DE102004028538A1

DE102004028538A1 - Verfahren zur Reduzierung der adhäsiven Eigenschaften von MEMS und antihaftbeschichtete Vorrichtung

Info

Publication number: DE102004028538A1
Application number: DE102004028538A
Authority: DE
Inventors: Frank Henning; Lutz MÜLLER; Holger Höfer; Arnd Kälberer
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2003-11-17
Filing date: 2004-06-11
Publication date: 2005-06-16
Also published as: ITMI20042181A1; FR2862298A1

Abstract

Es wird ein Verfahren und eine Vorrichtung (100) vorgeschlagen, wobei eine Beschichtung der Oberfläche (107) der Vorrichtung (100) mittels einer antihaftenden Schicht (108) herstellbar ist.

Description

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren und einer Vorrichtung mit den Merkmalen der Oberbegriffe der nebengeordneten Ansprüche.
Bewegliche Elemente in mikroelektromechanischen Strukturen (MEMS) können an den festen Strukturen ankleben. Als Mechanismen für das Zusammenkleben kommen u.a. mechanische Überlast, elektrostatische Aufladung, und chemische Bindungen in Frage. Bei den chemischen Bindungen können van der Waals Wechselwirkungen, ionische Wechselwirkungen, kovalente Bindungen oder metallische Bindungen bestimmend sein. Sich berührende Oberflächen mit hoher Oberflächenenergie wie z.B. Silizium-Oberflächen mit einer Deckschicht aus OH-Gruppen oder mit einem Wasserfilm können starke Bindungskräfte zeigen, die dann auf ionischen Wechselwirkungen oder kovalenten Bindungen (nach Beseitigung des Wassers) beruhen, und die beiden Oberflächen zusammenhalten.
Das beschriebene Ankleben (engl. Sticking) kann durch Beschichten der Oberflächen mit antihaftenden Schichten, sogenannten Antistickschichten verhindert werden.

Die Aufbringung der Antistickschicht aus der flüssigen Phase auf die MEMS Strukturen ist nur schwer möglich, da Kapillarkräfte beim Trocknen die MEMS verkleben. Beschichtungsverfahren mit organischen Verbindungen aus der Gasphase (engl.: Chemical Vapour Deposition – CVD) mit Silanen sind z.B. aus DE 2625448 bekannt. Diese Beschichtungen passivieren die Oberflächen mit einer Schicht mit niedriger Oberflächenenergie und decken eventuelle OH-Gruppen ab. DE 19817310 schlägt als adhäsionsvermindernde Schutzschichten auf der Oberfläche der beweglichen MEMS Strukturen CVD-SiO2 Schichten, Metalloxidschichten, Metallnitridschichten und organische Beschichtungen vor.

Reaktive, perfluorierte oder aromatische Silane sind bekannt und kommerziell erhältlich. Solche Silane reagieren mit den auf Bauteiloberflächen vorhanden OH-Gruppen zu dünnen, festhaftenden Silanschichten. Die anti-adhäsiven, hydrophoben, oleophoben und sonstigen abstoßenden Eigenschaften solcher Schichten sind bekannt. Ein Beschichtungsverfahren zur Abscheidung von Monolagen perfluorierter Silane aus der Gasphase (CVD) zum Schutz von mikromechanischen Bauteilen vor dem Festkleben (Sticking) ist aus EP 0845301 bekannt.

Ein weiteres Gasphasenbeschichtungsverfahren zum Schutz von mikromechanischen Bauteilen vor dem Festkleben ist aus US 5694740 bekannt. Benutzt werden Siliconöle und u.a. perfluorierte Silane.

Ein weiteres Gasphasenbeschichtungsverfahren wird bei Sakata J, Tsuchiya T, Inoue A, Tkumitsu S, Funabashi H et al., „Anti-Stiction Silanization coating...vapour phase deposition process", Transducers 99, 7.6.99, Sendai Jp beschrieben. Dort werden mikromechanische Bauteile durch Gasphasenbeschichtung mit 1,1,2,2 Tetrahydroperfluoroctyltrichlorsilan mit einer „Anti-Stiction-Schicht" versehen.

Ein übliches Verfahren zur Herstellung von mikroelektromechanischen Bauelementen besteht darin, eine Vielzahl dieser Baulemente gemeinsam auf einem Wafer, dem sogenannten MEMS-Wafer herzustellen, und sie danach zu vereinzeln. Zum Schutz vor Umwelteinflüssen werden mikroelektromechanische Bauelemente verkappt. Eine übliches Verfahren zur Verkappung besteht darin, dass eine Siliziumkappe auf das mikroelektromechanische Bauelemente aufgebracht, und durch den Prozess des Seal Glas Bondens mit diesem Bauelement verbunden wird.

Genau wie die Bauelemente selbst, können auch die Kappen gemeinsam auf einem Wafer, dem sogenannten Kappenwafer, hergestellt und anschließend vereinzelt werden. Schließlich ist auch ein Prozess bekannt, bei dem die Verkappung der Bauelemente erfolgt, indem der komplette MEMS-Wafer und der komplette Kappenwafer aufeinander gebondet werden. Im Anschluss werden dann die verkappten Bauelemente vereinzelt.

Vorteile der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einem Verfahren zur Herstellung einer antihaftenden Schicht auf einer Oberfläche eines MEMS-Wafers. Dabei wird die Oberfläche zur Beschichtung der Gasphase eines antihaftenden Stoffes ausgesetzt.

