DE19930104C1 - Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer ElektrodenanordnungInfo
- Publication number
- DE19930104C1 DE19930104C1 DE19930104A DE19930104A DE19930104C1 DE 19930104 C1 DE19930104 C1 DE 19930104C1 DE 19930104 A DE19930104 A DE 19930104A DE 19930104 A DE19930104 A DE 19930104A DE 19930104 C1 DE19930104 C1 DE 19930104C1
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- substrate
- electrode
- embossing
- embossing element
- layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)
- Micromachines (AREA)
Abstract
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung in einem Substrat, bei der einzelne Elektrodenbereiche einen lateralen Abstand und/oder vertikalen Versatz zueinander aufweisen. DOLLAR A Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest eine elektrisch leitfähige Schicht zur Bildung der Elektrodenbereiche auf eine Oberfläche eines Substrates aufgebracht. In einem weiteren Schritt wird ein Prägeelement auf die Oberfläche aufgedrückt, so daß ein lateraler Abstand und/oder vertikaler Versatz zwischen einzelnen Elektrodenbereichen entsteht. Durch nachfolgendes Entfernen des Prägeelementes ist auf diese Weise eine Elektrodenstruktur entstanden, bei der einzelne Elektrodenbereiche durch einen lateralen Abstand und/oder vertikalen Versatz voneinander beabstandet sind. DOLLAR A Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht in überraschend einfacher Weise und sehr kostengünstig die Herstellung von Elektrodenstrukturen im Mikro- und Namometerbereich.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer Elektrodenanordnung in einem
Substrat, bei der einzelne Elektrodenbereiche einen
lateralen Abstand und/oder vertikalen Versatz
zueinander aufweisen, gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 1.
Eine derartige Elektrodenanordnung spielt gerade
im Bereich der Nanotechnologie, dem Hauptanwendungs
gebiet des vorliegenden Verfahrens, eine wesentliche
Rolle. Die Nanostrukturierung von Elektrodenanordnungen
wird beispielsweise zur Herstellung biochemischer
Sensoren eingesetzt, mit deren Hilfe impedimetrisch
molekulare Bindungsereignisse wie die Hybridisierung
einer DNA mit speziellen Oligonukleotiden oder die
Bindung von Antikörpern zu Antigenen detektiert werden
können.
In einem konkreten Anwendungsfall wird hierbei
beispielsweise ein Substrat mit einer interdigitalen
Elektrodenanordnung eingesetzt. Die entsprechenden
Oligonukleotide bzw. Antigene werden zwischen den
Elektroden auf dem Substrat gebunden. Zur elektrischen
Erfassung einer durch ein Bindungsereignis hervor
gerufenen dielektrischen Änderung der durch die
gebundenen Stoffe gebildeten Bindungsschicht zwischen
den Elektroden muß gewährleistet sein, daß die
elektrischen Feldlinien des zwischen den Elektroden
vorliegenden elektrischen Feldes überwiegend in dieser
Bindungs- bzw. Wechselwirkungsschicht verlaufen. Dies
erfordert, daß das Verhältnis des Elektrodenabstandes
zur Schichtdicke des Dielektrikums nahe oder kleiner
eins ist. Da die Dicke der Bindungsschicht, die sich im
vorliegenden Anwendungsbeispiel aus einem Monolayer aus
senkrecht zur Oberfläche ausgerichteten Oligonukleo
tiden bzw. Antigenen zusammensetzt, nur wenige 100 nm
beträgt, muß dementsprechend der Elektrodenabstand in
derselben oder einer kleineren Dimension gewählt
werden.
Zur elektrischen Detektion von molekularen Spezies
bzw. molekularen Bindungsereignissen sind potentio
metrische, kapazitive und impedimetrische Verfahren
bekannt. Die EP 0710691 B1 sowie die DE 196 10 115 A1
geben Anwendungsbeispiele hierzu an.
Die Sensitivität dieser Verfahren hängt allerdings
entscheidend vom Elektrodenabstand der eingesetzten
Meßanordnung ab. Die bisher bei diesen Verfahren
verwendeten Elektrodenanordnungen weisen Abstände der
Elektroden auf, die wesentlich größer sind als die
Dimensionen der nachzuweisenden molekularen Spezies,
die als dielektrische Wechselwirkungsschicht zwischen
den Elektroden immobilisiert sind.
Zur Verbesserung der Nachweisempfindlichkeit wurde
daher auf Verfahren der Mikrostrukturierung über
gegangen, um Elektrodenstrukturen mit geringeren
gegenseitigen Abständen der Elektroden herstellen zu
können. So ist beispielsweise aus K. Reimer et al.,
Sensors & Actuators A46-47 (1995), S. 66-70 bekannt,
die erforderlichen feinen Elektrodenstrukturen mit
Hilfe der Elektronenstrahl-Lithographie zu erzeugen.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung nano
strukturierter Elektrodenanordnungen ist aus M.
