SE532576C2 - Metod för tillverkning av anordningar för elektriska mätningar - Google Patents

Description

532 5276 formas på en annan yta av huden för tillhandahållande av ett läkemedel till hudytan genom hål i baselementet. Spetsarnas verkan på huden förbättrar administreringen av läkemedlet. l en artikel av Boisen et al. med titeln ”Novel AFM probes With directly fabricated tips”. J. Micromechanical Microeng.. 6(l):58, 1996. beskrivs solida mikronålar och metoder för tillverkning av sådana. Speciellt har nålarna vad som betecknas ”raketspetsar” och tillverkas medelst en isotrop-anisotrop-isotrop etsningssekvens. l US~5,855,80l (Lin et al.) beskrivs en metod för tillverkning av en niikrostruktur. Metoden inkluderar tillhandahållande av ett substrat för bildande av ett grånsyteornråde och ett förlängt parti som sträcker sig bort från grånsyteområdet. En mönstrad, icke~plan och etsbar struktur bildas på en sida av substratets långsträckta parti. Ett icke etsbart membranskikt avsätts ovanpå den etsbara strukturen. Åtminstone ett etsningshål formas i membranskiktet.

Den etsbara strukturen etsas genom att placera ett etsmedel i etsningshålet till bildande av en kavitet under membranskiktet, varvid en axel (a shaftl produceras.

I WO 2003 /015860 (Stemme et al.) beskrivs en metod för tillverkning av en nål som har sidoöppningar. Den innefattar tillhandahållande av en mask på främre sidan av en etsningsbar skiva så att den vertikala projektionen av masken åtrninstone delvis täcker utsträckningen av ett hål tillverkat i baksidan. Denna mask underetsas isotropt för avlågsnade av skivmaterial. En anisotrop etsning bildar en utskjutande struktur. Valfritt exponerar en andra isotropetsning på den utskjutande strukturen bottenhålet. Valfritt förlängs nålen utan bildning av sidoöppningar med en slutlig anisotrop etsning. Läget för och utbredningen av masken i förhållande till läget och dimensionen av hålet år sådana att sidoöppningarna bildas under antingen den anisotropa etsningen eller den andra isotropa etsningen. 10 15 20 25 30 532 5?E3 I US~6,334,856 (Allen et al.) beskrivs en metod för tillverkning av en mikronål.

Den inkluderar att forma en mikroform som har sidoväggar vilka definierar den yttre ytan av rnikronålen, elektroplätering av sidovägarna till bildande av den ihåliga míkronålen, och därefter avlägsnade av rnikroformen från rnikronålen.

I US-6,533,949 (Yeshuran et al.) beskrivs en metod för att processa en skiva till bildande av en uppsättning ihåliga mikronålar som skjuter ut från ett substrat. vilket inkluderar att medelst användning av en torretsningsprocees forma ett antal grupper av försänkta delar (recessed features). vilka var och en innefattar åtminstone ett spår utlagt till bildande av en öppen form som har ettinneslutet område och åtminstone ett häl lokaliserat inom det inneslutna området. Hålens innerytor och spåren beläggs därefter med ett skydclsskikt. En anisotrop vätetsningsprocess utförs därefter på ett sådant sätt att material avlägsnas från utsidan av de inneslutna områdena samtidigt som en utskjutande del kvarlämnas inom vart och ett av de inneslutna områdena. Skyddsskiktet avlägsnas därefter så att rnikronålarna framträder.

En allmän översikt över rnikronålar står att finna på internet: httpz//wurw.inne.umd.ediil.

Ett problem med anordningar enligt teknikens ståndpunkt med mikronålar som används inom det medicinska ornrådet är att uppnå lämplig penetrering av det yttre skiktet, stratum corneum. Speciellt år det viktigt att undvika djup penetrering och därmed kontakt med nerverna.

Sammanfattning av uppfinningen Sålunda är det ett syfte med föreliggande uppfinning att tillhandahålla nya metoder för att tillverka anordningar som har rnikronålar där problemen med tidigare kända anordningar. såsom dålig eller otillfredsställande penetrering av straturn corneum, elimineras eller reduceras. Speciellt avser uppfinningen metoder för tillverkning av anordningar för elektriska mätningar innefattande 10 15 20 25 30 532 576 4 elektroderi form av mikronålar i rnikrometerskala, särskilt anordningar för impedansmàtriing. Metoden definieras i krav 1.

