to 2014
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 107376013

Taktile Sensoren mit diffundierten Silizium-Piezowiderständen wurden in den letzten Jahren von verschiedenen Gruppen erfolgreich entwickelt. Das Ziel dieses Projektes ist es, taktile Sensoren aus neuen Materialien zu entwickeln, die gegenüber konventionellen taktilen Siliziumsensoren eine erhöhte Empfindlichkeit besitzen.Für die Herstellung der beanspruchten Bauelemente wird SU8 Resist für Biegebalken und Boss-Membranen verwendet. DLC soll hierbei als Piezowiderstand in die SU8-Elemente integriert werden, um eine sehr hohe Empfindlichkeit der Sensoren auf Grund des niedrigen E-Moduls von SU8 und des hohen K-Faktors (Dehnempfindlichkeit) der DLC-Schichten zu realisieren.Die Anwendungen für derartige Kraftsensoren sind nicht auf Messungen der Geometrie oder der Charakterisierung von Mikroaktoren und Mikromotoren begrenzt. Da sowohl SU8 als auch DLC biokompatibel sind, eröffnet sich ein Anwendungsgebiet im Bereich der Biosensoren, z.B. beim DNA- und Proteinnachweis.DLC kann in verschiedenen Modifikationen abhängig von dem Verfahren und den Prozessparametern abgeschieden werden. Der thermische Koeffizient des Widerstandes sowie die Dehnempfindlichkeit der Schichten hängen von der jeweiligen Modifikation der DLC-Schichten ab. In diesem Projekt sollen gesputterte amorphe Kohlenstoffschichten (a-C) und mittels Plasma-CVD abgeschiedene Kohlenwasserstoffschichten (a-C:H) untersucht werden.Die Prozessentwicklung, Charakterisierung und Optimierung der Schichtherstellung der DLC-Schichten soll unter folgenden Aspekten erfolgen:− Erhöhung der Empfindlichkeit der Piezowiderstände, d.h. Erhöhung des K-Faktors,− Einstellen eines geringen thermischen Koeffizienten des Widerstandes,− Reduktion der Abscheidetemperatur, um eine Abscheidung auf SU8 ohne Substratschädigung zu gewährleisten,− Reduktion der Spannungen der abgeschiedenen Schichten, um eine gute Haftung auf SU8 zu erzielen.

• DFG Programme: Research Grants