Paeschke, "Dünnfilm Metallelektroden als elektro
chemische Verstärker und dielektrische Transducer", VDI
Fortschrittsberichte Nr. 274, insb. S. 37/38 bekannt.
Bei dieser Technik werden die Abstände zwischen den
Elektroden nicht lateral auf einem Substrat erzeugt,
sondern durch vertikalen Versatz einzelner Elektroden
bereiche im Substrat. Hierzu wird ein Siliziumwafer mit
einem Schichtaufbau bereitgestellt, in den zunächst
mittels Photolithographie und einem nachfolgenden
Ätzschritt die Strukturen für die Elektroden durch
Erzeugung von Bereichen unterschiedlicher Höhe auf der
Oberfläche definiert werden. Der Höhenunterschied
dieser Bereiche, der dem späteren vertikalen Abstand
der Elektroden entspricht, ist durch die Dicke einer
durchätzten Isolationsschicht im Schichtaufbau vor
gegeben. In einem weiteren Schritt wird eine Metal
lisierungsschicht auf die Oberfläche aufgedampft, die
sich auf den Bereichen unterschiedlicher Höhe nieder
schlägt. Auf diese Weise ergeben sich unterschiedliche
Elektrodenbereiche auf unterschiedlichen Ebenen der
strukturierten Oberfläche.
Mit diesem vereinfacht dargestellten Verfahren
wird ein vertikaler Versatz bzw. ein Abstand zwischen
den Elektroden erzeugt, der durch die Schichtdicke des
Isolators definiert ist. Die Elektrodenstruktur wird
dreidimensional. Eine zusätzliche laterale Struktu
rierung der Elektrodenbereiche ist nicht erforderlich,
so daß die teure Elektronenstrahl-Technologie vermieden
werden kann. Das Verfahren erfordert jedoch noch immer
einen aufwendigen Herstellungsprozeß mit mehreren
Lithographie- und Ätzschritten, der die Kosten für die
Elektrodenanordnung erhöht.
Aus der DE 41 07 220 A1 ist ein Dünnfilmsensor zum
Nachweis von Gasen bekannt, bei dem muldenförmige
Vertiefungen in eine Substratoberfläche geätzt werden,
in die die Elektrodenstruktur eingebracht wird. Auf
diese Weise kann eine dünne sensitive Schicht im
wesentlichen eben auf die mit den Elektroden versehene
Substratoberfläche aufgebracht werden.
Die DE 40 13 593 A1 beschreibt einen Dickschicht-
Biosensor, der sich aus mehreren Schichten eines
geeigneten Keramikmaterials zusammensetzt. Die oberste
Schicht weist hierbei mehrere Durchbrüche auf, die
jeweils in Dickschicht-Technik aufgebrachte Teil
elektroden aufnehmen.
Ein weiteres Verfahren zur Herstellung eines
Mikroelektroden-Arrays für amperometrische Anwendungen
ist der EP 0 653 629 A2 zu entnehmen. Bei diesem
Verfahren werden mittels Photoablation Öffnungen in
eine dünne Schicht aus isolierendem Material auf einem
Substrat eingebracht, durch die die Elektroden
zugänglich sind. Die Elektroden können hierbei entweder
als Zwischenschicht zwischen der dünnen isolierenden
Schicht und dem Substrat ausgebildet sein, oder als
elektrisch leitfähige Paste in die Öffnungen der dünnen
isolierenden Schicht eingebracht werden.
Die EP 0 585 933 A2 offenbart schließlich eine
planare Elektrodenanordnung zur elektrischen Messung
biologischer Aktivitäten, bei der ein engmaschiges
Elektrodenarray auf einem Substrat eingesetzt wird. Die
Elektroden werden über ein Aufdampfverfahren mit
nachfolgender Strukturierung durch Photolithographie
und eine Ätztechnik erzeugt. Anschließend wird eine
isolierende Schicht auf die Elektrodenstruktur
aufgebracht und mit Hilfe einer Ätztechnik lokal an den
Stellen der jeweiligen Elektroden wieder entfernt.
Auf dem Hauptanwendungsgebiet dieser Art von
Sensoren, dem biomedizinischen Bereich, werden jedoch
in der Regel Einwegprodukte benötigt. Für derartige
Produkte stellen die obigen Herstellungstechniken sehr
kostenträchtige Verfahren dar.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht
darin, ein Verfahren anzugeben, mit dem Elektroden
strukturen, insbesondere mit Dimensionen im Mikrometer-
und Nanometerbereich, auf kostengünstige und einfache
Weise realisiert werden können.
