DE10103399A1 - Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren - Google Patents
Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes HerstellungsverfahrenInfo
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Abstract
Die Erfindung schafft ein mikromechanisches Bauelement, insbesondere Mikropumpe für polare Fluide, mit einem Substrat (50, 60, 70; 70'); mindestens zwei in dem Substrat (50, 60, 70; 70') vorgesehenen Strömungskanälen (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80'), welche aus einem gemeinsamen Eingangsbereich (5) abgezweigt sind; wobei der Eingangsbereich eine Verzweigung mit einer Spitze (P; P1, P2) aufweist, an der sich die Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80') teilen; einer ersten Elektrode (20; 20a, 20b) zum Anlegen eines ersten elektrischen Potentials an die Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80'); und einer zweiten Elektrode (10) zum Anlegen eines zweiten elektrischen Potentials an die Außenwandungen (8; 8') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80').
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein mikromechanisches
Bauelement, und insbesondere eine Mikropumpe für polare
Fluide, sowie ein entsprechendes Herstellungsverfahren.
Obwohl auf beliebige mikromechanische Bauelemente und
Strukturen, Sensoren und Aktuatoren, anwendbar, werden die
vorliegende Erfindung sowie die ihr zugrundeliegende Pro
blematik in bezug auf eine in der Technologie der Silizium-
Oberflächenmikromechanik herstellbare mikromechanische Mi
kropumpe erläutert.
In Mikromechanik hergestellte Mikropumpen verwenden bei
spielsweise Pumpenkammern mit Rückschlagventilen oder Pum
penkammern mit Strömungskanälen unterschiedlichen Durchmes
sers, um eine eindeutige Strömungsrichtung zu erzeugen.
Die Kraftwirkung auf Dipole, wie beispielsweise Wassermole
küle, in inhomogenen elektrischen Feldern ist seit langem
bekannt und wird in Standardlehrbüchern der Physik be
schrieben.
Fig. 6 zeigt eine schematische Darstellung eines polaren
H2O-Moleküls; und Fig. 7a, b zeigen eine schematische Dar
stellung des polaren H2O-Moleküls unter Einfluß eines elek
trischen Feldes, und zwar Fig. 7a in einem ersten Zustand
und Fig. 7b in einem zweiten Zustand.
H2O-Moleküle besitzen, wie viele andere polare Moleküle,
ein permanentes Dipolmoment aufgrund ihrer Molekülstruktur.
Sauerstoff bindet die Bindungselektronen stärker an sich.
Dadurch erhält das Sauerstoffatom eine leicht negative La
dung bzw. die Wasserstoffatome eine leicht positive Ladung.
Die räumlich unterschiedliche Position der Ladungen resul
tiert in einem Dipolmoment D, wie in Fig. 6 gezeigt.
Wie aus Fig. 7a, b entnehmbar, wird unter dem Einfluß des
durch die Ladung q erzeugten elektrischen Feldes F der Di
pol D gedreht und angezogen, wobei die anziehende Kraft K'
im gedrehten zweiten Zustand größer als die Kraft K im un
gedrehten ersten Zustand ist.
In inhomogenen elektrischen Feldern führt die räumliche
Trennung der Ladungen also zu einer Ausrichtung des Dipols
D im Feld F und zur anziehenden Kraft K' zum Ort des größe
ren elektrischen Feldes. Dabei wird die positive Ladung des
Dipols D angezogen, die negative Ladung abgestoßen. Dies
führt zur Drehung des Dipols D. Die positive Ladung des Di
pols D befindet sich nun an einem Ort mit größerem elektri
schen Feld (engere Feldlinien) als die negative Ladung. Da
durch ist die anziehende Kraft auf die positive Ladung des
Dipols D größer als die abstoßende Kraft auf die negative
Ladung. Dies resultiert in einer Anziehung des Dipols D.
Die anziehende Kraft ist dabei unabhängig von dem Vorzei
chen der elektrischen Ladung q, die das inhomogene Feld F
verursacht.
Dieser Effekt wird bei manchen Schiffsantrieben ausgenützt.
Im Bug eines Schiffes wird ein inhomogenes elektrisches
Feld erzeugt. Die anziehende Kraft von Schiffsrumpf und
Wassermolekülen führt zu einer Vorwärtsbewegung des
Schiffs.