Sålunda tillhandahålles en metod för tillverkning av anordningar för elektriska mätningar, där varje anordning innefattar en uppsättning niikroelektroder vilka skjuter ut vertikalt från ett substrat. Metoden innefattar stegen att tillhandahålla ett substrat med en första sida och en andra sida. tillverkning av rnikroelektroder på substratet, och metallisering, åtminstone partiellt av substratet med nålar på för att skapa elektrisk förbindelse mellan substratets första och andra sida.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till bifogade ritningar.

Kort beskrivning av ritningarna Fig. la är en ändvy av en pyramid/ås efter etsning för att exponera de <11l> kristallplanen: Fig. lb är en vy ovanifrån av en struktur enligt fig. 1; Fig. 2a är ett tvärsnitt genom en pyrarnid med mönster tillhandahållna för definition av nålgeometri; Fig. 2b visar vyer ovanifrån av på olika sätt mönstrade strukturer.

Fig. 2c illustrerar hur mönster för matriser av nålar läggs ut på en skiva; Fig. Sa är ett tvärsnitt genom en nål efter vertikal etsning: Fig. Sb illustrerar fördelen med användning av en SGI-skiva: Fig. 80 visar oönskad "grâs”-bildning. 10 15 20 25 so 532 575 Fig. 4 illustrerar ytterligare en utföringsform av metoden där spår används i stället för åsar/pyraniider som startsubstrat; Fig. 5 visar ett spår enligt fig. 4 försett med en mask för nåldefinition; Fig. 6a visar en ihålig nål tillverkad i enlighet med utföringsfonnen i fig. 4-5 i tvärsnitt; Fig. 6b visar en variant av utföríngsforrnen av fig. 6a med användning av en SGI-skiva: Fig. 7 illustrerar användning av ”off-cut"~skivor för tillverkning av spetsar som har variabelt lutande spetsytor; Fig. Sa visar en skiva i en vy ovanifrån med ett maskrnönster för tillverkning av pyramider: Fig. 8b är en sidovy av en pyrarnid efter etsning där masken fortfarande föreligger på toppen av pyramiden; Fig. 8c är en vy ovanifrån av en pyramid; Fig. 8d visar en pyrarnid som har ”avrundade” hörn på grund av rnisspassning av rnaskmönstret med kristallplanen i skivan.

Pig. 8e illustrerar en utföringsfonn med användning av DRIE till erhållande av en pyrarriid med sluttande ytor som inte motsvarar ett knstallplan Fig. Sg visar resultatet efter vertikal etsning: Fig. 9a-d visar ett schema för hörnkompensering; Fig. 9a visar en maskkonfiguration i en vy ovanifrån. 10 15 20 25 30 532 575 Fig. 9b visar en pyrarnid som kommer som resultat av användningen av masken ifig. 9a: Fig. 9ol illustrerar maskning av en pyramid med kvadratisk bas.

Fig. Qdl visar resultat av DRlE-etsning av den maskerade pyrarniden; Fig. 902 illustrerar maskning av en pyramid med en cirkulär bas: Fig. 9d2 visar resultatet av DRIE med användning av masken i fig. 9c2; Fig. lOa-f illustrerar ett alternativt angreppssätt i förhållandet till deti fig. Qa-d; Fig. lla-c illustrerar användning av SOI~skiva; Fig. l2-b illustrerar olika etsningshastigheter vid olika lägen; Fig. l3a~b illustrerar ännu en utföringsforrn av metoderna enligt uppfinningen: Fig. 14a-c illustrerar olika angreppssätt för att tillverka elektriska kopplingar mellan två sidor av en sida som har nålar därpå; Fig. l5a~c illustrerar ett antal metoder för tillverkning av matriser av nålar i isolerade grupper på skivor och chips; Fig. 16 visar i tvärsnitt trådbondning till en anordning med nålrnatris.

Fig. 17 a-b illustrerar tillverkning av en anordning för elektriska impedans- mätningar; Pig. 18 illustrerar användning av SGI-skiva för tillverkning av en anordning av elektriska impedansmätningar; 10 15 20 25 30 532 575 Fig. 19 visar en annan utföringsfonn med användning av en SGI-skiva.