Die Aufgabe wird mit dem Verfahren nach Anspruch 1
gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens
sind Gegenstand der Unteransprüche.
Die vorliegende Erfindung weicht von den gängigen
Verfahren der Mikrostrukturierung ab und setzt eine
mechanische Strukturierung mit Hilfe eines Präge
elementes zur Erzeugung der Abstände zwischen den
Elektroden ein. Überraschenderweise hat sich hierbei
gezeigt, daß sich durch diesen Prägevorgang auf
einfache Weise insbesondere Mikro- und Nanostrukturen
erzeugen lassen, bei denen einzelne Elektrodenbereiche
einen lateralen Abstand und/oder vertikalen Versatz
zueinander aufweisen, wie dies beispielsweise hin
sichtlich des vertikalen Versatzes bei der Anordnung
aus M. Paeschke, "Dünnfilm Metallelektroden als
elektrochemische Verstärker und dielektrische
Transducer", VDI Fortschrittsberichte Nr. 274, insb. S.
37/38 der Fall ist.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird zumindest
eine elektrisch leitfähige Schicht zur Bildung der
Elektrodenbereiche auf eine Oberfläche eines Substrates
aufgebracht. In einem weiteren Schritt wird ein Präge
element auf die Oberfläche aufgedrückt, so daß ein
lateraler Abstand und/oder ein vertikaler Versatz
zwischen einzelnen Elektrodenbereichen entsteht. Durch
nachfolgendes Entfernen des Prägeelementes ist auf
diese Weise eine Elektrodenstruktur entstanden, bei der
einzelne Elektrodenbereiche durch einen vertikalen
Versatz, d. h. einen Versatz in Richtung der Ober
flächennormalen des Substrates, und/oder lateral durch
einen Spalt voneinander beabstandet sind.
Die Größe des Versatzes bzw. Abstandes wird
vorzugsweise über den Anpreßdruck des Prägeelementes
und/oder die Temperatur des Substrates gesteuert. Es
kann jedoch auch ein Stempel als Prägeelement einge
setzt werden, bei dem die Höhe der Prägestruktur der
Größe des zu erzeugenden vertikalen Versatzes ent
spricht, so daß der Stempel in diesem Fall vollständig
aufgedrückt wird.
Die Prägestruktur bzw. Topographie des Präge
elementes wird hierbei selbstverständlich entsprechend
der gewünschten Strukturierung der Elektrodenanordnung
gewählt. So wird das Prägeelement in einer einfachen
Ausführungsform beispielsweise rechteckige, von der
Grundfläche des Prägeelementes hervortretende Plateaus
aufweisen, die die Form der Elektrodenbereiche
definieren, die nach dem Prägevorgang in einer anderen
Ebene liegen sollen als die in der ursprünglichen Ebene
verbleibenden Elektrodenbereiche. Liegen diese Plateaus
in einer Ebene, so ist der vertikale Versatz einzelner
Elektrodenbereiche identisch. Weist das Prägeelement
Plateaus unterschiedlicher Höhe auf, so können dadurch
in einem einzigen Prägevorgang unterschiedliche
Elektrodenabstände realisiert werden.
Zur Erzeugung eines lateralen bzw. horizontalen
Abstandes zwischen einzelnen Elektrodenbereichen wird
ein geeignet ausgeformter Prägestempel eingesetzt. So
können beispielsweise durch eine in Prägerichtung unter
einem bestimmten Winkel spitz zulaufende Erhebung (im
folgenden als Schneide bezeichnet) der Prägestruktur je
nach Eindringtiefe in das Material unterschiedliche
Abstände der Elektrodenbereiche erzielt werden. Durch
Aufdrücken der Prägestruktur wird die Elektrodenschicht
hierbei mit der Schneide durchtrennt, wobei die Form
der Schneide, wie beispielsweise der Krümmungsradius
der schneidenden Kante oder der die Kante bildende
Winkel, und die Eindringtiefe das Ausmaß der Durch
trennung bestimmen. Kontrollierte Eindringtiefen lassen
sich dadurch erzielen, daß die Schneide nur eine
bestimmte Höhe über der Grundfläche des Prägeelementes
aufweist.
Bei dieser Technik der Erzeugung eines lateralen
Abstandes sind die für den Prägevorgang erforderlichen
Druck- und Temperaturbereiche identisch oder niedriger
als im Falle der Erzeugung eines vertikalen Versatzes,
da insgesamt weniger Material fließen muß.
