DE19511198A1 - Verfahren zur Herstellung von Strukturen, insbesondere für ein Mikrodosiersystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Strukturen, insbesondere für ein Mikrodosier­ system, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Stand der Technik

Mikrodosiersysteme sind bekannt. Diese weisen als funktionale Teile beispielsweise Mikropumpen, Mikro­ ventile, Mikrodurchflußmesser oder Fluidkanäle auf. Nach bekannten Herstellungsverfahren werden diese funktionalen Teile mittels mikromechanischer Verfah­ rensschritte erzeugt. So können beispielsweise mit­ tels Laserverfahren mikromechanische Teile erzeugt werden, die dann zu den funktionalen Teilen des Mi­ krodosiersystems gefügt werden. Für die Ansteuerung derartiger mikromechanischer Dosiersysteme ist es be­ kannt, integrierte Schaltungen vorzusehen, die bei­ spielsweise auf einem Siliciumwafer in bekannter Wei­ se herstellbar sind. Diese integrierten Schaltungen werden anschließend mit dem Mikrodosiersystem ver­ einigt, beispielsweise zu einem gemeinsamen Bauele­ ment gefügt. Hierbei ist nachteilig, daß einerseits eine Vielzahl von aufwendigen Verfahrensschritten notwendig ist, um ein funktionsfähiges Mikrodosier­ system zu erhalten und andererseits die Verfahrens­ schritte nicht ohne weiteres miteinander kompatibel sind, so daß nur eine getrennte Herstellung des Mi­ krodosiersystems und der notwendigen Ansteuerung mög­ lich ist.

Vorteile der Erfindung

Das erfindungsgemäße Verfahren mit den im Anspruch 1 genannten Merkmalen bietet demgegenüber den Vorteil, daß komplette Strukturen, insbesondere für ein Mikro­ dosiersystem, mittels eines einzigen technologischen Verfahrensablaufs herstellbar sind. Dadurch, daß die funktionalen Teile als integrierte Elemente in dem Grundkörper, insbesondere in einem Siliciumwafer, strukturiert werden, ist ein aufwendiges Herstellen separater Teile, die das Mikrodosiersystem ergeben und deren nachfolgendes hochpräzises Fügen nicht mehr notwendig. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfin­ dung ist vorgesehen, daß die die funktionalen Teile ergebenden Strukturen mittels allgemein bekannter Verfahrensschritte, die bei der Herstellung von inte­ grierten Schaltungen Verwendung finden, in dem Si­ liciumwafer definiert werden. Hierdurch wird es in einfacher Weise möglich, die Strukturierung des Mi­ krodosiersystems in einen Verfahrensablauf zur Her­ stellung von integrierten Schaltungen, die beispiels­ weise gleichzeitig eine Ansteuerung des Mikrodosier­ systems ermöglichen, zu integrieren. Hierdurch ist es vorteilhaft möglich, gleichzeitig auf einem einzigen Siliciumwafer sowohl das Mikrodosiersystem zu struk­ turieren als auch die integrierten Schaltungen zu definieren. Somit ist in einem einfach beherrschbaren Verfahrensablauf ein komplettes System erzielbar, das ohne zusätzliche, hochpräzise Fügeverfahren und für die Herstellung von integrierten Schaltungen art­ fremden und damit nicht kompatiblen Verfahren her­ stellbar ist. Durch die unmittelbar aneinandergekop­ pelte Herstellung eines Mikrodosiersystems und von integrierten Schaltungen kann insgesamt ein einen extrem kleinen Bauraum benötigendes Bauelement ge­ schaffen werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den übrigen in den Unteransprüchen genannten Merkmalen.