Fig. 20 visar anslutning av ett rör för våtsketillförsel till en anordning som har en matris av ihåliga nålar för medicinsk användning; Fig. 21 är ett tvärsnitt genom en skiva på vilken en pyrarnidstruktur har gjorts i enlighet med uppfinningen; Fig. 22a~b och 23a-b visar maskstrukturer för olika utföringsforrner för tillverkning av nålar med sidoöppningar; Fig. 24a-d visar olika aspekter av processen för tillverkning av nålar med sidoöppningar; Fig. 24e visar en nål med en sidoöppning i tvärsnitt; Fig. 25 visar en vy ovanifrån av en utföringsfonn av en anordning för irnpedansmätning med cirkulära isolerande avgränsningar enligt föreliggande uppfinning; Fig. 26 visar en vy ovaniirån av en utföringsforrn med isolerande avgränsningar som utsträcker sig tvärs över chippet enligt föreliggande uppfinning: Fig. 27 visar ett tvärsnitt längs en linje A-A genom utföringsfonnerna av en anordning för impedansmätriing enligt föreliggande uppfinning som visas i Fig. 25 och Fig. 26; Fig. 28 illustrerar schematiskt genomträngmngen av en nàlanordriing in i och genom huden; Fig. 29 illustrerar avlägsnande av oxid genom sågning: Fig. 30 är en tvärsnittsvy av anordningen i Fig. 29 efter sågning: 10 15 20 25 30 532 578 Fig. 3 1 illustrerar tillhandahållandet av elektrisk förbindelse mellan nålarna och viat genom metallisering; Fig. 32 illustrerar ett altemafiv till sågningen som visas i Fig. 29; Fig. 33 illustrerar ytterligare ett alternativ till sågning; Fig. 34 illustrerar tillhandahållande av elektriska förbindelser och isolering av grupper av nålar genom metallísering genom beläggning genom en skuggrnask och beläggning av ísolator genom skuggmask; Fig. 35 illustrrerar ett likande förfarande som i Fig. 34 men med användning av en ”lift-ofl”~metod för tillhandahållande av isolering; och Fig. 36 illustrerar en etslastkompenseringsprincip.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen Uttrycket ”enkristallín” skall anses betyda ett föremål som innefattar åtminstone en viss rnakroskopisk del därav som är enkristallín. Standardskivor för halvledartillverkning (inkluderande SGI-skivor), och som anges nominellt vara ”enlcristallinafl betraktas som enkristallína för syftena med denna ansökan. En SGI-skiva skall anses vara ”enkristallin” så länge som åtminstone ett av dess skikt år väsentligen enkristallint.

Alla visade utföringsformer utgör upprepande enheter över en hel skiva.

Den grundläggande tanken som utgör basen för föreliggande uppfnriíng i sin första aspekt år att tillhandahålla lutande ytor på ett substrat medelst etsning, och att använda substraten som har lutande ytor som utgångssubstrat för ytterligare prooessning för att åstadkomma de önskade strukturerna.

På de lutande ytoma anordnas en mask genom lämpliga mönstringstekriiker (såsom litografi med användning av fotoresister), varvid lämplig etsning genom masken kommer att ge de önskade strukturerna ifiåga, såsom nålar eller andra 10 15 20 25 30 532 575 9 strukturer, som skjuter ut från en bas i en önskad konfiguration. Speciellt kommer användningen av sådan lutande ytor att möjliggöra tillverkning av en spets av kanyltyp på en ihålig nål, dvs. nålen är snett ”skuren” vid spetsen. För solida nålar är det möjligt att åstadkomma en snedställd ändyta vid spetsen av den solida nålen, ett särdrag som är lämpigt för elektriska tillämpningar. Om nålbasen görs kvadratisk eller åtminstone så att den har kanter. snarare än en cirkulär bas. kommer nålen att ha bättre skärprestanda, vilket är viktigt vid medicinska tillämpningar.

Det huvudsakliga arbetssubstratet för att producera de önskade mikrostrukturerna är normalt (enlkristallint kisel i form av skivor. Dessa skivor kan ha ytor som uppvisar olika kristallorienteringar såsom < lOO>. <1 lO>. <1 l l>. off~cut etc.

Emellertid kan vilket annat kristallint material som helst som kan utsättas för samma eller likartade processningstekniker vara lika väl lämpade, där det specifika valet är beroende på slutanvändningen eller den slutliga tillämpningen för den struktur som tillverkas. Sålunda kan material såsom S102 (kvarts), diamant och /eller SiC (för emissionsnälar eller för nålar som är utsatta för hög nötning), GaAs, och liknande användas för specifika tillämpningar.