Elektroosmotisches Pumpen wurde bereits beschrieben (Das
gupta et al., "Electroosmosis: A Reliable Fluid Propulsion
System for Flow Injection Analysis", Anal. Chem. 66 (1994)
1792-1798). Hierbei werden Flüssigkeiten gepumpt, indem Io
nen in den Flüssigkeiten durch elektrische Felder in die
gewünschte Richtungen gezogen werden und dabei die restli
che Flüssigkeit mitschieben.
Elektrohydrodynamisches Pumpen wurde bereits beschrieben
(Bart et al., "Microfabricated Electrohydrodynamic Pumps",
Sensor and Actuators A29 (1990) 193-197; P. J. Zanzucchi et
al., US 5,858,193). Die Pumpwirkung entsteht bei hohen
elektrischen Felder durch Kräfte auf Ionen, die aufgrund
der hohen Felder durch Dissoziation und elektrolytische
Prozesse entstanden sind.
Die der vorliegenden Erfindung zugrundeliegende Idee be
steht darin, daß die anziehende Kraft auf polare Moleküle
(z. B. Wasser) in inhomogenen elektrischen Feldern ausge
nutzt wird, um diese Moleküle zu beschleunigen. Es erfolgt
dazu die Herstellung von Kanälen mit Elektroden, die ent
sprechende inhomogene Felder erzeugen.
Das erfindungsgemäße mikromechanische Bauelement mit den
Merkmalen des Anspruchs 1 und das entsprechende Herstel
lungsverfahren nach Anspruch 8 weisen den Vorteil auf, daß
eine einfache und kostengünstige Herstellung einer Mikro
pumpe für polare Flüssigkeiten oder Gase möglich wird. Die
Pumpe ist äußerst robust, da keinerlei bewegliche Teile
verwendet werden.
Die Erzeugung ist durch viele Prozessvarianten möglich, und
dadurch wird die Möglichkeit der Integration mit anderen
mikromechanischen oder elektrischen Komponenten auf einem
Chip geschaffen.
Die Pumpwirkung ergibt sich bereits bei kleinen Spannungen
(wenige V), da durch die kleinen Radien (ca. 5 µm), die mit
Mikromechanik herstellbar sind, sehr inhomogene elektrische
Felder erzeugt werden können, die auch bei kleinen Spannun
gen eine ausreichende Kraftwirkung erzeugen. Insbesondere
werden keine so hohen Spannungen (< 100 V) benötigt wie
beispielsweise bei elektrohydrodynamischen Pumpen.
In den Unteransprüchen finden sich vorteilhafte Weiterbil
dungen und Verbesserungen des jeweiligen Erfindungsgegen
standes.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung sind die Strömungska
näle in einem gemeinsamen Ausgangsbereich zusammengeführt.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist die
Spitze einen geringen Radius im Bereich einiger Mikrometer
auf. So lassen sich besonders inhomogene Felder erzeugen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weisen die
Innenwandungen der Strömungskanäle in dem gemeinsamen Aus
gangsbereich eine Rundung auf. Hier ist ein homogener Feld
verlauf gewünscht.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind zwei
Strömungskanäle aus dem gemeinsamen Eingangsbereich abge
zweigt, wobei die Strömungskanäle in einem gemeinsamen Mit
telbereich zusammengeführt sind, von dem Mittelbereich zwei
weitere Strömungskanäle abgezweigt sind, und die weiteren
zwei Strömungskanäle in einem gemeinsamen Ausgangsbereich
zusammengeführt sind, der eine Verzweigung mit einer weite
ren Spitze aufweist, an der sich die Innenwandungen der
Strömungskanäle teilen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung weist der
Mittelbereich beiderseits eine Verzweigung mit einer Rundung
auf, an der sich die Innenwandungen der Strömungskanä
le teilen.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist eine
dritte Elektrode zum Anlegen eines dritten elektrischen Po
tentials an die Innenwandungen der zwei weiteren Strömungs
kanäle vorgesehen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen
dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher er
läutert.
Es zeigen:
Fig. 1a, b eine schematische Darstellung eines mikromechani
schen Bauelements in Form einer Mikropumpe als
erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung, und zwar Fig. 1a im Querschnitt und Fig.