Selbstverständlich ist auch eine Kombination von
Prägestrukturen für vertikalen Versatz und laterale
Trennung in einem Prägestempel möglich, falls derartige
Elektrodenstrukturen erzeugt werden sollen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird ein
Prägeelement mit einer Prägestruktur eingesetzt, bei
der die Umrisse der Plateaus eine Interdigitalstruktur
definieren, so daß mit der erfindungsgemäßen Technik
eine interdigitale Elektrodenanordnung erzeugt werden
kann.
Das Prägeelement selbst muß dabei nur einmal,
beispielsweise mit üblichen Strukturierungstechniken,
wie Elektronenstrahl-Lithographie, hergestellt werden
und kann nachfolgend zur Herstellung einer Vielzahl von
Elektrodenanordnungen in einer Serienproduktion
eingesetzt werden. Außerdem kann durch übliche
Strukturierungsverfahren ein Master hergestellt werden,
von dem durch Vervielfältigung eine größere Zahl von
Prägestempeln abgeformt wird. Dies kann beispielsweise
durch Prägen des Masters in geeignet verformbare
Schichten (z. B. Polymere) und anschließende Fixierung
oder Übertragung der Struktur in härtere Materialien
erreicht werden. Dies führt zu einer deutlichen
Reduzierung der Fertigungskosten im Vergleich zu den
bisher bekannten Herstellungstechnologien für derartige
Elektrodenstrukturen.
Mit dem Verfahren lassen sich nichtplanare, drei
dimensional nanostrukturierte Elektroden mit Höhen
unterschieden bzw. einem gegenseitigen Versatz oder
Abstand von wenigen Nanometern bis in den Mikrometer
bereich problemlos herstellen. Auch die Herstellung von
ebenen Elektrodenstrukturen mit lateralen Abständen im
Nanometer- bis Mikrometerbereich ist mit dem Verfahren
auf sehr einfache Weise möglich.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit in
überraschend einfacher Weise und sehr kostengünstig die
Herstellung von Elektrodenstrukturen im Mikro- und
Nanometerbereich, so daß dem Einsatz von auf dieser
Technologie beruhenden Sensoren als Einmalprodukte im
biomedizinischen Bereich nichts mehr im Wege steht.
Es ist nicht erforderlich, daß das Prägeelement
direkt mit der leitfähigen Schicht in Berührung kommt.
Vielmehr kann auf der leitfähigen Schicht vor Durch
führung des Prägevorganges eine weitere Schicht oder
Schichtfolge aufgebracht werden, beispielsweise eine
Isolationsschicht, solange das gewünschte Ergebnis des
Prägens noch erzielt wird.
Es versteht sich von selbst, daß die Wahl der
Materialien eine Prägung der Struktur zulassen muß.
Dies betrifft insbesondere die Härte des Prägeelementes
und die Elastizität der zu prägenden Schichten. Dem
Fachmann fällt es jedoch nicht schwer geeignete
Materialkombinationen zu finden. So lassen sich als
Material für das Prägeelement beispielsweise Silizium
oder SiO2 einsetzen, da diese Materialien eine
ausreichende Härte und Steifigkeit sowie Temperatur
beständigkeit aufweisen und sich ein daraus gefertigtes
Prägeelement durch eine hohe Lebensdauer auszeichnet.
Weiterhin ist das vorliegende Verfahren nicht auf
das Prägen einer einzigen elektrisch leitfähigen
Schicht beschränkt. Vielmehr kann ein Multischicht
system aus abwechselnd elektrisch leitfähigen und
isolierenden Schichten auf dem Substrat vorgesehen sein
bzw. darauf aufgebracht werden. Hierbei können sowohl
für die leitenden als auch für die isolierenden
Schichten entsprechend der gewünschten Funktion
vollkommen unterschiedliche Materialien eingesetzt
werden. Durch den anschließenden Prägevorgang können
einzelne Bereiche dieses gesamten Schichtsystems
vertikal gegeneinander verschoben werden. So kann
beispielsweise auch erreicht werden, daß ein
Elektrodenbereich einer anfänglich oben liegenden
elektrisch leitfähigen Schicht in Berührung mit einer
tiefer liegenden elektrisch leitfähigen Schicht kommt,
so daß tiefer liegende Schichtbereiche durch die
entstandene Öffnung kontaktiert werden können.
Für den Aufbau der elektrisch leitfähigen Schicht
bzw. des Multischichtsystems können prinzipiell alle
bekannten Beschichtungstechniken, wie beispielsweise
Spin-Coating, PVD, CVD oder Laser-Ablation, eingesetzt
werden, die geeignet sind, die verschiedenen Funktio
nalitäten der einzelnen Schichten zu erzeugen bzw. zu
erhalten.