Speciellt är det mycket användbart att använda så kallade SGI-skivor (Silicon On Insulatorl såsom ett startsubstrat, eftersom SOl-skivor kommer att tillhandahålla väl definierade etsstoppskikt. Sådana stoppskikt är praktiska i syfte att definiera dimensioner (dvs. höjder, vidder, djup av spår etc.) för de strukturer som tillverkas. och för att eliminera vissa oönskade sidoeffekter av etsning.

Hänvisning görs nu till fig. la och lb, där fig. la visar en sidovy av (en del av] en etsad skiva (som faktiskt visar en ås, tillverkad medelst ctsning. från en ände) och fig. lb är en vy ovanifrån av samma skiva. För att åstadkomma de lutande ytorna 10 utförs en anisotrop etsningsprocess, normalt med användning av vattenhaltig KOH. Emellertid kan andra typer av etsningssystem 10 15 20 25 30 532 576 10 användas, exernplifierad medelst KOH, NaOI-l, TMAH, EDP och andra; KOH är det föredragna valet). Denna etsningsprocess kommer att verka på en kiselskiva 12 i vilken -planet år horisontellt. En mask 114 (tex. SíO-i eller SiXNy). som rnotstår etsningsrnediet, i form av en längsträckt remsa anordnas på <100>-ytan. Etsningen kommer då att ge en "äs”-liknande struktur som har sluttande /lutande sidoytor som börjar från under masken och följer <100>- planet vid en vinkel av 54.7° ned till det horisontella < lOO>-planet. Detta illustreras schematiskt í fig. la och lb. Den pyrarnidala strukturens höjd kommer naturligtvis att bero på etsningsparametrarna. såsom tid, koncentration, temperatur. Om en SGI-skiva med en väl definierad Si-tjocklek (”device”-skikt) används skulle höjden kunna kontrolleras mycket noggrant. eftersom oxidskiktet kommer att verka såsom ett etsstopp. Höjdkontroll är ett huvudproblem med tidigare kända metoder som baseras på torr DRIE underetsning, eftersom höjden varierar beroende pä läget på ytan och hur tätt nålarna är utplacerade.

Hänvisning görs nu till fig. 2a och 2b.

När den önskade startstrukturen. dvs. innefattande utskjutande element som har lutande sidoytor, på ett framgångsrikt sätt tillverkas, måste de lutande ytorna mönstras pä ett lämpligt sätt för att definiera de slutgiltiga strukturerna, Lex. nålar som har en spets av ”kanyP-typ, eller helt enkelt solida nålar som har en snedställd spetsyta.

Detta kräver en litografisk procedur som har förmåga att tillhandahålla ett likforrnigt tjockt maskningsskikt 20 på en sluttande yta. Detaljer för en sådan procedur är inte del av denna uppfinnig i sig. Normalt täcks hela ytan med en fotokänslig resist 20, lämpligtvis medelst en sprayningsteknik [känd i sig) eller medelst avsättning genom spinning, vilken därefter exponeras för ljus så att endast de önskade maskdelarna som definierar strukturerna kommer att frarnkallas 22. Partierna av resist som inte definierar det önskade mönstret kommer att avlägsnas medelst upplösning/ tvättning. Resisten visas lO 15 20 25 30 532 575 ll schematiskt i lig. 2a före avlägsnande av de icke-mönstrade partierna. Fig. 2b visar olika möjliga geometrier.

Ett särskilt problem som kan behöva adresseras i detta sammanhang är bildningen av ”spök"-mönster. Dessa kan uppträda på grund av reflektioner från de lutande ytorna på vilka maskrnönstren skall tillverkas under ljusexponering. Om nämligen intilliggande pyraniidala åsar är lokaliserade tillräckligt nära varandra kan ljus som faller in på en sluttande pyrarriidyta reflekteras vidare och skapa en bild på den intilliggande pyramiden. För att undvika denna effekt kan det vara nödvändig att tillhandahålla antireilexbeläggningar på eller under resistskiktet.

En annan metod skulle kunna vara att arrangera åsarna eller pyraxniderna av vilka nålarna skall. tillverkas i en zigzag-konfiguration, så att reflektioner från en pyramid kommer att passera mellan intilliggande pyramider. Alternativt skulle man säkerställa att avståndet mellan pyramider är tillräckligt stort för att reflektioner skall passera över intilliggande pyramider.