Der Kern der Erfindung liegt darin, dass das Antistictionmedien nicht direkt auf den funktionalen Wafer oder MEMS-Wafer, sondern im ersten Prozessschritt auf einen Kappenwafer aufgebracht wird. Dieser „geimpfte" Kappenwafer wird in nachfolgenden Prozessschritten mit dem funktionalen Sensorwafer, d.h. dem MEMS-Wafer dauerhaft verbunden. Bei diesem Vorgang oder später wird das Antistictionsmedium verdampft und wenigstens auf Teilen der Oberflächen des MEMS-Wafers abgeschieden. Dadurch wird das Ankleben der beweglichen Elemente verhindert. Dabei wird dabei kein gesonderter Beschichtungsschritt für den MEMS-Wafer benötigt.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, besonders kostengünstig durchführbar zu sein und darüber hinaus die Fähigkeit zum Einsatz für die Beschichtung ganzer Waferchargen (Batchfähigkeit) zu haben. Ein weiterer Vorteil liegt darin, dass auf vorhandene Produktionsausrüstung zurückgegriffen werden kann. Kontaminationsrisiken auf andere Produkte (Kreuzkontamination) durch Antistictionmedien können durch dieses Verfahren minimiert, bzw. ausgeschlossen werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung lässt sich besonders kostengünstig herstellen.

Vorteilhaft ist hierbei, dass der Stoff zunächst auf einen Kappenwafer aufgebracht und der Kappenwafer mit dem MEMS-Wafer verbinden wird. Während dieses oder eines nachfolgenden Prozessschrittes wird der Stoff verdampft, und die Oberfläche des MEMS-Wafers wird beschichtet.

Weiterhin ist vorteilhaft, dass der Kappenwafer mittels einer Sealglaspaste mit dem MEMS-Wafer verbunden wird. Die Sealglaspaste schließt den Hohlraum, den Kappenwafer und MEMS-Wafer begrenzen hermetisch von der Außenwelt ab und hält den verdampften antihaftenden Stoff im Inneren des Hohlraums, wo er angrenzende Oberflächen wenigstens teilweise beschichtet.

Besonders vorteilhaft ist, dass das Verdampfen des Stoffes zur Beschichtung durch Verringerung des Drucks der umgebenden Atmosphäre und/oder durch Temperaturerhöhung erfolgt. Diese Bedingungen begünstigen das Abdampfen des Stoffes und die Beschichtung auf dem MEMS-Wafer.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, dass der Stoff zu der Sealglaspaste zugegeben wird. Dadurch wird kein besonderer Beschichtungsschritt für den Kappenwafer benötigt. Weiterhin ist es vorteilhaft, dass der Stoff der Atmosphäre eines Ofens zugegeben wird, während der Kappenwafer darin einen Sealglas Prebake Prozess durchläuft. Der in der Atmosphäre enthaltene Stoff beschichtet während des Prozesses den Kappenwafer.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, die Atmosphäre innerhalb des geschlossenen Raumes, insbesondere des Ofens mit dem Stoff zu dotieren, indem ein poröser Körper, insbesondere bestehend aus Silikongummi oder Phenylsilikongummi mit dem Stoff imprägniert wird und der getränkte Körper an einer ungefähr 200 bis 300 °C heißen Stelle im Raum, insbesondere im Zuleitungsrohr einer Gasspülung, untergebracht wird. Das Ofenspülgas nimmt den Stoff auf und leitet ihn in den geschlossenen Raum ein. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung besteht darin, die Atmosphäre innerhalb des geschlossenen Raumes mit dem Stoff zu dotieren, indem eine Verdampferquelle, bestehend aus einem Vorratsgefäß, gefüllt mit dem Stoff, innerhalb des Raumes untergebracht wird. Ebenso ist es vorteilhaft, die Atmosphäre innerhalb des geschlossenen Raumes mit dem Stoff zu dotieren, indem ein in den Raum eingeleitetes Spülgas zuvor mit dem Stoff dotiert wird, insbesondere, indem das Spülgas aus einem Verdampfer mit dem Stoff versetzt wird, oder indem das Spülgas in einem Blubbergefäß durch den Stoff blubbert. Daneben ist es vorteilhaft, die Atmosphäre innerhalb des ge schlossenen Raumes mit dem Stoff zu dotieren, indem der Stoff aus einer Vorratsflasche durch ein Ventil, über eine geheizte Zuführleitung verdampft und in den geschlossenen Raum eingeleitet wird.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens besteht darin, dass der Kappenwafer und/oder das Sealglas nach dem Sealglas Prebake Prozess mit dem Stoff beschichtet wird. Dies kann z.B. durch Dispensen, Besprühen, Tauchen, Rakeln, Siebdrucken, CVD Beschichtung, Walzen oder Streichen geschehen. Vorteilhaft ist hierbei, dass der antihaftende Stoff unmittelbar vor dem Bonden aufgetragen wird und sich z.B. nicht während des Prebake Prozesses verflüchtigen kann.

Vorteilhaft wird für das erfindungsgemäße Beschichtungsverfahren ein Stoff aus der Verbindungsklasse der Silane verwendet. Stoffe aus dieser Verbindungsklasse sind zur Beschichtung gut geeignet und weisen besonders gute antihaftende Eigenschaften auf.

Die Erfindung geht weiterhin aus von einer Vorrichtung bestehend aus einem mikromechanischen Funktionsteil und einer damit verbunden Kappe, wobei das mikromechanische Funktionsteil und die Kappe einen gemeinsamen Hohlraum umschließen.