Zeichnung

Die Erfindung wird nachfolgend in Ausführungsbei­ spielen anhand der zugehörigen Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Schnittdarstellung durch ein strukturiertes Mikrodosiersystem;

Fig. 2 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Mikrodosiersystem in einem nächsten Verfahrensschritt;

Fig. 3 eine schematische Schnittdarstellung durch ein fertig hergestelltes Mikrodosiersystem in einer ersten Ausführungsvariante und

Fig. 4 eine schematische Schnittdarstellung durch ein Mikrodosiersystem in einer zweiten Ausführungsvariante.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

Die Fig. 1 zeigt einen allgemein mit 10 bezeichneten Siliciumwafer. Der Siliciumwafer 10 besitzt verschie­ dene Strukturbereiche, deren Entstehen und Funktion nachfolgend erläutert wird. Der Siliciumwafer 10 be­ steht aus einem p-Substrat 12, auf dem eine n⁻- Schicht 14 aufgebracht ist. Im Übergangsbereich zwi­ schen dem Substrat 12 und der Schicht 14 ist ein so­ genannter vergrabener Oxidbereich 16 vorgesehen, der von einem Bereich 18 mit einer n⁺-Dotierung umgeben ist. Von dem Bereich 18 führt ein weiterer Bereich 20 durch die Schicht 14, der ebenfalls eine n⁺-Dotierung aufweist. Der Bereich 20 verbindet den Bereich 18 mit einer Oberfläche 22 des Siliciumwafers 10. Über dem Oxidbereich 16 ist ein Bereich 24 angeordnet, der an seiner dem Oxidbereich 16 zugewandten Seite einen Bereich 26 mit einer p⁺-Dotierung aufweist. Der Be­ reich 24 ist in der Schicht 14 eingebettet und bildet eine Verbindung zwischen dem Oxidbereich 16 und der Oberfläche 22 des Siliciumwafers 10. Die Schicht 14 besteht hierbei aus einem einkristallinen Silicium- Material, während der Bereich 24 aus einem poly­ kristallinen Silicium-Material besteht. Der Silicium­ wafer 10 besitzt weiterhin in seinem p-Substrat 12 einen Bereich 28, der eine p⁺-Dotierung aufweist.

Wenn die Kontaktierung von der Vorderseite erfolgt, unterbleibt diese p⁺-Dotierung der Rückseite.

Die in der Fig. 1 genannten Abschnitte beziehungs­ weise Bereiche des Siliciumwafers 10 können mit an sich bekannten und üblichen Verfahrensschritten zur Herstellung von integrierten Schaltungen auf Sili­ ciumwafern erzeugt werden. So kann beispielsweise auf das p-Substrat 12 ein Maskenoxid aufgebracht werden, das für die n⁺-Implantation des Bereiches 18 genutzt wird. Dieses Maskenoxid verbleibt im Bereich des Oxidbereiches 16 auf dem Wafer 12, nachdem die n⁺- Implantation des Bereiches 18 abgeschlossen ist. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, den Oxidbereich 16 nach der Dotierung des Bereiches 18 durch einen Re­ oxidationsprozeß aufzuwachsen. Über dem Oxidbereich 16 kann dann der polykristalline Bereich 24 abge­ schieden werden. Eine weitere Möglichkeit besteht darin, auf dem Substrat 12 ein Polysilicium abzu­ scheiden, das den späteren Bereich 26 und den spä­ teren Oxidbereich 16 ergibt. Der Oxidbereich 16 wird dann nach Beendigung der Polysiliciumabscheidung mit derselben Maske strukturiert, die für die Abscheidung des Polysiliciums im Bereich 26 verwendet wurde. Es kann auch das Polysilicium selbst als Maske für den SiO₂-Strukturierungsprozeß im Sinne einer Selbst­ justierung verwendet werden. Anschließend kann mit einem bekannten Epitaxie-Prozeß die Schicht 14 auf das Substrat 12 aufgewachsen werden, wobei über dem einkristallinen Substrat 12 einkristallines Silicium­ material und den über dem Oxidbereich 16 vorhandenen Bereich 26 mit polykristallinem Silicium poly­ kristallines Siliciummaterial aufwächst. Hierdurch entsteht eine annähernd planare Oberfläche 22 des Siliciumwafers 10, wobei innerhalb der einkris­ tallinen Schicht 14 der polykristalline Bereich 24 strukturierbar ist. In den mittels der Epitaxie aufgewachsenen Schicht 14 wird anschließend eine n⁺- Implantation des Bereiches 20 durchgeführt.