En DRIE [Deep Reactive lon Etching] etsning utförs därefter. DRIE såsom den utförs för detta syfte är i grunden anisotrop (den innefattar alternerande etsnings- och passiveringssteg; små inkrement av ísotrop etsning följt av en passivering med en polymer), dvs. resultatet kommer inte att vara beroende av kristallplanorientering, och därför kommer den mask som har anordnats på skivans yta att definiera vertikala väggar på den utskjutande strukturen.

Emellertid kommer den rnotstående, sluttande ytan. dvs. den yta som inte år maskerad för att ge en utskjutande struktur, att förbli som en sluttande yta vid strukturens bas, på grund av att DRIE är anistrop. dvs. den kommer att avlägsna material med samma hastigheti den horisontella riktningen. Sålunda kommer partier av skivmaterialet som har lokaliserats vid en högre nivå än andra partier att bibehålla de relativa nivåerna när DRlE-etsen är färdig, vilket framgår av fig. 3 vid 30. l fig. 3 har masken 22 ännu inte avlägsnats. 10 15 20 25 30 532 576 12 För bättre kontroll av nälhöjd kan en SOI-skiva användas, se fig. Sb. SiOz- skiktet under "device"-skiktet kommer att verka som ett etsstopp så att höjden kommer att vara i grunden lika med "device"~skiktets tjocklek. Med användning av en SOI-skiva kommer det också att bli möjligt att elirninera den sluttande restytan 30.

Ett speciellt problem kan uppstå om extremt små (i storleksordningen diameter) partiklar av rester av resist från masken finns kvar på ytorna. Dessa partiklar kommer att resultera i strukturer som betecknas ”gräs” 32, se fig. Se, dvs. extremt tunna strån av kisel som sträcker sig vertikalt från skivan efter DRIE-etsen. Om en SGI-skiva används är det mycket lätt att avlägsna sådant rest-”gräs” från skivan.

Ett särdrag hos ovan beskrivna metod är att strukturen, t.ex. en nål. kan ges i stort sett vilken form som helst, såsom rund. elliptisk, kvadratisk, triangulär, rektangulär, polygonal etc., se fig. 22b. Om masken som definierar formen är rektangulär eller kvadratisk, kommer slutresultaten att bli en struktur som mycket påminner om en knivegg. och om masken är rund (den faktiska formen på den sluttande ytan skulle naturligtvis fä lov att vara elliptisk) kommer slutresultatet att bli en nål.

Om masken som definierar de yttre gränserna av strukturen innefattar en öppning kommer DRIE att avlägsna material genom denna öppning och forma en vertikal kanal i strukturen.

Naturligtvis kan också kanalens form. dvs. dess tvärsnittsgeometri varieras efter önskemål, så som att göra den cirkulär, elliptisk, kvadratisk eller rektangulär. eller polygonal genom att forma öppningen i masken på lämpligt sätt.

Den centrala kanalens djup genom strukturen är företrädesvis lika med strukturens höjd, om kanalen tillverkas samtidigt som själva nålen, vilket skulle vara det normala sättet att göra det. Det centrala hâlets diameter blir då av betydelse. En alltför smal kanal skulle begränsa hastigheten för avlägsnande av 10 15 20 25 30 532 576 13 material under etsningen, och sålunda skulle etsningshastigheten bli långsammare än utanför nålen, vilket naturligtvis skulle göra att hålet fär ett djup som skiljer sig frän det djup vilket den omgivande etsningen når. Det skulle vara möjligt att utföra DRIE i två separata steg, ett för definition av nålens yttre förrn, och, efter lämplig maskning, utföra en andra DRIE för att tillverka kanalen, vilken då skulle kunna sträcka sig hela vägen genom skivan eller substratet. Emellertid skulle detta senare angreppssätt vara mer tidsödande, och skulle kräva upplinjering av mönster mellan steg, och mest troligt skulle det inte vara en ekonomiskt gângbar metod, annat än för mycket specifika syften.

I stället ästadkommes en kanal som sträcker sig hela vägen genom skivan genom att göra ett andra häl från baksidan, Lex. genom användning av DRIE, En fördel med föreliggande metod är att den tillåter misspassning i viss utsträckning, och sålunda krävs ingen noggrann märkningi syfte att utföra upplinjering.