Als Träger für die elektrisch leitfähige Schicht
bzw. das Schichtsystem kann beispielsweise ein Substrat
aus Kunststoff verwendet werden.
Ebenso kann ein Trägersubstrat beliebiger Härte
eingesetzt werden, auf dem vor dem Aufbringen der
zumindest einen elektrisch leitfähigen Schicht eine
Schicht mit einer geringeren Härte als die des
Prägeelementes aufgebracht wird. Die Dicke dieser
Schicht muß dabei größer sein als der zu erzeugende
vertikale Versatz der Elektrodenbereiche.
Das erfindungsgemäße Verfahren wird nachfolgend
anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den
Zeichnungen nochmals veranschaulicht. Hierbei zeigen:
Fig. 1 ein Beispiel für die Durchführung des
Verfahrens an einer Einfachschicht;
Fig. 2 ein Beispiel für die Durchführung des
Verfahrens an einem Multischichtsystem; und
Fig. 3 ein Beispiel für unterschiedliche an einem
Prägestempel einsetzbare Prägestrukturen.
Fig. 1 zeigt ein Substrat 1 mit einer darauf
aufgebrachten elektrisch leitfähigen Schicht 2 zur
Bildung der Elektroden. Bei diesem Beispiel wird ein
Stempel 3 eingesetzt, der eine Topographie der
prägenden Fläche in Form von rechteckigen Plateaus 4
aufweist, die die gleiche Höhe aufweisen. Durch
Aufdrücken des Stempels 3 auf die Oberfläche des
Substrates 1 mit der elektrisch leitfähigen Schicht 2
wird ein Versatz zwischen einzelnen Bereichen der
elektrisch leitfähigen Schicht erzeugt, so daß vertikal
gegeneinander versetzte Elektrodenbereiche 2a und 2b
entstehen.
Als Substrat 1 wurde im vorliegenden Beispiel ein
Substrat aus Polymethmethylacrylat (PMMA) eingesetzt.
Selbstverständlich ist es auch möglich, dieses polymere
Trägermaterial zunächst auf ein härteres Substrat
aufzubringen, beispielsweise mittels Spin-Coating auf
einen Siliziumwafer.
Die PMMA-Oberfläche wurde anschließend mit einer
20 nm dicken Schicht 2 aus Silber als zu strukturieren
der elektrisch leitfähiger Schicht bedampft.
Zur Herstellung des Stempels 3 wurde ein Silizium
wafer im Submikrometerbereich mittels Elektronenstrahl-
Lithographie mit Linien im Abstand von 500 nm bis 2 µm
strukturiert.
Dieser Stempel wurde dann mit einem Druck von ca.
100 . 105 Pa und bei einer Temperatur von ca. 200°C
durch die Metallisierungsschicht 2 hindurch in die
PMMA-Schicht 1 geprägt. Hierdurch wurde die Metall
schicht an den Kanten der Strukturen 4 des Stempels
abgeschert und um ca. 100 nm in die Tiefe versetzt. Je
nach Wahl der Parameter Druck und Temperatur kann die
Eindringtiefe des Stempels und somit der Versatz der
Metallisierungsschicht in die Tiefe gesteuert werden.
Fig. 2 zeigt ein Substrat 1 mit einer darauf
aufgebrachten Schichtfolge aus elektrisch leitfähiger
erster Schicht 2 zur Bildung erster Elektroden,
isolierender Zwischenschicht 5 und elektrisch leit
fähiger zweiter Schicht 6 zur Bildung von zweiten
Elektroden. Bei diesem Beispiel wird ebenfalls ein
Stempel 7 eingesetzt, der eine Topographie der
prägenden Fläche in Form von rechteckigen Plateaus 8
aufweist, wobei die Plateaus in diesem Fall unter
schiedliche Höhen aufweisen. Durch Aufdrücken des
Stempels 7 auf die Oberfläche des Substrates 1 mit der
Schichtfolge wird ein unterschiedlicher Versatz
zwischen einzelnen Bereichen der Schichtfolge erzeugt.