Die hier genannten Verfahrensschritte zur Erzeugung des in Fig. 1 dargestellten Siliciumwafers 10 sind lediglich beispielhaft und sollen verdeutlichen, daß mittels der allgemeinen bekannten Verfahren zum Strukturieren von Wafern für die Erzeugung von inte­ grierten Schaltungen Strukturen für Mikrodosier­ systeme in Siliciumwafern angelegt werden können. So sind selbstverständlich auch anders gewählte Do­ tierungen der einzelnen Bereiche und eine geänderte Abfolge der Dotierung beziehungsweise des Aufwachsens der einzelnen Bereiche möglich. Im Rahmen der fol­ genden Beschreibung soll jedoch auf die Erzeugung der in Fig. 1 erkennbaren Bereiche nicht näher einge­ gangen werden, da diese aus der Erstellung von inte­ grierten Schaltungen allgemein bekannt sind. Es liegt jedoch im Sinne der Erfindung, wenn gleichzeitig auf einem Siliciumwafer 10 mit parallel, das heißt, zeit­ gleich ablaufenden Verfahrensschritten und/oder auf­ einander folgenden Verfahrensschritten gleichzeitig Strukturen für integrierte Schaltungen und Strukturen für Mikrodosiersysteme geschaffen werden. Somit ist es also möglich, daß der in Fig. 1 gezeigte Si­ liciumwafer 10 neben der hier dargestellten Struktur für ein Mikrodosiersystem gleichzeitig integrierte Schaltungen aufweist.

Der Siliciumwafer 10 wird von seiner Rückseite 30 her mit einer Maskierung 32 versehen. Die Maskierung 32 ist so gelegt, daß eine Justierung in bezug auf den Oxidbereich 16 erfolgt. Zur Justierung der Maskierung 32 kann ebenfalls die zur Erzeugung des polykristal­ linen Bereiches 24 benutzte Maske als Bezugspunkt ge­ wählt werden.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird der Si­ liciumwafer 10 über die Maskierung 32 mit einer al­ kalischen Ätzlösung beaufschlagt. Durch die alkali­ sche Ätzlösung, die beispielsweise eine heiße Kali­ lauge (KOH), TMAHW oder EDP sein kann, wird von der Rückseite 30 in den Wafer 12 ein V-förmiges Loch 34 geätzt. Die Begrenzung 36 des Lochs 34 wird durch eine Kristallebene des Substrats 12 bestimmt. Der naßchemische Ätzvorgang schreitet solange voran, bis die Spitze des sich V-förmig erstreckenden Lochs 34 den Oxidbereich 16 erreicht hat. Über die Wahl der Größe der Maskierung 32 in bezug auf die Größe des Oxidbereiches 16 kann der Verlauf der Begrenzungen 36 eingestellt werden, da diese sich an den Kristall­ ebenen des Substrates 12 orientieren. Letztlich er­ gibt sich der in Fig. 1 gezeigte, etwa kegelstumpf­ förmige Aufbau des Lochs 34, wobei der Kegelstumpf von vier flächenhaft verlaufenden Begrenzungen 36 ge­ bildet wird. Während des naßchemischen Ätzens des Lochs 34 wird der Siliciumwafer 10 an seiner Ober­ fläche 22 fegen die alkalische Ätzlösung geschützt, indem der Siliciumwafer 10 beispielsweise in eine entsprechende Ätzdose eingebracht wird.