Ytterligare en fördel är att hålet från baksidan kan tillverkas med en större diameter, vilket betyder att etsningen är snabbare (>2 gånger så snabb). vilket betyder högre genornilöde och därmed en billigare process. l en alternativ utföringsfonn av ovan beskrivna metod innefattar startsubstratet för tillverkning av utskj utande strukturer med snett skurna spetsar V-forrnade spår 40 eller skåror i skivan 12 i stället för de utskjutande "äsarna" som diskuteras ovan, se fig. 4.

Sådana spår tillverkas genom rnaskning av en startskiva för att på så sätt lämna kvar långsträckta springer av maskmaterial, dvs. en ”negativ” form av masken från den första utföringsforrnen. Därefter utsätts denna maskerade skiva för en anisotrop KOH~etsning, som kommer att verka selektivt på det exponerade skivrnaterialet genom nämnda springa, vilket resulterar i en V- fördjupning 40 där de lutande ytorna motsvarar <1 l l>~planen i den kristallina skivan. På liknande sätt som i den tidigare utföringsforrnen rnaskas skivan nu 10 15 20 25 30 532 5279 14 innefattande en uppsättning V-fördjupningar, på lämpligt sätt, lärnpligtvis med användning av en resist som sprayas på eller avsätts genom spinning för att 'åstadkomma ett likforrnigt skikt av resist, för att definiera geometrin för den önskade strukturen, analogt med den första utföringsforrnen. l fig, 5 visas de härdade maskpartierna 50 som definierar den önskade nålen. En DRlE-etsning följ er varvid skivmaterialet etsas bort till bildande av vertikalt utskjutande strukturer, t.ex. nålar 60.

Det bör emellertid noteras att i denna utföringsforrn, av samma skäl som i den ovan beskrivna utföringsformen, dvs. den isotropa naturen hos DRIE~metoden. kommer det alltid att finnas kvar en V-fördjupning 62 intill den utskjutande strukturen, vilket framgår i fig. 6.

På ett liknande sätt som i metoden som beskrivs i anslutning till fig. 8, kan även i detta fall den kvarvarande V-fördjupningen elimineras om en SOI-skiva används såsom startskiva, se ñg. 6b. Därvid kommer SiOg-skiktet att förhindra etsningen från att urholka mer material. Når hålet tillverkas från baksidan kan naturligtvis ett separat steg för att penetrera oxidskiktet vara nödvändigt.

I en ytterligare utföringsforrn av metoden enligt uppfinningen har startsubstratet en kristallorientering som skiljer sig från standard. Normalt skulle skivans yta motsvara <100>-planet. Om emellertid skivan skärs ut från enkristalF-götet” vid en vinkel som skiljer sig från <100>~ytan, vilket betecknas en ”off-cutïvinkel, kommer de kristallplan som bestämmer de lutande ytorna under isotropetsningen att exponeras vid en vinkel som kommer att skilja sig från vinkel 54,7° (<1 lO>-planet) medelst nämnda "off~cut”~vårde. Detta illustreras i fig. 71. ”Off-cut"-vinkeln är normalt 5- l5°. Notera emellertid att det fortfarande kommer att vara <1 1 l>-planet som bildar den lutande ytan.

Om en sådan off-cuvskiva används som ett startsubstrat kommer metoderna enligt ovan beskrivna utföringsforrner att generera nålar vars lutande spetsytor kommer att ha en vinkel som skiljer sig från -vinkeln (dvs. 54,7°) med "off-cut"-värdet, såsom visas i fig. 7b. lO 15 20 25 30 532 576 15 l ytterligare en aspekt av föreliggande uppfinning kan nålarna tillverkas av substrat som inte har några lutande startytor, dvs. en konventionell plan yta används såsom startsubstrat.

Därvid kan maskmönstret bestå av kvadratiska lappar av t.ex. SiOz. SixNy 80, såsom visas i fig. 8a. Applicering av en våt anisotrop ets (tex. KOH] kommer att ge upphov till en underetsning av masken för att åstadkomma en pyrarnidal struktur (se fig. 8b) där de sluttande väggarna motsvarar tex. <1 1 l>-planen hos skivans kristall.

För att åstadkomma en perfekt pyramid, såsom illustreras i en vy ovanifrån i fig. 8c, måste emellertid masken vara mycket noggrant orienterad med avseende på orienteringen av kristallplanen i skivan. Om orienteringen år felaktig kommer KOH~etsningen att exponera andra kristallplan ån <1 l b-planen, nämligen plan såsom <4l1> och <3l1>. I ett sådant fall kommer grånsytorna mellan <1 1 1>- planen att bli ”avrundade” och slutresultatet kommer att bli den form som visas i fig. 8d, dvs. en polygonal pyramid. Speciellt kommer detta senare fall att ge upphov till runda spetsar. i motsats till kvadratiska spetsar som uppkommer som resultat i fig. 8c.

