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Die
Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung einer mikromechanischen
Pumpe aus und einer Pumpe, die nach diesem Verfahren hergestellt
ist.
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Den
auf Halbleiter Basis konstruierten mikromechanischen Bauelementen
kommt in Zukunft vermehrt Bedeutung zu. In der Industrie werden
solche mikromechanischen Bauelemente, deren Strukturen beispielsweise
in Silizium angelegt sind, z.B. als Beschleunigungssensoren in Automobilen
zum Auslösen
von Airbags verwendet. Vereinzelt sind auch Entwicklungen für Mikropumpen
bekannt geworden, wie z.B. durch das Fraunhofer Institut für Zuverlässigkeit und
Mikrointegration, welches eine Mikroperistaltikpumpe in Form von
Vorserienexemplaren anbietet.
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Die
mikromechanischen Bauelemente und insbesondere Pumpen werden in
Zukunft immer häufiger
in der Medizintechnik und in der Mikroprozesstechnik, wie auch der
Bioanalytik eingesetzt werden, dort z.B. zum hochgenauen Dosieren
von Medikamenten oder zum Regeln von Medikamentenspiegeln im Blutkreislauf
eines Patienten. Sie sind besonders gut geeignet für die Förderung
von Flüssigkeiten und
Gasen. Ein zuverlässiger
Betrieb ist in diesen Fällen
sehr wichtig und ist ebenfalls eine hohe Miniaturisierung erforderlich.
Probemuster von Mikroperistaltikpumpen werden unter Verwendung des
direkten Bondens zweier strukturierter Siliziumsubstrate (Si) hergestellt.
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Die
Technologie des Siliziumdirektbondens hat jedoch den Nachteil, dass
beim Zusammenfügen bereits
strukturierter Flächen
eine absolute Partikelfreiheit sowie sehr glatte Oberflächen erforderlich sind,
damit eine formschlüssige
und zuverlässige Verbindung
der Ober- und Unterseite der Pumpe hergestellt werden kann.
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Bei
der Großserienfertigung
sind jedoch Reinstraumbedingungen und partikelfreie Umgebungen sehr
schwer und nur kostspielig herstellbar, weswegen kostengünstigere
Herstellverfahren für
mikromechanische Bauelemente für
die Massenfertigung bei geringem Ausschuss, höchst wünschenswert sind.
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Aus
DE 10104868 A1 ist
ein mikromechanisches Bauelement und ebenso ein Verfahren zur Herstellung
eines mikromechanischen Bauelements bekannt. Dort wird in einer
strukturierten Schicht eines Silizium-Wafers eine Funktionsstruktur
gebildet und diese mit einer Kappe überdeckt, wobei zwischen der
Kappe und der Funktionsstruktur mindestens ein Hohlraum gebildet
ist und eine Verbindungsschicht die Kappe mit der strukturierten
Schicht verbindet. Im Herstellprozess wird die strukturierte Schicht
mittels der Verbindungsschicht über
anodisches Bonden verbunden und die Kappe wird dann mit der Verbindungsschicht
ebenso über
anodisches Bonden verbunden.
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Die
der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, ein Herstellverfahren
für Halbleiter basierende,
und insbesondere Silizium basierende Mikropumpen unter Verzicht
auf das Direktbonden von Halbleitersubstraten herzustellen und insbesondere
ein Verfahren anzugeben, das großserientauglich ist.
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Weiterhin
ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine mikromechanische
Pumpe anzugeben, welche durch dieses Verfahren hergestellt ist.
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Diese
Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
ein Verfahren zur Herstellung einer Mikropumpe gemäß den Merkmalen
des Patentanspruches 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
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Weiterhin
wird diese Aufgabe für
eine Mikropumpe durch eine Mikropumpe gemäß den Merkmalen des Patentanspruches
16 gelöst.
Weiterbildungen der Mikropumpe ergeben sich aus dem abhängigen Anspruch
17.
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Ein
besonderer Vorteil des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens liegt
darin, dass als Ausgangsmaterial ein kombiniertes Substratmaterial
verwendet wird, welches aus einem Halbleitersubstrat, insbesondere
einem Siliziumhalbleitersubstrat und einer Schicht eines bereits
mit diesem Halbleitersubstrat verbundenen anodisch bondbaren Glases
aufgebaut ist. Das anodisch bondbare Glas übt in diesem Fall eine Doppelfunktion
aus, indem es als Verbindungsglied zum unteren Teil der zu produzierenden
Mikropumpe dient und die dafür
erforderliche Bindungseigenschaft bereitstellt und gleichzeitig
die Möglichkeit
bietet, welche durch das erfindungsgemäße Verfahren ausgeschöpft wird,
im Inneren dieses Glases Strukturen der zu fertigenden Mikropumpe
anzulegen.