In diesem Beispiel werden zudem sowohl Bereiche der
ersten Elektroden 2a und 2b wie auch Bereiche der
zweiten Elektroden 6a und 6b vertikal gegeneinander
versetzt, so daß ermöglicht wird, einen geringen
Abstand zwischen den ersten und den zweiten Elektroden
zu erzeugen.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren werden die dem
Prägevorgang unterzogenen Schichten nach Maßgabe der
Topographie des Prägeelementes in Richtung der Ober
flächennormalen der Schichten verschoben, so daß ein
Höhenversatz zwischen einzelnen Bereichen der durch die
Schichten gebildeten Elektroden entsteht. Dieser
Versatz kann über die Topographie bzw. das Profil der
prägenden Strukturen (Höhe und Abstand der Strukturen)
des Prägeelementes, die Prozeßparameter (Druck, Tempe
ratur, Zeit, Prägetiefe) und die Materialeigenschaften
(Plastizität, Steifigkeit, etc.) sowie die Dicke der
verschiedenen Schichten gesteuert werden. In einem
Einfachschichtsystem werden auf diese Weise Elektroden
gleichen Materials getrennt. In einem Multischicht
system lassen sich durch Wahl der Materialien auch
Kombinationen von verschiedenen Elektrodensystemen
erzeugen.
Aus Fig. 3 sind schließlich verschiedene
Beispiele für Prägestrukturen gezeigt, die beim
erfindungsgemäßen Verfahren allein oder in Kombination
eingesetzt werden können. Neben den bereits in den
vorangegangenen Beispielen erläuterten Strukturen in
Form von rechteckigen Plateaus 4 sind auch spitz
zulaufende Formen 9-11 dargestellt. Durch diese
schneidenförmigen Erhebungen bzw. Schneiden 9-11 kann
ein horizontaler Abstand bzw. eine laterale Trennung
zwischen einzelnen Elektrodenbereichen erzeugt werden,
der bzw. die von der Form und Eindringtiefe dieser
Strukturen in die elektrisch leitfähigen Schichten und
das darunterliegende Material abhängt und dadurch
gezielt gesteuert werden kann.
Die Wirkung eines Prägevorgangs mit der Schneide 9
ist im unteren Bereich der Figur schematisch dar
gestellt. In diesem Fall ist auf einem Substrat 1 eine
Polymerschicht 12 aufgebracht, die die elektrisch
leitfähige Schicht 2 trägt. Durch Einprägen des
Stempels 13 mit der Struktur 9 kann ein Spalt 14
definierter Breite in der elektrisch leitfähigen
Schicht 2 erzeugt werden, durch den die Elektroden
bereiche voneinander beabstandet sind.
Ein derartiger Stempel zum Durchtrennen der
Elektrodenschichten für die Erzeugung eines lateralen
Abstandes kann beispielsweise durch anisotropes
Naßätzen von Silizium hergestellt werden. Mit dieser
Ätztechnik lassen sich auf einfache Weise spitz
zulaufende Formen im Silizium erreichen, die wie ein
Schneidewerkzeug wirken und beim Aufprägen die
Elektrodenschicht durchtrennen bzw. zerschneiden.
Claims (12)
1. Verfahren zur Herstellung einer Elektroden
anordnung in einem Substrat (1), bei der einzelne
Elektrodenbereiche (2a, 2b, 6a, 6b) einen
lateralen Abstand und/oder vertikalen Versatz
zueinander aufweisen, wobei zumindest eine
elektrisch leitfähige Schicht (2, 6) zur Bildung
der Elektrodenbereiche auf eine Oberfläche des
Substrates (1) aufgebracht wird,
dadurch gekennzeichnet,
daß der laterale Abstand und/oder vertikale
Versatz zwischen den einzelnen Elektrodenbereichen
(2a, 2b, 6a, 6b) nach dem Aufbringen der zumindest
einen elektrisch leitfähigen Schicht (2, 6) durch
Aufdrücken eines Prägeelementes (3, 7) auf die
Oberfläche des Substrates (1) erzeugt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe des Abstandes und/oder Versatzes
über den Anpreßdruck des Prägeelementes (3, 7)
und/oder die Temperatur des Substrates (1)
gesteuert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe des vertikalen Versatzes über die
Höhe einer Prägestruktur des Prägeelementes (3, 7)
eingestellt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Größe des lateralen Abstandes über die
Höhe und Form einer Prägestruktur des Präge
elementes eingestellt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß mehrere durch isolierende Zwischenschichten
voneinander beabstandete elektrisch leitfähige
Schichten (2, 6) zur Bildung der Elektroden
bereiche auf das Substrat (1) aufgebracht werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Substrat (1) aus Kunststoff eingesetzt
wird.
7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß vor dem Aufbringen der zumindest einen
elektrisch leitfähigen Schicht (2, 6) eine Schicht
mit einer geringeren Härte als die des Präge
elementes auf die Oberfläche des Substrates (1)
aufgebracht wird, wobei die Dicke der Schicht
größer ist als der zu erzeugende vertikale Versatz
der Elektrodenbereiche (2a, 2b, 6a, 6b).