Der Kern der Erfindung liegt darin, dass wenigstens Teile der Oberflächen des Funktionsteils und der Kappe, die an den Hohlraum angrenzen, insbesondere die Oberflächen, an denen das eingangs beschriebene Ankleben stattfinden kann, eine antihaftende Beschichtung aufweisen.

Dadurch wird das Anhaften der mikromechanischen Strukturen des Funktionsteils untereinander, am Substrat und an der Kappe verhindert. Insbesondere ist es hierdurch möglich besonders flache Kappen zu verwenden, die sich in geringer Höhe über der mikromechanischen Struktur erstrecken. Dadurch werden wiederum kleinere Bauformen der mikroelektromechanischen Bauelemente ermöglicht.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Zeichnung
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
1 zeigt ein MEMS Bauelement mit Kappe in Schnittdarstellung.
2 stellt das Verfahren des Siebdrucks von Sealglas auf einen Kappenwafer dar.
3 zeigt den Prebake Prozess eines mit Sealglas bedruckten Kappenwafers.
In 4 ist das Bonden von MEMS-Wafer und Kappenwafer dargestellt.
5 zeigt eine Flüssigquelle (Blubbergefäß) mit Temperiermantel.
6 zeigt eine Verdampferflasche mit Temperiermantel.
7 zeigt ein Vorratsgefäß mit gelochtem Deckel als Verdampfer.
8 stellt einen Ofen mit Vorratsflasche und geheizter Zuführung dar.
9 zeigt eine Verdampferquelle in Form eines porösen Körpers aus Silikongummi in der Zuleitung einer Gasspülung
10 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung in Schnittdarstellung.
Beschreibung von Ausführungsbeispielen
Anhand der im folgenden beschriebenen Ausführungsformen soll die Erfindung detailliert dargestellt werden.
1 zeigt ein MEMS Bauelement 11 mit einer Kappe 12 in Schnittdarstellung. Das MEMS Bauelement 11 besteht aus der ersten Schicht oder dem Substrat 13, einer Isolationsschicht oder Opferschicht 14 und einer zweiten Schicht oder Funktionsschicht 15 mit herausstrukturierten mikromechanischen Elementen 16. Das MEMS Bauelement 11 und die Kappe 12 sind mittels eines Sealglases 17 gebondet.
2 stellt das Verfahren des Siebdruckes von einem Sealglas 23 auf einen Kappenwafer 21 dar. Das Sealglas 23 wird in einer erfindungsgemäßen Ausführung des Verfahrens mittels einer Siebdruckanlage 22 auf die Ränder eines Kappenwafers 21 aufgebracht. Die geeignete Schichtdicke der aufgebrachten Sealglas Beschichtung 24 von typischerweise 5 bis 40 μm wird durch einen oder mehrere Druckvorgänge erreicht. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens enthält das Sealglas 23 den antihaftenden Stoff.
3 zeigt den Prebake Prozeß eines mit Sealglas Beschichtung 24 versehenen Kappenwafers 21. Dabei werden unter Wärmeeinwirkung 31 bei einer Temperatur von ca. 300 bis 500°C die organischen Bestandteile der Sealglaspaste verdampft oder ausgebrannt. Zusätzlich kann abhängig vom Glastyp ein Vorverglasen erfolgen. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist die den Kappenwafer 21 umgebende Atmosphäre 32 mit dem antihaftenden Stoff dotiert, und die Oberfläche des Kappenwafers 21 wird mit diesem Stoff beschichtet
In 4 ist das Bonden von MEMS-Wafer 41 und Kappenwafer 21 dargestellt. Dieser Prozeßschritt erfolgt unter Wärmeeinwirkung 44. Dabei wird die Temperatur so gewählt, dass das Sealglas in der Beschichtung 24 in flüssiger Phase vorliegt. Typisch sind Temperaturen von 300 bis 600°C. Dabei werden MEMS-Wafer 41 und Kappenwafer 21 miteinander in Kontakt gebracht. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens verdampft der in der Sealglas Beschichtung 24 enthaltene antihaftende Stoff und dotiert die von MEMS-Wafer 41 und Kappen-Wafer 21 umschlossene Atmosphäre 46. Der antihaftende Stoff scheidet sich aus der dotierten Atmosphäre 46 ab und beschichtet angrenzende Oberflächen, insbesondere auch die mikromechanische Struktur 47 des MEMS-Wafers 41.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Kappenwafer und/oder das Sealglas nach dem Sealglas Prebake Prozess mit dem antihaftenden Stoff, insbesondere durch Dispensen, Besprühen, Tauchen, Rakeln, Siebdrucken, Beschichtung aus der Gasphase (CVD), Walzen oder Streichen, beschichtet. Dieser auf die Oberfläche des Kappenwafers 21 aufgebrachte antihaftende Stoff verdampft nun während des Bondens aus der Beschichtung 45 und dotiert wiederum die Atmosphäre in dem von MEMS-Wafer 41 und Kappenwafer 21 umschlossen Hohlraum 46. Der antihaftende Stoff scheidet sich aus der dotierten Atmosphäre ab und beschichtet angrenzende Oberflächen, insbesondere auch die mikromechanische Struktur 47 des MEMS-Wafers 41.