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Durch
anodisches Bonden dieser Glasschicht, welche mit dem oberen Halbleitersubstrat bereits
verbunden ist, mit dem unteren Halbleitersubstrat wird dann eine
homogene Struktur ei ner Mikropumpe fertiggestellt, die gegenüber dem
Stand der Technik den Vorteil hat, dass lediglich ein Bondungsschritt
erforderlich ist, dass anodisches Bonden erfolgt, und dass die inneren
Strukturen sowohl in der Glasschicht, als auch in der unteren Halbleitersubstratschicht
bereits angelegt sind.
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Vorteilhaft
sieht es eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass die
Strukturierung des unteren Halbleitersubstrates als zweites planares
Substrat durch Einbringung von Tiefenstrukturen in eine bereits
vorhandene Halbleiterschicht erfolgen kann, oder durch Anbringen
einer Oxidschicht auf einer im Vergleich zur oberen Substratschicht
etwas dünneren
vorhandenen zweiten Substratschicht erfolgt, auf die dann aktive
Strukturen, die später
im Inneren der Pumpe vorliegen, durch Aufwachen von Siliziumkristallen
oder entsprechenden abhängig
vom Substrat anderen Halbleitermaterialkristallen aufwachsen gelassen
werden. Bevorzugt kann auf der Oxidschicht eine mikrokristalline Polysiliziumschicht
aufgebracht werden, die als Keimschicht für die aufzuwachsenden Siliziumkristalle
dienen kann.
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Bevorzugt
können
im Inneren der Pumpe Strukturen vorgesehen sein, welche trotz Aufeinanderfügung und
Aneinanderbonden der Glasschicht und des zweiten planaren Substrats
nicht gebondet werden sollen, weil sie eine aktive Öffnungs-
und Schließfunktion
im Rahmen der Betätigung
der Pumpe ausüben.
Es ist zu diesem Zweck im erfindungsgemäßen Verfahren vorgesehen, Teilbereiche
von aufeinander zu liegen kommenden Flächen des Glases und des zweiten
planaren Halbleitersubstrates mit einer Passivierungsschicht zu
versehen, welche beim anodischen Bonden dazu führt, dass diese Teilbereiche
nicht fest miteinander durch das anodische Bonden verbunden werden.
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In
einem weiteren Schritt kann dann bevorzugt diese Passivierungsschicht
wieder entfernt werden.
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Vorteilhaft
werden nach Verbindung der Glasschicht und des zweiten planaren
Substrates durch anodisches Bonden im Außenbereich der mikromechanischen
Pumpe Strukturen zum Betrieb der Pumpe angelegt. Dies hat den Vorteil,
dass durch diese Prozesse die inneren Strukturen, welche in diesem
Zustand bereits hermetisch abgedichtet sind, nicht verschmutzt werden
können
und keine Beeinträchtigung
des Innenraums der Pumpe erfolgt. Weiterhin ist die gesamte Struktur
leichter handhabbar und kann als kompakte Einheit dem Fertigungsprozess
unterzogen werden.
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Vorteilhaft
sieht es eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass eine
auf dem zweiten planaren Substrat im Inneren angelegte Oxidschicht
als Ätzstoppschicht
für Ätzschritte
zum Einbringen äußerer Strukturen
im Bereich des zweiten planaren Substrates dient. Auf diese Weise
ist ein sehr genau definiertes Tiefenätzen möglich, das über die gesamte Substratdicke
des zweiten planaren Substrates Material abträgt und das durch diese Oxidschicht,
welche im Inneren auf das Substrat aufgebracht wurde, gestoppt wird.
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Vorteilhaft
sieht es eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass im
zweiten planaren Substrat als äußere Struktur
oder im Bereich der äußeren Strukturen
ein Einlass der Pumpe und ein Auslass der Pumpe festgelegt werden.
Bevorzugt können
diese Einlass- und Auslassöffnungen zum
Inneren der Pumpe dadurch hergestellt werden, dass beispielsweise
eine im Inneren aufgebrachte Oxidschicht durch Plasmaätzen geöffnet wird.