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Prägeelement (3, 7) aus Silizium oder SiO2
eingesetzt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Prägeelement (3, 7) mit einer Präge
struktur eingesetzt wird, die Bereiche unter
schiedlicher Höhe und/oder Form aufweist, so daß
die einzelnen Elektrodenbereiche (2a, 2b, 6a, 6b)
einen unterschiedlichen vertikalen Versatz
und/oder lateralen Abstand zueinander erhalten.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß ein Prägeelement (3, 7) mit einer Präge
struktur eingesetzt wird, die die Form einer
Interdigitalstruktur aufweist.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Prägeelement (3, 7) bei einer Temperatur
aufgedrückt wird, die eine plastische Verformung
und Auftrennung der elektrisch leitfähigen Schicht
(2, 6) erlaubt.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß mit dem Prägeelement (3, 7) ein vertikaler
Versatz und/oder lateraler Abstand der einzelnen
Elektrodenbereiche (2a, 2b, 6a, 6b) von weniger
als 500 nm erzeugt wird.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19930104A DE19930104C1 (de) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung |
PCT/DE2000/002094 WO2001003178A1 (de) | 1999-07-01 | 2000-06-26 | Verfahren zur herstellung einer elektrodenanordnung |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19930104A DE19930104C1 (de) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19930104C1 true DE19930104C1 (de) | 2001-02-15 |
Family
ID=7913147
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE19930104A Expired - Fee Related DE19930104C1 (de) | 1999-07-01 | 1999-07-01 | Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19930104C1 (de) |
WO (1) | WO2001003178A1 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009018849A1 (de) * | 2009-04-24 | 2011-05-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Masterstruktur zum Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials, Vorrichtung zum kontinuierlichen Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials und Verfahren zum Herstellen einer Masterstruktur zum Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1487739A1 (de) * | 2002-03-25 | 2004-12-22 | Matvice Ehf. | Verfahren und vorrichtung zur verarbeitung einer nanostruktur |
DE102006030267B4 (de) | 2006-06-30 | 2009-04-16 | Advanced Micro Devices, Inc., Sunnyvale | Nano-Einprägetechnik mit erhöhter Flexibilität in Bezug auf die Justierung und die Formung von Strukturelementen |
US9889239B2 (en) | 2007-03-23 | 2018-02-13 | Allegiance Corporation | Fluid collection and disposal system and related methods |
US8460256B2 (en) | 2009-07-15 | 2013-06-11 | Allegiance Corporation | Collapsible fluid collection and disposal system and related methods |
JP2010522060A (ja) | 2007-03-23 | 2010-07-01 | アレジアンス、コーポレイション | 交換可能な収集および他の機能を有する流体収集および廃棄システムならびに関連する方法 |
Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4013593A1 (de) * | 1990-04-27 | 1991-10-31 | Biotechnolog Forschung Gmbh | Verfahren und sensor fuer amperometrische messprinzipien mit dickschicht-biosensoren |
DE4107220A1 (de) * | 1991-03-07 | 1992-09-10 | Rump Elektronik Tech | Phthalocyaninsensor bei dem die kontaktgebenden flaechen in einer ebene zum substrat angeordnet sind |
EP0585933A2 (de) * | 1992-09-04 | 1994-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Flache Elektrode |
EP0653629A2 (de) * | 1989-12-04 | 1995-05-17 | Ecossensors Limited | Verbesserungen an und in Bezug auf Mikroelektroden und amperometrische Tests |
EP0710691A1 (de) * | 1994-10-28 | 1996-05-08 | Asahi Glass Company Ltd. | Verfahren zur Herstellung von Fluor enthaltende Silikon-Zusammensetzung |
DE19610115A1 (de) * | 1996-03-14 | 1997-09-18 | Fraunhofer Ges Forschung | Detektion von Molekülen und Molekülkomplexen |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5173442A (en) * | 1990-07-23 | 1992-12-22 | Microelectronics And Computer Technology Corporation | Methods of forming channels and vias in insulating layers |
US5547902A (en) * | 1995-01-18 | 1996-08-20 | Advanced Micro Devices, Inc. | Post hot working process for semiconductors |
WO1999010929A2 (en) * | 1997-08-22 | 1999-03-04 | Koninklijke Philips Electronics N.V. | A method of providing a vertical interconnect between thin film microelectronic devices |
-
1999
- 1999-07-01 DE DE19930104A patent/DE19930104C1/de not_active Expired - Fee Related
-
2000
- 2000-06-26 WO PCT/DE2000/002094 patent/WO2001003178A1/de active Application Filing
Patent Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0653629A2 (de) * | 1989-12-04 | 1995-05-17 | Ecossensors Limited | Verbesserungen an und in Bezug auf Mikroelektroden und amperometrische Tests |