1b eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung von
Fig. 1a;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines mikromechani
schen Bauelements in Form einer Mikropumpe als
zweites Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung;
Fig. 3a-c eine schematische Darstellung eines Herstellungs
verfahrens für ein mikromechanisches Bauelement
in Form einer Mikropumpe als drittes Ausführungs
beispiel der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 eine Modifikation des Herstellungsverfahrens als
viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Er
findung;
Fig. 5 eine weitere Modifikation des Herstellungsverfah
rens als fünftes Ausführungsbeispiel der vorlie
genden Erfindung;
Fig. 6 eine schematische Darstellung eines polaren H2O-
Moleküls; und
Fig. 7a, b eine schematische Darstellung des polaren H2O-
Moleküls unter Einfluß eines elektrischen Feldes,
und zwar Fig. 7a in einem ersten Zustand und Fig.
7b in einem zweiten Zustand.
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche
oder funktionsgleiche Komponenten.
Fig. 1a, b zeigen eine schematische Darstellung eines mikro
mechanischen Bauelements in Form einer Mikropumpe als er
stes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, und
zwar Fig. 1a im Querschnitt und Fig. 1b eine vergrößerte
Ausschnittsdarstellung von Fig. 1a.
Der mit Bezug auf Fig. 7a, b beschriebene Effekt kann ausge
nützt werden, um eine Mikropumpe für ein polares Medium
bzw. Fluid herzustellen.
Das polare Medium strömt ausgehend von einer Verzweigung im
Eingangsbereich 5 in die beiden Strömungskanäle 10, 10'.
Durch Anlegen einer Spannung zwischen der Mittenelektrode
20, die mit den Innenwandungen der Strömungskanäle 10, 10'
verbunden ist, und der Außenelektrode 30, die mit den Au
ßenwandungen der Strömungskanäle 10, 10' verbunden ist,
wird ein elektrisches Feld erzeugt. Bei dem mit "Spitze"
bezeichneten Bereich P tritt aufgrund des sehr kleinen
Krümmungsradius der Mittenelektrode 20 ein stark inhomoge
nes Feld IF auf (Fig. 1b). Bei den anderen Bereichen tritt
ein näherungsweise homogenes Feld HF auf, da bei diesen Be
reichen relativ große Krümmungsradien vorherrschen. Dieses
stark inhomogene Feld IF führt dazu, dass die polaren Mole
küle (wie z. B. Wasser) in Richtung "Spitze" P gezogen wer
den. Links und rechts der "Spitze" P befindet sich nach ei
nem sehr kleinen Übergangsbereich der Bereich mit homogenen
elektrischen Feld HF im jeweiligen Strömungskanal 10 bzw.
10'.
Polare Moleküle, die relativ nahe an der "Spitze" P sind,
werden durch nachfolgende Moleküle, die noch weiter ober
halb der "Spitze" P sind, zur Seite gedrängt in den Bereich
mit homogenen elektrischen Feld HF. Dadurch entsteht eine
eindeutige Strömungsrichtung S bzw. Pumpwirkung. Da mittels
Mikromechanik eine "Spitze" P mit sehr kleinem Radius her
gestellt werden kann, ist das elektrische Feld im Bereich
der "Spitze" P sehr inhomogen. Dadurch entsteht eine rela
tiv große anziehende Kraft auf die polaren Moleküle.
Hingegen haben die Innenwandungen 7, 7' der Strömungskanäle
10, 10' in dem gemeinsamen Ausgangsbereich 6 eine Rundung R
mit relativ homogenem Feldverlauf.
Selbstverständlich können mehrere der in Fig. 1a, b gezeig
ten Pumpen sequentiell oder parallel zusammengeschaltet
werden, um eine höhere Pumpwirkung zu erreichen.
Bei der in Fig. 1a, b gezeigten Ausführungsform könnte eine
Rückströmung nicht gestoppt werden. Dies könnte mit einem
(nicht gezeigten) Rückschlagventil verhindert werden.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung eines mikrome
chanischen Bauelements in Form einer Mikropumpe als zweites
Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Als weitere Möglichkeit bietet sich die Kombination zweier
Mikropumpengeometrien an, wie in Fig. 2 gezeigt. Dazu ist
die Struktur gemäß Fig. 1a, b praktisch am Auslaß gespie
gelt.