Nachdem das Loch 34 naßchemisch geätzt wurde, wird der Siliciumwafer 10 von seiner Rückseite 30 her mit einem Elektrolyten, beispielsweise mit wäßriger Fluß­ säure oder einem Gemisch von wäßriger Flußsäure und Alkohol, zum Beispiel Ethanol oder Isopropanol, in Kontakt gebracht. Durch das eingeätzte Loch 34 ge­ langt der Elektrolyt in Kontakt mit dem Oxidbereich 16, der aufgrund des Flußsäuregehaltes des Elektro­ lyten herausgeätzt wird. Die Elektrolytflüssigkeit steht somit nach dem Herausätzen des Oxidbereiches 16 direkt mit dem Bereich 18 in Kontakt. Über eine hier angedeutete Elektrode 38 wird ein gegenüber dem Elek­ trolyt anodisches Potential an die miteinander ver­ bundenen Bereiche 18 und 20 gelegt. Aufgrund der n+- Implantierung der Bereiche 18 und 20 fließt somit zwischen dem Elektrolyt und der Elektrode 38 ein Anodisierungsstrom, der dazu führt, daß der fluß­ säurehaltige Elektrolyt die Bereiche 18 und 20 in poröses Silicium verwandelt. Dieser Vorgang endet, wenn die durch die Bereiche 18 und 20 fortschreitende Anodisierungsfront die Elektrode 38 erreicht hat. Das Erreichen der Anodisierungsfront an der Elektrode 38 kann durch eine charakteristische Veränderung des Anodisierungsstroms detektiert werden. Die Umwandlung in poröses Silicium erfolgt selektiv ausschließlich in den n⁺-dotierten Bereichen 18 und 20. Diese Selek­ tivität ist darin begründet, daß die die Bereiche 18 und 20 umgebende Schicht 14 eine n⁻-Dotierung auf­ weist und somit über das an die Elektrode 38 an­ gelegte anoidische Potential nicht anodisiert wird. Das p-Substrat 12 ist unabhängig von seiner Dotierung aufgrund gesperrter pn-Übergänge elektrisch nicht an die Bereiche 18 und 20 angeschlossen, so daß hier ebenfalls eine hohe Selektivität gegeben ist. Glei­ ches gilt für den Bereich 26. Dieser kann zusätzlich mit einer p⁺-Dotierung versehen sein, um ein zu star­ kes Eindiffundieren von n-Dotierstoffen aus den be­ nachbarten n⁺-Bereichen 18 in das polykristalline Silicium-Material des Bereiches 24 zu verhindern. Die p⁺-Dotierung des Bereiches 26 bildet eine p-Gegen­ diffusion, so daß die effektive Dotierung im Grenz­ bereich zwischen dem Bereich 24 und dem Bereich 18, also zwischen einem polykristallinen und einem ein­ kristallinen Material niedrig-p beziehungsweise niedrig-n ist. Insgesamt ist somit also ein hochse­ lektives Anlegen eines anodischen Potentials an die Bereiche 18 und 20 möglich, die - wie bereits erwähnt - mittels des flußsäurehaltigen Elektrolyts in porö­ ses Silicium umgewandelt werden. Während der Beauf­ schlagung des Siliciumwafers 10 mit dem flußsäure­ haltigen Elektrolyt wird die Oberfläche 22 und die Elektrode 38 gegen dieses geschützt, beispielsweise durch eine Ätzdose.

In einem nächsten Verfahrensschritt wird das selektiv erzeugte, poröse Silicium innerhalb der Bereiche 18 und 20 in einem zweiten Ätzschritt selektiv entfernt. Hierzu wird der Siliciumwafer 10 mit einer Ätzlösung, beispielsweise einem Gemisch aus wäßriger Flußsäure und Salpetersäure (HNO₃) oder einer alkalischen Ätz­ lösung, wie beispielsweise Kalilauge (KOH), Natronlauge (NaOH), TMAHW beaufschlagt. Dieser zweite Ätzschritt erfolgt mit einer jeweils stark verdünnten Ätzlösung und vorzugsweise bei Raumtemperatur. Durch die Ätzlösung wird das poröse Silicium in den Be­ reichen 18 und 20 aufgelöst, so daß sich die in der Fig. 2 dargestellten Kanalstrukturen 40 ergeben. Die zur Anodisierung verwendete Elektrode 38 kann bei diesem Ätzschritt mit entfernt werden, so daß die sich ergebende Kanalstruktur 40 an der Oberfläche 22 des Siliciumwafers 10 offen ist. Somit bildet sich letztendlich, wie in Fig. 2 gezeigt, eine durchge­ hende Verbindung zwischen der Oberfläche 22 und der Rückseite 30 des Siliciumwafers 10 aus, die von den Kanalstrukturen 40, dem Loch 34 und dem ehemals vor­ handenen Oxidbereich 16 gebildet wird. An der Ver­ bindungsstelle 42 zwischen dem Loch 34 und der Kanal­ struktur 40, die von dem ehemaligen Oxidbereich 16 gebildet wird, ragt der Bereich 24 als Stempel 44 in die durchgehende Verbindung hinein. Durch Verschieben des Stempels 44 - wie noch erläutert wird - in Rich­ tung des Lochs 34 kann somit die Verbindungsstelle 42 geschlossen werden, so daß eine durchgehende Verbin­ dung zwischen der Kanal Struktur 40 und dem Loch 34 unterbrochen ist. Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung innerhalb des Siliciumwafers 10 stellt somit ein Mikroventil 46 dar.