Dies erlaubt es, sehr definierte Öffnungen von genauen Abmessungen
und genauer Tiefe herzustellen ohne umgebende Bereich übermässig zu
beeinträchtigen.
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Vorteilhaft
kann nach dem Einbringen der Öffnungen
gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemässen
Verfahrens, nachdem das Innere der Pumpe zugänglich ist, die Passivierungsschicht entfernt
werden, welche in einem Teilbereich das anodische Bonden zwischen
der Glasschicht und der zweiten planaren Substratschicht verhindert
hatte. Auf diese Weise entsteht beispielsweise bevorzugt ein zu öffnendes
und schließbares
Einlassventil der Mikropumpe, das beispielsweise durch einen in
seinem Bereich vorgesehenen Aktor betätigt werden kann und im Rahmen
der Pumpfunktion beispielsweise als Sperrventil einer Fluiddiode
dienen kann, welche ein Rückströmen einer
eingepumpten Flüssigkeit verhindert
und ein Zuströmen
je nach Betätigungszustand
jedoch erlaubt.
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Vorteilhaft
sieht es eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens vor, dass im
Bereich des ersten planaren Halbleitersubstrates Kavernen angelegt
werden, wobei mit Kavernen in diesem Zusammenhang beispielsweise
gemeint ist, dass eine bestimmte Schichtdicke des ersten planaren
Substrates sehr stark abgetragen wird, bis eine dünne Schicht
an der Unterseite des Abtrags verbleibt, die beispielsweise als
Pumpmembran dienen kann, durch welche ein aktiver Betrieb der Pumpe
möglich ist.
Wichtig ist in diesem Zusammenhang, dass die Siliziumschicht oder
die Schicht eines anderen Halbleiters, die durch das Einbringen
der Kavernen verbleibt, flexibel ist. Dies stellt sicher, dass eine
Betätigung
durch später
einzubringende Aktoren es ermöglicht,
dass diese Siliziumschicht aktiv gesteuert verformbar ist. So haben
im Inneren vorhandene Strukturen durch die Anbringung äußerer Aktoren und
Betätigung
der Aktoren auf die Unterseite einer Kaverne eine Aus wirkung auf
den Innenraum der Mikropumpe und erlauben so eine koordinierte Pumpfunktion.
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Besonders
vorteilhaft sieht es eine Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
vor, dass im Bereich von äußeren Strukturen
der Mikropumpe, insbesondere von eingebrachten Kavernen, Aktoren wie
zum Beispiel Piezoaktoren angebracht werden, welche durch Betätigung einen
Betrieb der Pumpe ermöglichen.
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Besonders
vorteilhaft werden Flächen
der Mikropumpe, die in einem Inneren liegen, oder die miteinander
gebondet werden, oder die einer Behandlung zur Anlage von Strukturen
unterzogen werden, vor einem Bearbeitungsschritt gemäß einer
Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
poliert und/oder beschichtet, da auf diese Weise sichergestellt
wird, dass die nötige
Oberflächengüte erreicht
wird, und dass Fertigungsschritte nur solche Bereiche des Halbleitersubstrates
oder des Glases beeinflussen, in denen Strukturen entstehen sollen oder
in denen Verbindungen eingebracht werden sollen.
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Bevorzugt
wird bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens eine Struktur
durch Ätzen
angelegt, weil Ätzstrukturen
in Halbleiterfertigungsverfahren etabliert sind und eine genaue
Fertigungssteuerung solcher Strukturen durch bereits etablierte
Methoden gut möglich
ist und dies in der Großserienfertigung
bereits kostengünstig
durchführbar
ist.
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Vorteilhaft
kann bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Ätzschritt
zeitgesteuert erfolgen.
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Vorteilhaft
kann bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Ätzung durch eine Ätzstoppschicht
oder durch einen PN-Übergang angehalten
werden, wie dies beispielsweise bei der Einbringung von Strukturen
in das Glas auf dem ersten Halbleitersubstrat der Fall ist.
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Besonders
vorteilhaft wird in einer Weiterbildung des Herstellungsverfahrens
gemäß der Erfindung
Silizium als Halbleitermaterial eingesetzt, da Silizium Prozesstechnologie
breit etabliert ist und dafür viele
kostengünstige
Fertigungsprozesse zur Verfügung
stehen, die auch vom Ertrag her kontrollierbar sind.
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Besonders
vorteilhaft wird eine Mikropumpe gemäß einem Verfahren zur Herstellung
einer Mikropumpe gemäß der Erfindung
hergestellt, da eine solche Mikropumpe kostengünstig mit hoher Zuverlässigkeit
und geringem Fertigungsausschuss herstellbar ist.