In Strömungsrichtung S1 verzweigt das Fluid an der "Spitze"
P1 in die Strömungskanäle 10, 10' und tritt am Ausgang in
den Strömungskanal 11, der die beiden Strukturen verbindet.
Der Strömungskanal 11 weist beiderseits eine Verzweigung
mit einer Rundung R bzw. R' auf, an der sich die Innenwan
dungen 7 bzw. 7' der Strömungskanäle 10, 10' bzw. 12, 12'
teilen.
Durch den Strömungskanal 11 strömt das Fluid zur Verzwei
gung mit einer runden Form (homogenes Feld) und läuft dann
durch die Strömungskanäle 12, 12' über die "Spitze" P2 zum
Ausgangsbereich 6.
Durch den Unterschied der elektrischen Felder, die durch
die beiden Mittenelektroden 20a, 20b erzeugt werden, kann
bei diesem Beispiel eine Strömungsrichtung S1 bzw. S2 vor
gegeben werden.
Fig. 3a-c zeigen eine schematische Darstellung eines Her
stellungsverfahrens für ein mikromechanisches Bauelement in
Form einer Mikropumpe als drittes Ausführungsbeispiel der
vorliegenden Erfindung.
Fig. 3a zeigt einen Zwischenzustand, wobei 70 ein Silizium
substrat, 60 eine isolierende Zwischenschicht (z. B. SiO2),
50 eine mikromechanische Funktionsschicht (z. B. Polysilizi
um) und 40 eine Maske (z. B. Nitrid/Oxid oder Fotolack) be
zeichnet.
Der Zwischenzustand in Fig. 3a kann beispielsweise herge
stellt werden durch Verwenden eines SOI-Substrats (Silicon
on-Insulator) und Aufbringen und Strukturieren der Maske 40
oder durch Oxidation des Substrats 70, Abscheiden der Funk
tionsschicht 50 (z. B. dotiertes polykristallines Silizium)
und Aufbringen und Strukturieren der Maske 40. Die Zwi
schenschicht 60 zwischen Substrat und Funktionsschicht ist
notwendig zur Isolierung der Elektroden.
Fig. 3b zeigt den Zwischenzustand nach Ätzen der Strömungs
kanäle 80 (z. B. durch anisotropes Plasmaätzen), Entfernen
der Maske 30 und Herstellen der Kontaktpads 90 für die Mit
tel- bzw. Außenelektroden. Wahlweise können die Kontaktpads
90 auch vor dem Aufbringen der Maske 30 hergestellt werden.
Abschließend wird, wie in Fig. 3c gezeigt, ein bevorzugt
vorstrukturiertes Decksubstrat 100 mit dem bisherigen Auf
bau verbunden. Dies kann beispielsweise durch anodisches
Bonden von Glas geschehen. Die Vorstrukturierung ist wün
schenswert, damit zu den Kontaktpads 90 Zugangsöffnungen
bestehen.
Optional können im Substrat 70 oder im Decksubstrat 100
Öffnungen zu den Kanälen 80 hergestellt werden, um von der
Unter- und/oder Oberseite der Struktur das zu pumpende Me
dium zuzuführen.
Fig. 4 zeigt eine Modifikation des Herstellungsverfahrens
als viertes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Diese vierte Ausführungsform wird mittels Anodisieren her
gestellt wird. Beim Anodisieren wird das Substrat 70', hier
ein p-Wafersubstrat mit n+-Wannen 120, in eine Ätzlösung,
die HF enthält, getaucht. Durch Anlegen einer Spannung an
zwei Elektroden, zwischen denen sich das Substrat befindet,
ätzen von einer Seite kleine Poren in das Substrat. Die Po
rengröße wird von den Anodisierbedingungen bestimmt (HF-
Konzentration, Stromdichte, Dotierung des Substrats, etc.).
Durch die Maskierung des p-dotierten Substrats 70' mit den
n+-dotierten Bereichen 120 können auf dem Substrat 70' lo
kal begrenzte, poröse Schichtbereiche 110 erzeugt werden.
Durch einen Wechsel der Anodisierbedingungen (HF-Konzen
tration, Stromdichte, . . .) kann unterhalb dieser porösen
Schichtbereiche 110 das Silizium vollständig herausgelöst
werden und somit ein jeweiliger Strömungskanal 80' erzeugt
werden (Elektropolitur).