Nach einer weiteren Ausführungsvariante erfolgt das Umwandeln der Bereiche 18 und 20 in poröses Silicium dadurch, daß der gesamte Siliciumwafer 10 in ein Elektrolyt gegeben wird, das wiederum eine wäßrige Flußsäure beziehungsweise ein Gemisch von wäßriger Flußsäure und Alkohol sein kann. Die Rückseite 30 steht hierbei im Elektrolyten der Anode gegenüber, während die Oberfläche 22 der Kathode gegenübersteht. Die Oberfläche 22 ist somit gegenüber der Kathode anodisch gepolt. Um die Schottky-Barriere vom Elek­ trolyten zur Rückseite 30 des Siliciumwafers 10 zu überwinden, weist diese in dieser Prozeßvariante Bereich 28 mit einer p⁺- Dotierung auf. Somit wird erreicht, daß der durch den Elektrolyten fließende elektrische Strom zwischen der Anode und der Kathode gleichzeitig durch den Si­ liciumwafer 10 fließt, ohne daß dieser direkt kon­ taktiert werden muß. Hierdurch ergibt sich der Vor­ teil, daß der Siliciumwafer 10 ohne zusätzliche Kon­ taktierungsmittel, wie beispielsweise die Elektrode 38, in einfacher Weise in den Elektrolyten einge­ bracht werden kann. Zum Schutz der Oberfläche 22 des Siliciumwafers 10 kann diese mit einer geeigneten Passivierung, beispielsweise mit einer gegenüber der wäßrigen Flußsäure beziehungsweise dem Gemisch der wäßrigen Flußsäure und Alkohol, beständigen SiC- Beschichtung versehen sein. Die Elektroden bestehen vorteilhafterweise aus Platin- oder Paladiumblechen, die gegenüber der Flußsäure beständig sind.

Bei dieser Verfahrensvariante ist ebenfalls eine An­ odisierung der Bereiche 18 und 20 mit hoher Selek­ tivität möglich. Diese hohe Selektivität beruht auf einer sehr geringen Anodisierungsrate von niedrig-n­ dotierten Gebieten des Siliciumwafers 10. Dies gilt für den Übergang der n⁺-implantierten Bereiche 18 und 20 zu der niedrig-n-dotierten Schicht 14. Die Selek­ tivität zum p-Substrat 12, über das die n⁺-dotierten Bereiche 18 und 20 elektrisch angeschlossen sind, ergibt sich durch Dotierungsausläufer niedriger n- Konzentration von den n⁺-Bereichen 18 und 20 zu dem p-Substrat 12. Hierbei ist ein nicht zu hoher Po­ tentialunterschied zwischen dem p-Substrat 12 und dem n⁺-Bereich 18 und 20 wünschenswert. Eine relativ hohe Selektivität wird erhalten, wenn das Potential des p- Substrates 12 gerade um den Wert der pn-Flußspannung von 0,5 bis 0,6 V über dem Kathodenpotential, und nicht höher, liegt. Die Selektivität im Bereich 24 ergibt sich dadurch, daß der p⁺-dotierte "Stempel" Bereich 26 innerhalb des polykristallinen Silicium- Materials des Bereiches 24 keine direkte Verbindung zu dem p-Substrat 12 besitzt und von der n⁻-dotierten Schicht 14 aufgrund gesperrter pn-Übergänge elek­ trisch nicht angeschlossen ist.

Insgesamt kann somit mit den bekannten Verfahren der Strukturierung von Siliciumwafer, wie diese aus dem Herstellungsprozeß von integrierten Schaltungen be­ kannt sind und speziell abgestimmten Verfahrensab­ läufen der Anodisierung beziehungsweise des Ätzens in einem Siliciumwafer jedes beliebige Element eines Mikrodosiersystems geschaffen werden. Insbesondere lassen sich verdeckte Fluidkanäle 40 erzeugen, deren geometrische Ausdehnung, das heißt, deren Länge und deren Querschnitt, frei wählbar ist.