5 zeigt einen Raum 500, der mittels der Wandung 501 beheizbar ist. Gemäß einer Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich in dem Raum 500 eine Flüssigquelle (Blubbergefäß) 502, gefüllt mit dem antihaftenden Stoff 503 in flüssiger Phase oder in einer Lösung des Stoffes mit einem inerten Lösungsmittel. Die Flüssigquelle 502 weist eine Spülgaszuleitung 504, insbesondere mit einem Absperrventil 505 und einem Regelventil 506. Weiterhin weist die Flüssigquelle 502 eine Spülgasausleitung 510, insbesondere mit einem Absperrventil 508 und einem Regelventil 507 auf. Das Ofenspülgas strömt (blubbert) durch die Zuleitung 504 in das Blubbergefäß 502, durchquert die Flüssigkeit 503 und wird dabei mit dem antihaftenden Stoff dotiert. Das solchermaßen dotierte Ofenspülgas verlässt den Behälter 502 durch die Ausleitung 510, wobei es das Regelventil 507 und das Absperrventil 508 passiert, und strömt in den Raum 500. Die Atmosphäre 509 im Raum 500 wird dadurch mit dem antihaftenden Stoff dotiert.
6 zeigt einen Raum 500, der mittels der Wandung 501 beheizbar ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich in dem Raum 500 ein Verdampfer 602, gefüllt mit dem antihaftenden Stoff 503 in flüssiger Phase oder einer Lösung des Stoffes mit einem inerten Lösungsmittel. Der Verdampfer 602 weist eine Ausleitung 510, insbesondere mit einem Absperrventil 508 und einem Regelventil 507 auf. Der antihaftende Stoff 503 geht in dem Verdampfer 602 in Gasphase über, verlässt den Behälter 602 durch die Ausleitutng 510, wobei er das Regelventil 507 und das Absperrventil 508 passiert, und strömt in den Raum 500. Die Atmosphäre 509 im Raum 500 wird dadurch mit dem antihaftenden Stoff dotiert.
7 zeigt einen Raum 500, der mittels der Wandung 501 beheizbar ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich in dem Raum 500 ein Verdampfer in Form eines Gefäßes 702 mit einem gelochten Deckel 703. Das Gefäß 702 ist mit dem antihaftenden Stoff 503 in flüssiger Phase oder einer Lösung des Stoffes mit einem inerten Lösungsmittel gefüllt. Der antihaftende Stoff 503 wird verdampft, d.h. geht in dem Gefäß 702 in Gasphase über, verlässt es durch den gelochten Deckel 703 und strömt in den Raum 500. Die Atmosphäre 509 im Raum 500 wird dadurch mit dem antihaftenden Stoff dotiert.
8 zeigt einen Raum 500, der mittels der Wandung 501 beheizbar ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich außerhalb des Raumes 500 eine Vorratsflasche 802. Die Vorratsflasche 802 weist eine geheizte Ausleitung 803, insbesondere mit einem Regelventil 804, einem Absperrventil 805 und einem Ausgang 510 auf. Die Vorratsflasche 802 ist mit dem antihaftenden Stoff 503 in flüssiger Phase oder einer Lösung des Stoffes mit einem inerten Lösungsmittel gefüllt. Der antihaftende Stoff 503 wird verdampft, verlässt die Vorratsflasche 802 durch die geheizte Ausleitung 803 und strömt in den Raum 500. Die Atmosphäre 509 im Raum 500 wird dadurch mit dem antihaftenden Stoff dotiert.
9 zeigt einen Raum 500, der mittels der Wandung 501 beheizbar ist. Gemäß einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens befindet sich in dem Raum 500 die Zuleitung einer Gasspülung 902, insbesondere an einer ca. 200 bis 300°C heißen Stelle des Raumes 500. In der Zuleitung 902 ist ein poröser Körper 903, insbesondere aus Silikongummi oder Phenylmethylsilikongummi vorgehalten. Der Körper 903 ist mit dem antihaftenden Stoff 503 in flüssiger Phase oder einer Lösung des Stoffes mit einem inerten Lösungsmittel getränkt. Der antihaftende Stoff 503 verdampft aus dem porösen Körper 903. Ein Ofenspülgas wird durch die Zuleitung 902 geleitet und dabei mit dem antihaftenden Stoff 503 dotiert. Das Spülgas passiert ein Regelventil 507 und ein Absperrventil 508 und tritt danach durch die Öffnung 510 in die Atmosphäre 509 des Raumes 500 aus. Die Atmosphäre 509 wird dabei mit dem antihaftenden Stoff dotiert.
In 10 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung 100, im wesentlichen bestehend aus dem Funktionsteil 110 und der Kappe 106 gezeigt. Funktionsteil 110 und Kappe 106 sind mittels Sealglas 105 verbunden, d.h. gebondet. Funktionsteil 110 und Kappe 106 umschließen einen gemeinsamen Raum. Die an diesen gemeinsamen Raum angrenzenden Oberflächen 107 sind mit einer Beschichtung 108 aus einem antihaftenden Stoff versehen. Das Funktionsteil 110 weist insbesondere ein Substrat 101 und eine Opferschicht 102 auf, auf welcher sich eine Funktionsschicht 103 befindet. Die Funktionsschicht bildet eine mikromechanische Struktur 104 aus, die insbesondere beweglich vorgesehen ist. Die beschichtete Oberfläche 107 mit der Beschichtung 108 der Vorrichtung 100 bringt es nun mit sich, dass bei einer Berührung eines Teils der beweglichen mikromechanischen Struktur 104 mit einem anderen Teil beziehungsweise mit dem Substrat 101 oder mit der Kappe 106 keine Haftung auftritt.
Materialien mit einem Dampfdruck > 1 mbar bei 200°C sind zur Dotierung der Ofenatmosphäre, insbesondere nach den in 3-9 gezeigten Verfahren geeignet. Materialien mit einem Dampfdruck < 1 mbar bei 200°C sind zur Dotierung des Sealglases, insbesondere nach 2 geeignet.
Folgende Gruppen von Silanen sind für die beschriebenen antihaftenden Schichten geeignet:
1. Gruppierung der für Antistickschichten für MEMS geeigneten Silane

1.1 R-SiX3 und Derivate R-SiX3 mit X = fluor, chlor, brom, methoxy, ethoxy, isopropoxy, alkoxy, acetoxy R-Si(X)2Me mit X wie oben und Me = Methyl R-Si(X)Me2 mit X wie oben und Me2 = Dimethyl R = Rf-Rb mit Rf = Perfluorethyl, -butyl, -hexyl, -octyl, -decyl, -methyl und Rb = ethyl und methyl z.B. 1,1,2,2 Tetrahydroperfluooctyl- oder 3,3,3 Trifluorpropyl R = Alkyl C1 bis C30, Isopropyl-, t-Butyl R = Alkyl 1 bis C4 monochloriert oder Monoalkoxyalkyl R = Arylalkyl/Aryl = Phenylethyl-, Naphtyl-, 2-Methyl-2-Phenylethyl, 4-Phenylbutyl, Pentafluorphenyl, Phenyl-, Phenethyl R = Perfluorpolyethergruppe R = Allyl oder 3-Acryloxypropyl, Aminopropyl, Methacryloxymethyl, Vinyl
1.2 R2-SiX2 und Derivate mit X = fluor, chlor, brom, methoxy, ethoxy, isopropoxy, alkoxy, acetoxy R = Rf-Rb mit Rf = Perfluorethyl, -butyl, -methyl und Rb = ethyl und methyl z.B. 3,3,3 Trifluorpropyl R = Arylalkyl/Aryl = Phenylethyl-, Naphtyl-, Pentafluorphenyl-, Phenyl R = Alkyl C1 bis C4, Isopropyl-, t-Butyl, Isobutyl-
1.3 R3-SiX und Derivate mit X = fluor, chlor, brom, methoxy, ethoxy, isopropoxy, alkoxy, acetoxy R = Rf-Rb mit Rf= Perfluorethyl, -butyl, -methyl und Rb = ethyl und methyl z.B. 3,3,3 Trifluorpropyl R = Alkyl C1 bis C4, Isopropyl R = Arylalkyl/Aryl= Phenyl
1.4 X3Si-Rc-SiX3 und Derivate X3Si-Rc-SiX3 mit X wie oben und Rc = methyl, ethyl, propyl, butyl, bifunktionelle Perfluorpolyether (X)2Me Si-Rc-Si(X)2Me mit X und Rc wie oben (X)Me2Si-Rc-Si(X)Me2 mit X und Rc wie oben
1.5 Polymere Poly(Bordiphenylsiloxan) Copolymeren aus Diphenyl und Dimethylsiloxan, z.B. Trimethylpentaphenyltrisiloxane DC 705, Tetramethyltetraphenyltrisiloxane DC704
1.6 Cyclische Silane: 1,1,3,3,5,5 Hexamethylcyclotrisilazan, 1,3-Dimthyl-1,1,3,3-tetraphenyldisilazan, 1,3-Diphenyl-1,1,3,3-tetramethyldisilazan, Octamethylcyclotetrasilazan, Octaphenylcyclotetrasiloxane
1.7. Geeignete Silazane und Siloxane 1,3-Divinyltetramethyldisilazan, Hexamethyldisilazan, Hexamethyldisiloxan, Octaphenyltetrasilazan, Octaphenyltetrasiloxan,
1.8 Derivatisierungsmittel für die Gaschromatographie N-(Trimethylsilyl)dimethylamin, N,N-Bis(trimethylsilyl)methylamine, N,O-Bis(trimethylsilyl)acetamide, N,O-Bis(trimethylsilyl)carbamat, N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoracetamid, N-Butylaminopropyltrimethoxysilan, N-Methyl-N-trimethylsilyltrifluoracetamid,

Weiterhin sind folgende kommerziell erhältliche Silane für antihaftende Beschichtungen von MEMS Bauelementen geeignet:
reaktive Perfluorpolyetherderivate, z.B. Alkoxysilanterminierte PFPE's 7007X oder Galden MF 400 Serie, Phosphorsäureterminierte PFPE's Galden MF 201 oder MF 200 Serie, Galden MF 407 (Perfluorpolyether mit Amidosilanendgruppen), Fomblin Fluorolink S alle von der Fa.
Ausimont, Bollate, It,
Poly(Bordiphenylsiloxan) z.B. Typ SSP040, Fa. Gelest,
Öle aus Copolymeren aus Diphenyl und Dimethylsiloxan, z.B. die Typen PDM-0421, PMM-1043, PMP-5053, PDM-7040, PDM 7050 der Fa. Gelest oder die Typen aus der AP- bzw. AS-Reihe der Fa. Wacker Burghausen, z.B. AP 150.
Abschließend folgt eine alphabetische Liste der bisher identifizierten, für antihaftende Beschichtungen von MEMS Bauelementen geeigneten Silane: (2-Methyl-2-Phenylethyl)Methyldichlorsilan,
(3-Acryloxypropyl)trimethoxysilan,
1,1,2,2, Tetrahydroperflurodecyltriethoxysilan,
1,1,3,3,5,5 Hexamethylcyclotrisilazan,
1,2-Bis(Chlorodimethylsilyl)ethan,
1,3-Bis(chlordimethylsilyl)butan,
1,3-Bis(chlordimethylsilyl)propan,
1,3-Bis(dichlormethylsilyl)propan,
1,3-Bis(trichlorsilyl)propan,
l,3-Dimethyl-1,1,3,3-tetraphenyldisilazan,
1,3-Diphenyl-1,1,3,3-tetramethyldisilazan,
1,3-Divinyltetramethyldisilazan,
11-(Chlordimethylsilylmethyl)-Heptacosan,
11-(Dichlormethylsilylmethyl)-Heptacosan,
11-(Trichlorsilylmethyl)-Heptacosan,
13-(Chlordimethylsilylmethyl)-Heptacosan,
13-(Dichlormethylsilylmethyl)-Heptacosan,
13-(Trichlorsilylmethyl)-Heptacosan,
2 Chlorethyltrichlorsilan,
3 Chlorpropyltrichlorsilan,
3 Chlorpropyltrimethoxysilan,
Di(3,3,3-Trifluorpropyl)dichlorsilan,
3,3,3-Trifluorpropyltriacetoxysilan,
3,3,3-Trifluorpropyltribromsilan,
3,3,3-Trifluorpropyltrichlorsilan,
3,3,3-Trifluorpropyltriethoxysilan,
3,3,3-Trifluorpropyltrifluorsilan,
3,3,3-Trifluorpropyltriisopropoxysilan,
3,3,3-Trifluorpropyltrimethoxysilan,
3-Methoxypropyltrimethoxysilan,
4-Phenylbutyldimethylchlorsilan,
4-Phenylbutylmethyldichlorsilan,
4-Phenylbutylmethyldimethoxysilan,
4-Phenylbutyltrichlorsilan,
4-Phenylbutyltriethoxysilan,
4-Phenylbutyltrimethoxysilan,
Acetoxypropyltrimethoxysilan,
Allyloxyundecyltrimethoxysilan,
Allyltrichlorsilan,
Aminopropyltriethoxysilan,
Aminopropyltrimethoxysilan,
Ausimont Fomblin Fluorolink S,
Ausimont Galden 7007X 8Perfluorpolyether mit Alkoxysilanendgruppen),
Ausimont Galden MF 407 (Perfluorpolyether mit Amidosilanendgruppen),
Di(3,3,3-Trifluorpropyl)diacetoxysilan,
Di(3,3,3-Trifluorpropyl)dibromsilan,
Di(3,3,3-Trifluorpropyl)dichlorsilan,
Di(3,3,3-Trifluorpropyl)diethoxysilan,
Di(3,3,3-Trifluorpropyl)difluorsilan,
Di(3,3,3-Trifluorpropyl)diisopropoxysilan,
Di(3,3,3-Trifluorpropyl)dimethoxysilan,
Di(Pentafluorphenyl)diacetoxysilan,
Di(Pentafluorphenyl)dibromsilan,
Di(Pentafluorphenyl)dichlorsilan,
Di(Pentafluorphenyl)diethoxysilan,
Di(Pentafluorphenyl)difluorsilan,
Di(Pentafluorphenyl)diisopropoxysilan,
Di(Pentafluorphenyl)dimethoxysilan,
Diethyldiacetoxysilan,
Diethyldibromsilan,
Diethyldichlorsilan,
Diethyldiethoxysilan,
Diethyldifluorsilan,
Diethyldiisopropoxysilan,
Diethyldimethoxysilan,
Diisopropyldiacetoxysilan,
Diisopropyldibromsilan,
Diisopropyldichlorsilan,
Diisopropyldiethoxysilan,
Diisopropyldifluorsila,
Diisopropyldiisopropoxysilan,
Diisopropyldimethoxysilan,
Dimethylchlorsilan,
Dimethyldiacetoxysilan,
Dimethyldibromsilan,
Dimethyldichlorsilan,
Dimethyldiethoxysilan,
Dimethyldifluorsilan,
Dimethyldiisopropoxysilan,
Dimethyldimethoxysilan,
Dimethylethoxysilan,
Dimethylmethoxysilan,
Dimethylphenylchlorsilan,
Di-n-Butyldichlorsilan,
Di-n-Butyldiethoxysilan,
Di-n-Butyldimethoxysilan,
Diphenyldiacetoxysilan,
Diphenyldibromsilan,
Diphenyldichlorsilan,
Diphenyldiethoxysilan,
Diphenyldifluorsilan,
Diphenyldiisopropoxysilan,
Diphenyldimethoxysilan,
Diphenylmethylchlorsilan,
Diphenylsilandiol,
Dipropyldiacetoxysilan,
Dipropyldibromsilan,
Dipropyldichlorsilan,
Dipropyldiethoxysilan,
Dipropyldifluorsilan,
Dipropyldiisopropoxysilan,
Dipropyldimethoxysilan,
Di-t-Butyldichlorsilan.
Docosenyltriethoxysilan,
Dodecyltrichlorsilan,
Dodecyltriacetoxysilan,
Dodecyltriethoxysilan,
Dodecyltrimethoxysilan,
Ethylphenethyltrimethoxysilan,
Ethylphenethyltrimethoxysilan,
Ethyltriacetoxysilan,
Ethyltribromsilan,
Ethyltriethoxysilan,
Ethyltrifluorsilan,
Ethyltriisopropoxysilan,
Ethyltrimethoxysilan,
Hexadecyltrichlorsilan,
Hexamethyldisilazan,
Hexamethyldisiloxan,
Isobutyltrimethoxysilan,
Isopropyltriacetoxysilan,