Durch eine anschließende kurze Oxidation oxidiert das porö
se Silizium aufgrund seiner großen Oberfläche vollständig
und wandelt sich in Siliziumoxid um. Bei geeigneter Wahl
der Porosität der porösen Schichtbereiche 110 führt die Vo
lumenausdehnung bei der Oxidation zu einem Verschließen der
Poren. Optional kann noch eine Verschlussschicht aufge
bracht werden.
Wichtig ist, dass durch die Oxidation die beiden Elektroden
90 lateral elektrisch isoliert werden. Um zu verhindern,
dass ein Stromfluss unterhalb des jeweiligen Kanals 80' von
einer Elektrode 90 zur anderen Elektrode 90 fließt, können
die unterschiedlichen Dotierungen ausgenutzt werden, um ei
ne Diode in Sperrrichtung zu erzeugen.
Fig. 5 zeigt eine weitere Modifikation des Herstellungsver
fahrens als fünftes Ausführungsbeispiel der vorliegenden
Erfindung.
Durch einen weiteren Wechsel der Anodisierbedingungen kann
unter dem jeweiligen Kanal 80' wiederum eine poröse Schicht
110' erzeugt werden. Nach der Oxidation erhält man einen
Kanal 80' bzw. einen Hohlraum mit darüber- und darunterlie
gendem Oxid 110, 110', der die Elektroden 90 voneinander
vollständig isoliert.
Obwohl die vorliegende Erfindung vorstehend anhand eines
bevorzugten Ausführungsbeispiels beschrieben wurde, ist sie
darauf nicht beschränkt, sondern auf vielfältige Weise mo
difizierbar.
In den obigen Beispielen ist das erfindungsgemäße Bauele
ment in einfachen Formen zur Erläuterung seiner Grundprin
zipien erläutert worden. Kombinationen der Beispiele und
wesentlich kompliziertere Ausgestaltungen unter Verwendung
derselben Grundprinzipien sind selbstverständlich denkbar.
Es können auch beliebige mikromechanische Grundmaterialien
verwendet werden, und nicht nur das exemplarisch angeführte
Siliziumsubstrat.
Auch durch eine Maskierung mit einer Nitridschicht können
gewisse Bereiche des Substrats vor dem Ätzangriff geschützt
werden.
Claims (13)
1. Mikromechanisches Bauelement, insbesondere Mikropumpe
für polare Fluide, mit:
einem Substrat (50, 60, 70; 70');
mindestens zwei in dem Substrat(50, 60, 70; 70') vorgesehe nen Strömungskanälen (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80'), welche aus einem gemeinsamen Eingangsbereich (5) ab gezweigt sind;
wobei der Eingangsbereich eine Verzweigung mit einer Spitze (P; P1, P2) aufweist, an der sich die Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80') teilen;
einer ersten Elektrode (20; 20a, 20b) zum Anlegen eines er sten elektrischen Potentials an die Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80'); und
einer zweiten Elektrode (10) zum Anlegen eines zweiten elektrischen Potentials an die Außenwandungen (8; 8') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80').
einem Substrat (50, 60, 70; 70');
mindestens zwei in dem Substrat(50, 60, 70; 70') vorgesehe nen Strömungskanälen (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80'), welche aus einem gemeinsamen Eingangsbereich (5) ab gezweigt sind;
wobei der Eingangsbereich eine Verzweigung mit einer Spitze (P; P1, P2) aufweist, an der sich die Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80') teilen;
einer ersten Elektrode (20; 20a, 20b) zum Anlegen eines er sten elektrischen Potentials an die Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80'); und
einer zweiten Elektrode (10) zum Anlegen eines zweiten elektrischen Potentials an die Außenwandungen (8; 8') der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80').
2. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10',
11, 12, 12'; 80; 80') in einem gemeinsamen Ausgangsbereich
(6) zusammengeführt sind.
3. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet, daß die Spitze (P; P1, P2) einen
geringen Radius im Bereich einiger Mikrometer aufweist.
4. Mikromechanisches Bauelement nach einem der vorherge
henden Ansprüche 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle (10, 10'; 10,
10', 11, 12, 12'; 80; 80') in dem gemeinsamen Ausgangsbe
reich (6) eine Rundung (R; R, R') aufweisen.
5. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß zwei Strömungskanäle (10, 10') aus dem
gemeinsamen Eingangsbereich (5) abgezweigt sind, die Strö
mungskanäle (10, 10') in einem gemeinsamen Mittelbereich
(11) zusammengeführt sind, von dem Mittelbereich (11) zwei
weitere Strömungskanäle (12, 12') abgezweigt sind, und die
weiteren zwei Strömungskanäle (12, 12') in einem gemeinsa
men Ausgangsbereich (6) zusammengeführt sind, der eine Ver
zweigung mit einer weiteren Spitze (P; P1, P2) aufweist, an
der sich die Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle
(12, 12') teilen.
c. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß der Mittelbereich (11) beiderseits eine
Verzweigung mit einer Rundung (R, R') aufweist, an der sich
die Innenwandungen (7; 7') der Strömungskanäle (10, 10';
10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80') teilen.
7. Mikromechanisches Bauelement nach Anspruch 5, gekenn
zeichnet durch eine dritte Elektrode (20b) zum Anlegen ei
nes dritten elektrischen Potentials an die Innenwandungen
(7') der zwei weiteren Strömungskanäle (12, 12').
8. Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bau
elements nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schrit
te:
Vorsehen eines Substrats (50, 60, 70) mit einer mikromecha nischen Funktionsschicht (50) unter Zwischensetzen einer Isolationsschicht (60) auf einem Wafersubstrat (70);
Ätzen von Gräben (80; 80') in der mikromechanischen Funkti onsschicht (50) zum Erstellen der ersten Elektrode (20; 20a, 20b) und der zweiten Elektrode (10) sowie der Strö mungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80'); und
Verschließen der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80') von oben.
Vorsehen eines Substrats (50, 60, 70) mit einer mikromecha nischen Funktionsschicht (50) unter Zwischensetzen einer Isolationsschicht (60) auf einem Wafersubstrat (70);
Ätzen von Gräben (80; 80') in der mikromechanischen Funkti onsschicht (50) zum Erstellen der ersten Elektrode (20; 20a, 20b) und der zweiten Elektrode (10) sowie der Strö mungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80'); und
Verschließen der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11, 12, 12'; 80; 80') von oben.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß
zum Verschließen der Strömungskanäle (10, 10'; 10, 10', 11,
12, 12'; 80; 80') von oben ein weiteres Substrat (100) auf
die mikromechanische Funktionsschicht (50) gebondet wird.
10. Verfahren zum Herstellen eines mikromechanischen Bau
elements nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Schrit
te:
Vorsehen eines Substrats (70');
Vorsehen von Maskierungsbereichen (120) zum Definieren der Lage der Strömungskanäle (80; 80');
anodisches Ätzen der Strömungskanäle (80; 80');
Vorsehen der ersten Elektrode (20; 20a, 20b) und der zwei ten Elektrode (10) in den Maskierungsbereichen (120); und
Verschließen der Strömungskanäle (80; 80') von oben.
Vorsehen eines Substrats (70');
Vorsehen von Maskierungsbereichen (120) zum Definieren der Lage der Strömungskanäle (80; 80');
anodisches Ätzen der Strömungskanäle (80; 80');
Vorsehen der ersten Elektrode (20; 20a, 20b) und der zwei ten Elektrode (10) in den Maskierungsbereichen (120); und
Verschließen der Strömungskanäle (80; 80') von oben.
11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet,
daß zum Verschließen der Strömungskanäle (80; 80') von oben
eine poröse Schicht (110) oberhalb der Strömungskanäle (80;
80') oxidiert wird.
12. Verfahren nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Maskierungsbereiche (120) Dotierungsgebiete
mit einem zum Substrat (70') entgegengesetzten Do
tiertyp sind.
13. Verfahren nach Anspruch 10, 11 oder 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß im Substrat (70') oberhalb und unterhalb
der Strömungskanäle (80; 80') poröse Bereiche (110; 110')
vorgesehen werden.
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EP20010123641 EP1227060B1 (de) | 2001-01-26 | 2001-10-02 | Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren |
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DE2001103399 DE10103399A1 (de) | 2001-01-26 | 2001-01-26 | Mikromechanisches Bauelement und entsprechendes Herstellungsverfahren |
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