In den Fig. 3 und 4 sind beispielhaft mögliche Anwendungen von Mikrodosiersystemen dargestellt, die mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens herstellbar sind. Gleiche Teile wie in Fig. 1 und 2 sind trotz des teilweise unterschiedlichen Aufbaus zur besseren Verdeutlichung mit gleichen Bezugszeichen versehen. Fig. 3 zeigt eine Schnittdarstellung durch einen Siliciumwafer 10, der einen Einlaß 46, einen Kanal 48 sowie einen Auslaß 50 aufweist. Der Einlaß 46 und der Kanal 48 sind von den in Fig. 1 mit 18 und 20 be­ zeichneten Bereichen gebildet, die auf erfindungsge­ mäße Weise selektiv herausgelöst wurden, so daß die Kanalstruktur 40 entsteht. Der Auslaß 50 wird von dem Loch 34 gebildet. Das Loch 34 ist mittels des Stem­ pels 44 verschließbar, der in den Kanal 48 hineinragt und in der Schicht 14 gehalten ist. Die Schicht 14 weist strukturierte Bereiche 52 auf, die beispiels­ weise eine p⁺-Dotierung besitzen. Über den Bereich 52 sind Metall-Kontakte 54 angeordnet, wobei das Metall zusammen mit dem Silicium ein bimorphes System darstellt, das bei Temperaturänderung zu einer Stellbewegung führt. Weiterhin ist oberhalb des Kanals 48 auf der Schicht 14 ein an sich bekannter Durchflußsensor 56 angeordnet. Der sich ergebende Zwischenraum zwischen dem Substrat 12 und dem Stempel 44, also die in Fig. 2 mit 42 bezeichnete Verbindungsstelle, ergibt sich durch den als Opfer­ schicht wirkenden Oxidbereich 16. Die Funktion des auf dem Siliciumwafer 10 strukturierten Mikrodosier­ systems ist folgende. Der Einlaß 46 ist dichtend mit einem nicht dargestellten Fluidzuführkanal verbunden. Das Fluid gelangt über den Einlaß 46 und den Kanal 48 sowie die Verbindungsstelle 42 in den Auslaß 50. An den Auslaß 50 ist eine ebenfalls nicht dargestellte Fluidverbindung dichtend angeschlossen. Mittels des Durchflußsensors 56 wird die Fluidmenge, die den Ka­ nal 48 passiert, gemessen. Soll die Durchflußmenge verändert werden, kann über die Elektroden 54 und die Bereiche 52, die als Heizwiderstände wirken, eine Betätigung des Stempels 44 erfolgen, so daß das Ven­ til 46 öffnet oder schließt. Mittels der Heizwider­ stände wird die Schicht 14 über dem Kanal 48 im Be­ reich des Ventils 46 erwärmt, so daß es zu einer Aus­ dehnung kommt, über die eine elektrothermische Betä­ tigung des Stempels 44 und damit des Ventils 46 realisierbar ist. Sobald der Stempel 44 auf dem Sub­ strat 12 aufliegt, das heißt, die Verbindungsstelle 42 geschlossen ist, ist gleichzeitig das Ventil 46 geschlossen, so daß ein Durchfluß durch das Mikrodo­ siersystem gestoppt ist. Der Stempel 44 bildet somit mit dem Substrat 12 einen Ventilsitz aus.