Isopropyltribromsilan,
Isopropyltrichlorsilan,
Isopropyltriethoxysilan,
Isopropyltrifluorsilan,
Isopropyltriisopropoxysilan,
Isopropyltrimethoxysilan,
Methacryloxymethyltriethoxysilan,
Methacryloxymethyltrimethoxysilan,
Methyltriacetoxysilan,
Methyltribromsilan,
Methyltriethoxysilan,
Methyltrifluorsilan,
Methyltriisopropoxysilan,
Methyltrimethoxysilan,
N-(Trimethylsilyl)dimethylamin,
N,N-Bis(trimethylsilyl)methylamine,
N,O-Bis(trimethylsilyl)acetamide,
N,O-Bis(trimethylsilyl)carbamat,
N,O-Bis(trimethylsilyl)trifluoracetamid,
Naphtyltriacetoxysilan,
Naphtyltribromsilan,
Naphtyltrichlorsilan,
Naphtyltriethoxysilan,
Naphtyltrifluorsilan,
Naphtyltriisopropoxysilan,
Naphtyltriisopropoxysilan,
Naphtyltrimethoxysilan,
N-Butylaminopropyltrimethoxysilan,
N-Methyl-N-trimethylsilyltrifluoracetamid,
n-Octadecyltrichlorosilane,
n-Undecyltrichlorosilane,
Octadecyldimethylchlorsilan,
Octadecyltrichlorsilan,
Octadecyltriethoxysilan,
Octadecyltrimethoxysilan,
Octamethylcyclotetrasilazan,
Octaphenylcyclotetrasiloxane,
Octaphenyltetrasilazan,
Octaphenyltetrasiloxan,
Octylmethyldichlorsilan,
Octylmethyldimethoxysilan,
Octyltrichlorsilan,
Octyltriethoxysilan,
Octyltriethoxysilan,
Octyltrimethoxysilan,
Pentafluorphenylacetoxysilan,
Pentafluorphenyldimethylchlorsilan,
Pentafluorphenylmethyldichlorsilan,
Pentafluorphenylmethyldimethoxysilan,
Pentafluorphenylpropyltrichlorsilan,
Pentafluorphenyltriacetoxysilan,
Pentafluorphenyltribromsilan,
Pentafluorphenyltrichlorsilan,
Pentafluorphenyltriethoxysilan,
Pentafluorphenyltrifluorsilan,
Pentafluorphenyltriisopropoxysilan,
Pentafluorphenyltrimethoxysilan,
Perfluordecyl-1H,1H,2H-2H-Dimethylchlorsilan,
Perfluordecyl-1H,1H,2H-2H-Methyldichlorsilan,
Perfluordecyl-1H,1H,2H-2H-Triacetoxysilan,
Perfluordecyl-1H,1H,2H-2H-Trichlorsilan,
Perfluordecyl-1H,1H,2H-2H-Triethoxysilan,
Perfluordecyl-1H,1H,2H-2H-Trimethoxysilan,
Perfluordodecyl-1H,1H,2H-2H-Dimethylchlorsilan,
Perfluordodecyl-1H,1H,2H-2H-Methyldichlorsilan,
Perfluordodecyl-1H,1H,2H-2H-Trichlorsilan,
Perfluordodecyl-1H,1H,2H-2H-Triethoxysilan,
Perfluordodecyl-1H,1H,2H-2H-Trimethoxysilan,
Perfluorhexyl-1H,1H,2H,2H-Dimethylchlorsilan,
Perfluorhexyl-1H,1H,2H,2H-Metliyldichlorsilan,
Perfluorhexyl-1H,1H,2H,2H-Trichlorsilan,
Perfluorhexyl-1H,1H,2H,2H-Triethoxysilan,
Perfluorhexyl-1H,1H,2H,2H-Trimethoxysilan,
Perfluoroctyl-1H,1H,2H,2H-Dimethylchlorsilan,
Perfluoroctyl-1H,1H,2H,2H-Methyldichlorsilan,
Perfluoroctyl-1H,1H,2H,2H-Triacetoxysilan,
Perfluoroctyl-1H,1H,2H,2H-Trichlorsilan,
Perfluoroctyl-1H,1H,2H,2H-Triethoxysilan,
Perfluoroctyl-1H,1H,2H,2H-Trimethoxysilan,
Phenethyltrichlorsilan,
Phenethyltrimethoxysilan,
Phenyltriacetoxysilan,
Phenyltriacetoxysilan,
Phenyltribromsilan,
Phenyltrichlorsilan,
Phenyltriethoxysilan,
Phenyltrifluorsilan,
Phenyltriisopropoxysilan,
Phenyltrimethoxysilan,
Propyltriacetoxysilan,
Propyltribromsilan,
Propyltrichlorsilan,
Propyltriethoxysilan,
Propyltrifluorsilan,
Propyltriisopropoxysilan,
Propyltrimethoxysilan,
t-Butyldimethylchlorsilan,
t-Butyldiphenylchlorsilan,
Tetramethyltetraphenyltrisiloxane DC704,
Thexyldimethylchlorsilan,
Tri(3,3,3-Trifluorpropyl)acetoxysilan,
Tri(3,3,3-Trifluorpropyl)bromsilan,
Tri(3,3,3-Trifluorpropyl)fluorsilan,
Tri(3,3,3-Trifluorpropyl)chlorsilan,
Tri(3,3,3-Trifluorpropyl)ethoxysilan,
Tri(3,3,3-Trifluorpropyl)fluorsilan,
Tri(3,3,3-Trifluorpropyl)isopropoxysilan,
Tri(3,3,3-Trifluorpropyl)methoxysilan,
Triethylacetoxysilan,
Triethylbromsilan,
Triethylchlorsilan,
Triethylethoxysilan,
Triethylfluorsilan,
Triethylisopropoxysilan,
Triethylmethoxysilan,
Triisopropylacetoxysilan,
Triisopropylbromsilan,
Triisopropylchlorsilan,
Triisopropylethoxysilan,
Triisopropylfluorsilan,
Triisopropylisopropoxysilan,
Triisopropylmethoxysilan,
Trimethylacetoxysilan,
Trimethylbromsilan,
Trimethylchlorsilan,
Trimethylethoxysilan,
Trimethylfluorsilan,
Trimethyliodsilan,
Trimethylisopropoxysilan,
Trimethylmethoxysilan,
Trimethylpentaphenyltrisiloxane DC 705,
Triphenylchlorsilan,
Triphenylmethyldimethylchlorsilan,
Triphenylmethylmethyldichlorsilan,
Triphenylmethylmethyldimethoxysilan,
Triphenylmethyltrichlorsilan,
Triphenylmethyltriethoxysilan,
Triphenylmethyltrimethoxysilan,
Tripropylacetoxysilan,
Tripropylbromsilan,
Tripropylchlorsilan,
Tripropylethoxysilan,
Tripropylfluorsilan,
Tripropylisopropoxysilan,
Tripropylmethoxysilan,
Undecyldimethylchlorsilan,
Undecylmethyldimethoxysilan,
Undecyltrichlorsilan,
Undecyltriethoxysilan,
Undecyltrimethoxysilan,
Vinyltriethoxysilan

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Schicht (108) auf einer Oberfläche eines MEMS-Wafers (41), – wobei die Schicht (108) antihaftende Eigenschaften aufweist, – wobei die Oberfläche zur Beschichtung der Gasphase eines Stoffes ausgesetzt wird, dadurch gekennzeichnet, dass – der Stoff auf einen Kappenwafer (21) aufgebracht wird, – der Kappenwafer (21) mit dem MEMS-Wafer (41) verbunden wird, wobei von den beiden Wafern wenigstens ein Hohlraum (46) umschlossen wird, und – während des Verbindens und/oder eines nachfolgenden Prozessschrittes der Stoff verdampft wird und wenigstens Teile der Oberfläche des MEMS-Wafers (41) beschichtet werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenwafer (21) mittels einer Sealglaspaste (23) mit dem MEMS-Wafer (41) verbunden wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Verdampfen des Stoffes und die Beschichtung durch Verringerung des Drucks der umgebenden Atmosphäre und/oder durch Temperaturerhöhung erfolgt.
Verfahren nach den Ansprüchen 2 oder 3 dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff zu der Sealglaspaste (23) zugegeben wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenwafer (21) in einem Raum (500), insbesondere einem Ofen, einen Sealglas Prebake Prozess durchläuft und der Stoff (503) der Atmosphäre (509) des Ofens zugegeben wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (509) innerhalb des Raumes (500) mit dem Stoff (503) dotiert wird, indem ein poröser Körper (903), insbesondere bestehend aus Silikongummi oder Phenylsilikongummi, mit dem Stoff (503) imprägniert wird und der getränkte Körper (903) an einer ungefähr 200 bis 300°C heißen Stelle im Raum (500), insbesondere im Zuleitungsrohr (902) einer Gasspülung, untergebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (509) innerhalb des Raumes (500) mit dem Stoff (503) dotiert wird, indem eine Verdampferquelle, bestehend aus einem Vorratsgefäß (703), gefüllt mit dem Stoff (503), innerhalb des Raumes (500) untergebracht wird, und der Stoff (503) darin zum Verdampfen gebracht wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (509) innerhalb des Raumes (500) mit dem Stoff (503) dotiert wird, indem ein in den Raum (500) eingeleitetes Spülgas zuvor mit dem Stoff (503) dotiert wird, insbesondere, indem das Spülgas in einem Blubbergefäß (502) durch den Stoff (503) blubbert, oder indem das Spülgas aus einem Verdampfer (602) mit dem Stoff (503) versetzt wird.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre (509) innerhalb des Raumes (500) mit dem Stoff (503) dotiert wird, indem der Stoff (503) aus einer Vorratsflasche (802) durch ein Ventil, über eine geheizte Zuführleitung (803) verdampft und in den Raum (500) eingeleitet wird.
Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Kappenwafer (21) und/oder das Sealglas nach dem Sealglas Prebake Prozess, wenigstens teilweise mit dem Stoff, insbesondere durch Dispensen, Besprühen, Tauchen, Rakeln, Siebdrucken, Beschichtung aus der Gasphase (CVD), Walzen oder Streichen, beschichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Stoff eine Substanz oder eine Kombination von Substanzen verwendet wird, die wenigstens eine Verbindung aus der Verbindungsklasse der Silane enthält.
Vorrichtung (100) bestehend aus einem mikromechanischen Funktionsteil (110) und einer damit fest verbunden Kappe (106), wobei Funktionsteil (110) und Kappe (106) einen gemeinsamen Hohlraum (109) umschließen, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens Teile der Oberflächen (107) der Vorrichtung (100), die an den Hohlraum (109) angrenzen, eine antihaftende Beschichtung (108) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle Oberflächen (107) der Vorrichtung (100), die an den Hohlraum (109) angrenzen, eine antihaftende Beschichtung (108) aufweisen.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Atmosphäre im Hohlraum (109) mit dem Stoff dotiert ist.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Sealglas (105) den Stoff enthält.
Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoff eine Substanz oder eine Kombination von Substanzen ist, die wenigstens eine Verbindung aus der Verbindungsklasse der Silane enthält.