Graden av "avrundning" beror starkt på den etsning som används. För KOH finns en stor frihetsgrad i avrundningen på grund av etshastighetsförhållandet <4l1>/<100>. Hastigheten beror starkt på koncentrationen av etsningsrnedierna.

Förutsatt att rnaskens orientering i förhållande till krístallplanen utförs på ett framgångsrikt sätt. och den struktur som visas i fig. 8c åstadkommes, utförs en torr anisotrop ets (dvs. oberoende av krístallplan) för att etsa basen, dvs. de vertikala pelarna tillverkas, och resultat kommer att bli den struktur som visas i fig. Bg. 10 15 20 25 30 532 573 16 När masken 80, dvs. det mönster som definierar nälarna, har avlägsnats genom etsning kommer nálens spets inte att vara spetsig, utan i stället kommer den att uppvisa en toppyta som år kvadratisk, se fig. 8c. För att vässa spetsen kan en oxidation utföras innan masken avlägsnas, genom vännning i en syreatmosfàr, varvid oxid 82 kommer att växa in under masken 80, och när oxiden från olika riktningar möts under masken kommer skärningspunkten 84 mellan oxidskikten att förorsaka att spetsen blir spetsig, se fig. 8e~f.

Denna metod möjliggör tillverkning av solida nålar med en kvadratisk bas med användning av en enda mask.

En alternativ utföringsform av ovan beskrivna metod utnyttjar två masker, såsom framgår av fig. 9a~c.

Därvid anordnas en första mask 90 med en form som generellt liknar ett ”X” på en plan skiva, fig. 9a, och en KOH-ets utförs. Benen 92 i "X":et bildar hörnkompenseringstrukturer och kommer att ha effekten att skydda skivmaterialet under etsningen så att de oönskade kristallplanen (tex. <31l> och <4l1> etc.] inte kommer att exponeras. varvid problemet med avrundade hörn undvikes. Detta kommer att resultera i en nära perfekt pyraniid såsom visas i ñg. 9b.

För att säkerställa en nära perfekt pyramid utan rundade hörn bör benens vidd (vv) (hörnkompenseringsstruktur) vara två gånger själva pyramidens höjd (h). dvs. W = 2h.

För att framställa basen, dvs. tvärsnittsforrnen för nålen, utnyttjas litografl (ï-CIL fotoresist) för att definiera basens geometri, vilken kan ge vilken geometri som helst. Sålunda appliceras resist 94 på skivan som innefattar utskjutande pyrarnider, den önskade geometiin exponeras på resisten och frarrikallas, Fig. 9c1 och 9d1 visar ett exempel där hela pyrarniden år täckt med ett "kvadratforrnafi resistskikt, och fig. 902 och 9d2 visar ett fall där resisten givits en cirkelform. 10 15 20 25 30 532 576 17 Slutligen utförs en DRlE-ets för att framställa den vertikala basen vilket resulterar i nålar med en kvadratisk bas (fig. 9d1) respektive en cirkulär bas (fig. 9612]. l en annan utföringsforrn, som är en variation av ovan beskrivna utföringsforrn. anordnas två masker på ett plant substrat.

En första ”X”-formad mask 100 (lik masken 90 i fig. 921] appliceras (se fig. l0a), låmpligtvis genom avsåttningen av SiN, eller genom anordnandet av ett tunt SiOwskikt. En andra mask 102 som definierar basgeornetrin (kvadratisk eller cirkulär etc.) appliceras, lämpligen används en oxid (t.ex. SiOz som oxideras termiskt), men SiN kan också användas. En KOH-stening utförs för att framställa en pyrarriidstruktur 104. lämpligtvis kommer pyramiden att vara ungefär 30 um hög. såsom visas i fíg. lOb. Når strukturen enligt fig 10 b åstadkommits utsätts skivan för en “blanketsning” vilket avlägsnar den första masken (SiN) men lämnar kvar den andra masken näranog opåverkad- Resultaten är strukturen som visas i fig. l0c.