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Besonders
vorteilhaft wird gemäß einer
Weiterbildung der Mikropumpe diese Mikropumpe als Mikroperistaltikpumpe
hergestellt, da diese einen hohen Durchsatz genau dosierten Fluidmediums
ermöglicht
und sich besonders für
medizinische und mikroprozesstechnische Anwendungen eignet.
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Im
folgenden werden Weiterbildungen der Erfindung anhand von Figuren
und Ausführungsbeispielen
weiter erläutert.
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1 zeigt
als Beispiel ein Ausgangsmaterial;
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2 zeigt
als Beispiel eine Strukturierung eines anodisch bondbaren Glases;
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3 zeigt
als Beispiel eine Strukturierung eines zweiten planaren Halbleitersubstrates
mit inneren Strukturen der Mikropumpe;
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4 zeigt
als Beispiel das anodische Bonden eines ersten planaren Halbleitersubstrates,
welches Glasstrukturen aufgebracht enthält mit einem zweiten planaren
Halbleitersubstrat, das innere Strukturen der Pumpe enthält, wobei
ein kleiner Teilbereich einer Fläche
durch eine Passivierungsschicht beschichtet ist, welche das anodische
Bonden dieser Ober- und Unterseiten verhindert;
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5 zeigt
ein Beispiel einer anodisch gebondeten Struktur, bei der im Außenbereich
der Mikropumpe äußere Strukturen
eingebracht werden;
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6 zeigt
als Beispiel eine fast fertiggestellte Mikropumpe, bei der Aktoren
eingebracht werden;
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7 zeigt
ein Beispiel zur Strukturierung eines zweiten planaren Substrates,
wo auf das planare Substrat eine Oxidschicht aufgebracht wird, auf
der Strukturen anwachsen;
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8 zeigt
als Fortführung
des in 7 dargestellten Strukturierungsbeispiels, wie
in einem Oxidschichtlayer Pumpeneinlass- und -auslassöffnungen
eingebracht werden können.
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Wie 1 zeigt,
besteht ein Ausgangsmaterial eines erfindungsgemäßen Herstellverfahrens für eine mikromechanische
Pumpe aus einem Komposit-Wafer, der aus einem Halbleitermaterial,
insbesondere Silizium und einem anodisch bondbaren Glas besteht.
Das Halbleitermaterial ist in 1 mit 1 und
das anodisch bondbare Glas mit 2 bezeichnet.
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Das
Ausgangsmaterial als Ausgangsmaterial des erfindungsgemäßen Herstellverfahrens
kann beispielsweise hergestellt werden, indem ein einkristalliner
Silizium-Wafer mit einem zuvor hergestellten Silikatglas-Wafer verbunden
wird, der bevorzugt mit einer definierten Konzentration an ein-
oder mehrwertigen Kationen wie NA+ oder B3+ dotiert wurde und eine
entsprechende Konzentration an schwach gebundenen Sauerstoffatomen
aufweist.
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Das
anodisch bondbare Glas kann z.B. ebenso auch in Form einer Schmelze
auf das Halbleitersubstrat 1 aufgebracht werden, wobei
die Schmelz- bzw. Erweichungstemperatur je nach Art des verwendenden
Silikatglases in einem Bereich von 600–800°C liegt. Ebenso ist es möglich, die
Silikatschicht durch Sputtern von Silikatglas, wie z.B. durch Elektronenstrahlsputtern
aufzubringen. Des weiteren ist es möglich, einen Silikatglas-Wafer mit dem Silikatglas
anodisch zu bonden, wobei an das Silikatglas eine Spannung von –150–1000 V
angelegt wird und an das erste planare Halbleitersubstrat die Masse.
Diese Verbindung kann bei einer Temperatur zwischen 350°C und 450°C hergestellt
werden.
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Besonders
geeignete Silikate sind in diesem Zusammenhang Alkali- und Borsilikate.
Als Beispiel einer solchen Schichtung aus Materialien können z.B.
Silizium mit 450 μm
Dicke und bondbares Glas mit 50 μm
Dicke miteinander verbunden sein. Das Ausgangsmaterial kann beispielsweise
hergestellt werden, indem unter Wärmezufuhr und unter Stromzufuhr
das anodisch bondbare Silikatglas mit dem Silizium-Wafer in einem
Vorbereitungsschritt verbunden wird.
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Wie 2 zeigt,
wird zunächst
gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren
im Silikatglas, welches anodisch bondbar ist, einige innere Strukturen
angelegt, indem beispielsweise zur Vorgabe der Strukturen eine Hartmaske
aus Chrom auf das Silikatglas aufgebracht wird, welche hier mit 3 bezeichnet
ist und eine nasschemische Ätzung,
z.B. mit Fensterätzlösung und ähnlichem
das Glas bis zum ersten planaren Silizium vollständig durchätzt. Durch diesen Herstellungsschritt
entstehen beispielsweise, wie in 2 gezeigt,
innere Strukturen 15, 16 und 17 und Kontaktflächen F1,
F2 und F3 in und auf der anodisch bondbaren Glasschicht.
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Wie 3 zeigt,
werden dann in einer zweiten planaren Siliziumschicht, die gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren
als Substrat vorliegt, innere Strukturen angelegt.
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Wie 3 zeigt,
ergeben sich durch diese Strukturierung und Anlegung der innen Strukturen der
Mikropumpe Kontaktflächen
F4, F5 und F6 und innere Strukturen 11, 12, 13 und 14 der
späteren
Mikropumpe.
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Die
Strukturierung des zweiten planaren Halbleitersubstrates 18 kann
beispielsweise mittels Trenchen oder KOH-Ätzung erfolgen. Hierbei kann, falls
erforderlich, wie später
noch gezeigt werden wird, eine Oxidätzstoppschicht angebracht werden oder
ein PN-Übergang
eingeführt
werden.
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Es
sind aber auch andere gängige
Verfahren zur Strukturierung von Halbleitersubstraten denkbar, welche
im Rahmen der erfindungsgemäßen Aufgabenstellung
ein kostengünstiges
schnelles und nicht leicht durch Verunreinigungen beeinträchtigtes
Herstellen der inneren Strukturen ermöglichen.
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Besonders
vorteilhaft wird vor dem anodisch Bonden, wie 4 zeigt,
im Bereich einer Teilfläche F5
eine nicht bondbare Schicht 4 erzeugt, welche z.B. eine
Oxidschicht, eine Nitritschicht oder eine selektiv entschichtete
ASC-Schicht ist. In diesem Bereich entsteht also beim anodischen
Bonden keine mechanische Verbindung zwischen der Oberseite und der
Unterseite der Pumpenbestandteile und damit kann die entstehende Öffnung,
die dann verbleibt, später
als Ventilöffnung
für die
Pumpe dienen.
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Wie 5 zeigt,
werden in einem nachfolgenden Schritt gemäß dem erfindungsgemäßen Herstellverfahren
im Außenbereich
der Mikropumpe äußere Strukturen
angelegt.
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Hier
werden beispielsweise in der ersten planaren Halbleiterschicht 1 Kavernen 5 eingebracht, die
so tief sein sollten, dass die verbleibende Schichtdicke des Halbleitermaterials
verformbar ist, ohne dass sie bricht, damit durch später aufgebrachte
Aktoren ein entsprechender Pumpbetrieb ermöglicht wird. Wie 5 weiter
zeigt, ist die obere Halbleitersubstratschicht 1 und die
untere Halbleitersubstratschicht 18 nun miteinander verbunden
und dazwischen befindet sich die Silikatglasschicht 2,
die anodisch mit dem unteren Substrat 18 verbunden wurde. Die
Begriffe „Oben" und „Unten" beziehen sich im Rahmen
dieser Beschreibung jeweils auf die Richtung des Seitenanfangs und
des Seitenendes. Das anodische Bonden kann z.B. erfolgen, indem
an die Oberseite des zu bondenden Materials, die sich mit der anodischen
Glasschicht in Kontakt befindet, eine Spannung von –100 V angelegt
wird und an das zu verbindende Substrat Masse angelegt wird. Um
die Wirkung des anodischen Bondens zu erhöhen, kann dieses Bonden unter
Temperatureinwirkung zwischen 350°C
und 450°C
erfolgen.
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Wie
erkannt werden kann, entstehen als äußere Strukturen im Bereich
des zweiten planaren Substrates 18 ein Einlassventilbereich 6 und
ein Auslassventilbereich 7.
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Nachdem Öffnungen
ins Innere der Pumpe eingebracht worden sind, kann die Passivierungsschicht,
welche das anodische Bonden zwischen Ober- und Unterteil der Pumpe
verhinderte, entfernt werden, damit beispielsweise eine Öffnung z.B.
als Einlassventil für
die Pumpe verbleibt.
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Zur
Einbringung äußerer Strukturen
stehen verschiedene Möglichkeiten
gemäß dem Stand
der Technik zur Verfügung,
die je nach Prozesstechnik und erforderlicher Prozessgüte eingesetzt
werden können:
In
einer ersten Variante steht die Möglichkeit des KOH-Ätzens ohne Ätzstopp,
d.h. zeitgesteuert, zur Verfügung
bzw. des Trenchens ohne Ätzstopp über die
Zeitsteuerung, wobei die Ätztiefenbestimmung vor
Ort erfolgt. Eine Einbringung der äußeren Strukturen gemäß diesem
Verfahren ist beispielsweise in den 1 bis 6 dargestellt.
Dies gilt ebenso für die
inneren Strukturen.
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Wie 6 zeigt,
werden in der fast fertiggestellten Mikropumpe im Bereich der Kavernen
Aktoren 8 aufgeklebt, welche beispielsweise als piezoelektrische
Aktoren ausgeführt
sein können,
die bevorzugt aufgeklebt werden. Es sind jedoch auch andere dem
Fachmann geläufige
Aktoren einsetzbar. Bevorzugt können
die Aktoren betätigt
werden und bewirken dadurch eine kontrollierte und steuerbare Deformation
der darunter liegenden Halbleitermembranschicht. Durch geeignete
Ansteuerung der Aktoren kann ein Öffnen und Schließen des
Einlassventils 6 bewirkt werden und eine Förderung
von Flüssigkeit, die
im Einlassbereich 6 ansteht, indem die Aktoren wechselweise
kontrolliert zu Expansion oder Kompression gebracht werden und damit
entsprechende Deformationen des beaufschlagten Substrat Bereiches
bewirken. Beispielsweise entsteht nach Öffnen und Schließen des
Einlassventils im Innenbereich ein Überdruck, der dazu führt, dass
durch Komprimieren des Innenbereiches bei geschlossenem Einlassventil die
Flüssigkeit
aus dem Auslass 7 ausgestoßen wird.
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Eine
weitere Möglichkeit
zur Einbringung von Strukturen besteht im KOH-Ätzen mit PN-Übergang als Ätzstopp,
wie diese beispielsweise bei Einbringung der inneren Strukturen
im ersten planaren Halbleitersubstrat, d.h. beim Ätzen des
Silikatglases verwendet wird.
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In
einer weiteren Variante, die beispielsweise in 7 gezeigt
ist, wird auf das erste planare Substrat eine Oxidschicht 9 aufgebracht,
die bei späteren Strukturierungsschritten
als Ätzstoppschicht
dienen kann. Als Besonderheit bei diesen Verfahren ist zu bemerken,
dass über
der Oxidschicht dann in einem weiteren Bearbeitungsschritt Halbleiterstrukturen
in Form von Kristallen aufzuwachsen sind, welche dann die inneren
Strukturen des zweiten planaren Substrates der Mikropumpe festlegen.
Bevorzugt kann auf der Oxidschicht eine dünne Startpolysiliziumschicht aufgebracht
werden, d.h. eine polykristalline Siliziumschicht mit der Funktion
einer Keim- bzw. Nukleationsschicht auf der epitaktisch beispielsweise
eine einkristalline oder polykristalline Siliziumschicht 10 anwachsen
kann.
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Wie 8 zeigt,
werden die Öffnungen
für den
Einlass und den Auslass des zu pumpenden Fluids, im Falle einer
zuvor auf dem zweiten planaren Halbleitersubstrat aufgebrachten
Oxidschicht 9 durch Öffnen
der Oxidschicht erzeugt, wie dies beispielsweise durch einen Gasphasenätzprozess
geschehen kann.
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Durch
das zuvor beschriebene Herstellverfahren kann eine Mikroperistaltikpumpe
hergestellt werden, die eine im Vergleich zu ihrer Größe sehr hohe
Förderleistung
aufweist. Das erfindungsgemäße Verfahren
besitzt den Vorteil, dass lediglich Glasstempel anodisch gebondet
werden, die nicht als bewegliche Membran dienen und dass es eine
wesentlich größere Prozesstoleranz
gegenüber
Partikeln und Topographien aufweist als ein Verfahren des direkten
Bondens von Silizium. Derartig ist ein Prozess gestaltbar, der eine
Serienfertigung mit hohen Ausbeuten und zu kostengünstigen
Bedingungen erlaubt.