DE4013593A1 (de) * | 1990-04-27 | 1991-10-31 | Biotechnolog Forschung Gmbh | Verfahren und sensor fuer amperometrische messprinzipien mit dickschicht-biosensoren |
DE4107220A1 (de) * | 1991-03-07 | 1992-09-10 | Rump Elektronik Tech | Phthalocyaninsensor bei dem die kontaktgebenden flaechen in einer ebene zum substrat angeordnet sind |
EP0585933A2 (de) * | 1992-09-04 | 1994-03-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Flache Elektrode |
EP0710691A1 (de) * | 1994-10-28 | 1996-05-08 | Asahi Glass Company Ltd. | Verfahren zur Herstellung von Fluor enthaltende Silikon-Zusammensetzung |
DE19610115A1 (de) * | 1996-03-14 | 1997-09-18 | Fraunhofer Ges Forschung | Detektion von Molekülen und Molekülkomplexen |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
REIMER, K. et al: Fabrication of electrode arrays in the quarter micro regime for biotechnological applications. In: Sensors and Actuators A 46-47 (1995) 66-70 * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102009018849A1 (de) * | 2009-04-24 | 2011-05-12 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Masterstruktur zum Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials, Vorrichtung zum kontinuierlichen Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials und Verfahren zum Herstellen einer Masterstruktur zum Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials |
DE102009018849B4 (de) * | 2009-04-24 | 2013-06-06 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Masterstruktur zum Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials, Vorrichtung zum kontinuierlichen Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials und Verfahren zum Herstellen einer Masterstruktur zum Prägen und/oder Bedrucken eines Grundmaterials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2001003178A1 (de) | 2001-01-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
EP2150854B1 (de) | Stempel für das mikrokontaktdrucken und verfahren zu seiner herstellung | |
EP0805985B1 (de) | Mikromechanisches bauelement | |
EP2748107B1 (de) | Verfahren zur herstellung und ausrichtung von nanowires und anwendungen eines solchen verfahrens | |
DE102006001493B4 (de) | MEMS-Sensor und Verfahren zur Herstellung | |
EP0769196B1 (de) | Mikromechanisches bauelement und herstellungsverfahren | |
EP1963227B1 (de) | Mikromechanisches bauelement und herstellungsverfahren | |
DE19719601A1 (de) | Beschleunigungssensor | |
EP1379862B1 (de) | Messelektrodenpaar, biosensor mit einem solchen messelektrodenpaar und verfahren zur herstellung | |
DE10243095A1 (de) | Wälzlager mit intergrierter Zustandsmessung | |
DE19930104C1 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Elektrodenanordnung | |
DE102011081002A1 (de) | Mikromechanisches Bauteil, durch ein Herstellungsverfahren hergestelltes Zwischenprodukt und Herstellungsverfahren für ein mikromechanisches Bauteil | |
WO2001098200A1 (de) | Vertikal-transistor mit beweglichem gate und verfahren zu dessen herstellung | |
DE60307095T2 (de) | Vorrichtung zur aktiv gesteuerten und lokalisierten ablagerung mindestens einer biologischen lösung | |
WO2000012427A1 (de) | Mikromechanisches bauelement und verfahren zu dessen herstellung | |
DE102004006156B4 (de) | Verfahren zum Herstellen eines mikrokapazitiven Ultraschall-Wandlers | |
EP3401731B1 (de) | Stempel mit einer stempelstruktur sowie verfahren zu dessen herstellung | |
DE102019111634A1 (de) | Verfahren zur Herstellung von Mikrostrukturen in einem Glassubstrat | |
DE69817452T2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer micromechanischen Messsonde, insbesondere eines Rasterkraftmikroskops | |
EP2673625A1 (de) | Verfahren zur herstellung einer vorrichtung zum nachweis eines analyten sowie vorrichtung und deren verwendung | |
DE102008041254B4 (de) | Beschleunigungssensor und Verfahren zur Herstellung eines Beschleunigungssensors | |
EP1834162B1 (de) | Mikrosystemtechnisches bauelement mit einer unter dem einfluss von temperaturänderungen verformbaren einrichtung | |
DE102010062062B4 (de) | Verfahren zum Herstellen von MEMS-Strukturen und MEMS-Struktur | |
EP2200930B1 (de) | Verfahren zum aufdrucken einer nano- und/oder mikrostruktur | |
WO2012052007A2 (de) | Verfahren zum strukturieren von körpern | |
DE102016112762B4 (de) | Schichtstruktur und Verfahren zum Herstellen einer Schichtstruktur |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8100 | Publication of the examined application without publication of unexamined application | ||
D1 | Grant (no unexamined application published) patent law 81 | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |