DE102014205536A1 - Micromechanical device with non-stick layer and corresponding manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Die Erfindung schafft eine mikromechanisches Bauelement mit Antihaftschicht (A) und ein entsprechendes Herstellungsverfahren. Erfindungsgemäß besteht die Antihaftschicht (A) aus Molybdändisulfid.The invention provides a micromechanical component with non-stick layer (A) and a corresponding production method. According to the invention, the non-stick layer (A) consists of molybdenum disulfide.
Description
Die Erfindung betrifft ein mikromechanisches Bauelement mit Antihaftschicht und ein entsprechendes Herstellungsverfahren.The invention relates to a micromechanical device with non-stick layer and a corresponding manufacturing method.
Stand der TechnikState of the art
Obwohl auch auf beliebige mikromechanische Bauelemente anwendbar, werden die vorliegende Erfindung und die ihr zugrundeliegende Problematik anhand von Bauelementen auf Siliziumbasis erläutert.Although applicable to any micromechanical components, the present invention and its underlying problem will be explained with reference to silicon-based devices.
Bei der Herstellung oder der Benutzung von mikromechanischen Bauelementen, wie beispielsweise Sensorbauelementen, besteht oft die Gefahr des sogenannten Haftens oder Klebenbleibens (Sticking-Problem) der beweglichen Struktur an feststehenden Strukturen des Bauelements. Ein derartiges Sticking tritt auf, wenn die Oberflächenadhäsivkräfte größer als die mechanischen Rückstellkräfte einer auslenkbaren mikromechanischen Struktur sind. In the manufacture or use of micromechanical devices, such as sensor devices, there is often the risk of so-called sticking problem of the moveable structure on fixed structures of the device. Such sticking occurs when the Oberflächenadhäsivkräfte are greater than the mechanical restoring forces of a deflectable micromechanical structure.
Das Sticking-Problem lässt sich durch Verwendung einer Antihaftschicht mit geringer Adhäsionskraft, z.B. in Form einer organischen Passivierungsschicht auf einer anorganischen Oberfläche, beispielsweise Silizium, lösen, wie beispielsweise aus der
Derzeit übliche Antihaftschichten (anti-stiction coatings) sind selbst-organisierende organische Verbindungen basierend auf einer Kombination von Kohlenstoff (C), Fluor (F) und Wasserstoff (H). Obwohl die Antihafteigenschaften der bekannten Antihaftschichten mehr als hinreichend sind, ist deren thermische Stabilität bei Temperaturen oberhalb von 500°C nicht garantiert. Dies reduziert das thermische Budget, welches nach dem Aufbringen derartiger Antihaftschichten noch für die Weiterverarbeitung der betreffenden mikromechanischen Bauelemente vorhanden ist.Currently common anti-stiction coatings are self-assembling organic compounds based on a combination of carbon (C), fluorine (F) and hydrogen (H). Although the non-stick properties of the known non-stick layers are more than adequate, their thermal stability at temperatures above 500 ° C is not guaranteed. This reduces the thermal budget, which is still present after the application of such anti-adhesive layers for the further processing of the respective micromechanical components.
MoS2 (Molybdändisulfid) ist seit langem bekannt und weit verbreitet als Festschmierstoff, wie beispielsweise in der
Offenbarung der ErfindungDisclosure of the invention
Die Erfindung schafft eine mikromechanisches Bauelement mit Antihaftschicht nach Anspruch 1 und ein entsprechendes Herstellungsverfahren nach Anspruch 6.The invention provides a micromechanical component with an anti-adhesion layer according to claim 1 and a corresponding production method according to claim 6.
Bevorzugte Weiterbildungen sind Gegenstand der jeweiligen Unteransprüche.Preferred developments are the subject of the respective subclaims.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die der vorliegenden Erfindung zugrunde liegende Idee besteht darin, eine Monolage oder einige wenige Lagen von MoS2 als Antihaftschicht bei Sticking-gefährdeten mikromechanischen Bauelementen vorzusehen, um das thermische Budget der Nachverarbeitung nach der Beschichtung zu erhöhen. MoS2 hat eine thermische Zersetzungstemperatur von 1185°C und ermöglicht daher eine wesentliche Erhöhung des thermischen Budgets für das Post-Processing. Es hat sich herausgestellt, dass MoS2 selbst bei geringsten Schichtdicken hervorragende Antihafteigenschaften bei derartigen mikromechanischen Bauelementen aufweist.The idea underlying the present invention is to provide a monolayer or a few layers of MoS 2 as an anti-adhesion layer in micromechanical devices susceptible to sticking in order to increase the thermal budget of post-processing after coating. MoS 2 has a thermal decomposition temperature of 1185 ° C and therefore allows a substantial increase in the thermal budget for post-processing. It has been found that MoS 2 has excellent non-stick properties with such micromechanical components even at very low layer thicknesses.
Gemäß einer bevorzugten Weiterbildung weist die Antihaftschicht eine Dicke von einer Monolage oder mehreren Lagen auf. Bereits mit derartigen geringen Schichtdicken lassen sich hervorragende Antihafteigenschaften erzielen.According to a preferred development, the non-stick layer has a thickness of one monolayer or several layers. Already with such low layer thicknesses, excellent non-stick properties can be achieved.
MoS2 kann durch einen rein thermischen Prozess in selbst-organisierenden Monolagen oder einigen wenigen Lagen abgeschieden werden, wie z. B. beschrieben in Controlled Scalable Synthesis of Uniform, High-Quality Monolayer and Few-layer MoS2 Films, Scientific Reports 3, Article number: 1866 doi:10.1038/srep01866.MoS 2 can be deposited by a purely thermal process in self-assembling monolayers or a few layers, such. As described in Controlled Scalable Synthesis of Uniform, High-Quality Monolayer and Few-layer MoS 2 Films, Scientific Reports 3, Article Number: 1866 doi: 10.1038 / srep01866.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung sind eine erste Komponente und eine zweite Komponente vorgesehen, welche zueinander elastisch auslenkbar sind.According to a further preferred development, a first component and a second component are provided, which are mutually elastically deflectable.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist die erste Komponente ein Halbleitersubstrat und die zweite Komponente eine mikromechanische Sensorstruktur.According to a further preferred development, the first component is a semiconductor substrate and the second component is a micromechanical sensor structure.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Weiterbildung bestehen die erste Komponente und die zweite Komponente aus Silizium.According to a further preferred development, the first component and the second component consist of silicon.
Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsformen mit Bezug auf die Figuren erläutert. Further features and advantages of the present invention will be explained below with reference to embodiments with reference to the figures.
Es zeigen:Show it:
Ausführungsformen der Erfindung Embodiments of the invention
In den Figuren bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche bzw. funktionsgleiche Elemente.In the figures, like reference numerals designate the same or functionally identical elements.
In
Zur Abscheidung einer Antihaftschicht A wird gemäß
Durch diesen thermischen Prozess werden die Prekursoren verdampft und organisieren sich selbst auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats
Durch die Antihaftschicht A aus MoS2 lässt sich ein Klebenbleiben der beweglichen Komponente
Obwohl die vorliegende Erfindung anhand bevorzugter Ausführungsbeispiele beschrieben wurde, ist sie darauf nicht beschränkt. Insbesondere sind die genannten Materialien und Topologien nur beispielhaft und nicht auf die erläuterten Beispiele beschränkt.Although the present invention has been described in terms of preferred embodiments, it is not limited thereto. In particular, the materials and topologies mentioned are only examples and not limited to the illustrated examples.
Obwohl bei der obigen Ausführungsform eine mikromechanische Struktur basierend auf Silizium beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht darauf beschränkt, sondern auf beliebige mikromechanische Materialien anwendbar.Although a micromechanical structure based on silicon has been described in the above embodiment, the invention is not limited thereto, but applicable to any micromechanical materials.
Auch ist das Abscheidungsverfahren von MoS2 ist nicht auf das beschriebene thermische Verfahren begrenzt, sondern ersetzbar durch jegliches andere effiziente Abscheidungsverfahren von MoS2, wie z. B. Sulfurierung von MoO3-Schichten, Thermolyse von Mo-Verbindungen, usw.Also, the deposition process of MoS 2 is not limited to the described thermal process, but is replaceable by any other efficient deposition method of MoS 2 , such as MoS 2 . B. Sulfurization of MoO 3 layers, thermolysis of Mo compounds, etc.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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Zitierte PatentliteraturCited patent literature
- EP 2057093 A1 [0004] EP 2057093 A1 [0004]
- WO 2006/015901 A1 [0004] WO 2006/015901 A1 [0004]
- EP 0205762 B1 [0006] EP 0205762 B1 [0006]
- DE 60027401 T2 [0007] DE 60027401 T2 [0007]
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Citations (4)
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2014
- 2014-03-25 DE DE102014205536.9A patent/DE102014205536A1/en not_active Withdrawn
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