In der Fig. 4 ist eine weitere Möglichkeit der Her­ stellung eines Mikrodosiersystems mit dem erfindungs­ gemäßen Verfahren dargestellt. Gleiche Teile sind wiederum mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dem hier gezeigten Mikrodosiersystem wird lediglich der Einlaß 46 und der Kanal 48 strukturiert. Der Kanal 48 ist somit zwischen dem Substrat 12 und der Schicht 14 angeordnet und endet in einer Kammer 58. Die Größe der Kammer 58 ist beliebig wählbar und wird durch den in Fig. 1 mit 18 bezeichneten Bereich definiert. Es kann somit in einfacher Weise ein von der Schicht 14 überspannter Hohlraum, das heißt, die Kammer 58 ge­ schaffen werden, die von dem Substrat 12 und der Schicht 14 begrenzt ist. Die Schicht 14 weist ober­ halb der Kammer 58 wiederum p⁺-dotierte Bereiche 52, die mit einer Elektrode 54 kontaktiert sind, auf. Bei dem hier gezeigten Mikrodosiersystem wirkt die Kammer 58 als Pumpkammer. Mittels der Heizwiderstände kann das Bimorph 14, 54 oberhalb der Pumpkammer 58 erwärmt werden, so daß diese sich ausdehnt oder, bei Ab­ kühlung, zusammenzieht. Hierdurch wird das Volumen der Pumpkammer 58 verändert, so daß in Abhängigkeit eines mit dem Durchflußmesser 56 in dem Kanal 48 ge­ messenen Fluiddurchflusses ein Ansaugen beziehungs­ weise Wegpumpen eines Fluids möglich wird.

Die in den Fig. 3 und 4 gezeigten Varianten sind lediglich beispielhaft. So kann mittels des anhand der Fig. 1 und 2 erläuterten erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Substrat jedes beliebige Mikro­ dosiersystem, das sowohl Fluidkanäle und/oder Ventile und/oder Pumpen und/oder Durchflußmesser und/oder weitere Elemente aufweist, erzeugt werden. Insbeson­ dere ist eine Kombination mit auf den Wafern vorge­ sehenen integrierten Schaltungen in einfacher Weise möglich. Selbstverständlich können mit dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren auch Strukturen geschaffen werden, die irgendwelche Durchbrüche, Öffnungen, Ka­ näle usw. bilden, und die nicht Bestandteil eines Mikrodosiersystems sind.

Claims (13)

1. Verfahren zur Herstellung von Strukturen, insbe­ sondere von funktionalen Teilen eines Mikrodosier­ systems, das wenigstens eine Mikropumpe und/oder ein Mikroventil und/oder einen Mikrodurchflußmesser und/oder Fluidkanäle in einem Grundkörper aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die funktionalen Teile (46, 48, 50, 54, 58, 56,) als integrierte Elemente in dem Grundkörper, insbesondere in einem Siliciumwafer (10), strukturiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die die Teile (46, 48, 50, 54, 56, 58) ergebenden Strukturen (16, 18, 20, 24) in den Siliciumwafer (10) mittels Verfahren der Herstellung integrierter Schaltkreise definiert werden.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Siliciumwafer (10) gleichzeitig Strukturen für integrierte Schalt­ kreise und die Strukturen (16, 18, 20, 24) für das Mikrodosiersystem erzeugt werden.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen (16, 18, 20, 24) für das Mikrodosiersystem durch eine selek­ tive Dotierung definiert werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen (16, 18, 20) selektiv aus dem Siliciumwafer (10) entfernt wer­ den.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in den Siliciumwafer (10) ein definiertes Loch (34) naßchemisch eingeätzt wird, das eine äußere Verbindung mit der Struktur (Oxidbe­ reich 16) herstellt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Oxidbereich (16) mit­ tels einer das Loch (43) durchdringenden Ätzlösung selektiv entfernt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Strukturen (18, 20) für das Mikrodosiersystem nach ihrer selektiven Do­ tierung selektiv mit einem anodischen Potential be­ aufschlagt werden.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ätzlösung zum Ent­ fernen des Oxidbereiches (16) gleichzeitig als Elek­ trolyt für die Beaufschlagung der Strukturen (18, 20) mit dem anodischen Potential verwendet wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des Elektro­ lyten die Strukturen (18, 20) in poröses Silicium verwandelt werden.

11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das poröse Silicium selektiv entfernt, insbesondere naßchemisch ausgeätzt wird.

12. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Beauf­ schlagen der Strukturen (18, 20) mit dem anodischen Potential durch das Elektrolyt und eine Elektrode (18) erfolgt.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das selektive Beauf­ schlagen der Strukturen (18, 20) mit dem anodischen Potential durch Einbringen des Siliciumwafers (10) in das Elektrolyt und die elektrische Ankopplung über das Substrat (12) des Siliciumwafers (10) erfolgt.