Om emellertid hörnkompenseringsstrukturerna (dvs. ”benen” hos den formade strukturen) lämnas kvar och sålunda inte avlägsnas skulle en DRlE~ets resultera i vingar som sträcker sig ut från nålens centrala kroppsparti, ett särdrag som skulle kunna var fördelaktigt för att förstärka penetreringsprestandan.

På samma sätt som i de tidigare beskrivna utföringsforrnerna utförs en DRIE-ets på den struktur som erhållits och som visas i fig. lOc, vilken kommer att avlägsna material i vertikal riktning oberoende av kristallplanorientering, såsom visas i fig. l0c. Detta kommer att resultera i en vertikalt utskjutande nål 106 som har en basgeometn som motsvarar den andra maskformen.

Liksom i de tidigare beskrivna utföringsformerna täcks spetsen vid detta stadium i processen av en mask 100, 102 vilket gör att spetsen kommer att ha 10 15 20 25 80 532 575 18 en plan toppyta 108, dvs. den är inte så vass som önskvärt. För att skärpa spetsen utförs en lokal termisk oxidation, se fig. 8e~f och fig. lOe, och slutligen strippas oxiden bort för att kvarlåmna en spetsig nål 106. fig. 10f. En ”blanketsningav oxiden avlägsnar all oxid som föreligger på skivan.

För alla ovan beskrivna metoder och utföringsformer därav är det möjligt att använda SOI (Silicon On Insulator) skivor, se tig. lla, som ett startsubstrat. Om SOI-sltivor används kommer det att vara möjligt att erhålla vissa ytterligare fördelaktiga särdrag. Först kan nämnas att om ”device"-skiktet l 10 i SOl~skivan används för att tillverka nålarna kan höj den kontrolleras till en mycket hög grad av noggrannhet. speciellt kan nålarna tillverkas till att ha en mycket likformig höjd, eftersom tjockleken av device-skiktet som sträcker sig nedåt till isolatorn 112 (S102) år känd med hög noggrannhet. Isolatorskiktet i SOl-skivan kommer att fungera som ett etsstoppskikt. Bottenskiktet betecknas bärarskikt 1 14 (handle layer).

Det begravda oxidskiktet i SGI-skivan medger “överetsning" med användning av DRIE, tex. för att avlägsna ”gräs” (se diskussionen i anslutning till fig. Se).

Når metoden/ metoderna som beskrivits ovan med användning av lutande ytor för tillverkning av nålar med snett skurna spetsar tillämpas på SGI-skivor, kommer det att vara möjligt att tillverka nålar med olika höjder. vilka år isolerade från varandra.

Detta illustreras i fig. 1 lb-c, där en SGI-skiva efter att ha processats [mönstrats och etsats isotropt med KOH) att uppvisa åsar där t.ex. <111>-planet exponeras, mönstras med masker 1 16 vid olika nivåer på åtminstone en av de lutande ytorna 118 (fig. llb). En DRIE kommer att avlägsna material i vertikal ritning ned till etsstoppskiktet (isolator), vilket resulterar i två nålar 119a, 11919 med olika höjd, och bägge med snett skurna spetsar. fig. 1 lc.

Strukturen/ konfigurationen i enlighet med tig. llc kan användas för att penetrera huden varvid den längre nålen kan användas för att stimulera nerver 10 15 20 25 30 532 576 19 medan den kortare nålen inte kommer att nå ned till nerverna och kan användas för andra syften.

Vidare skulle naturligtvis bägge nålarna i fig. 1 lc kunnat göras så att de är ihåliga, genom att utnyttja någon av de häri tidigare beskrivna metoderna, i vilket fall t.ex. den längre nålen skulle kunna användas i syfte att analysera blod eller glukos i blodkärl, samtidigt som den kortare nålen skulle kunna användas för injicering av t. ex. insulin eller andra medikamenter i huden.

En särskild tillämpning av användningen av metoden enligt föreliggande uppfinning, speciellt utnyttjande av SOI-skivan såsom diskuterats ovan, är att framställa isolerade grupper av nålmatriser. Sådana grupper av matriser är lämpliga för att t.ex. tillverka impedansmätningscliips. Denna tillämpning är föremål för en samtidigt inlämnad svensk patentansökan nr 0502761-0 (titel: ”Nålmatriser fór impedansmämingafl) inlämnad samma dag som föreliggande ansökan i namnet SciBase AB.

Ett problem som föreligger i metoder enligt teknikens ståndpunkt och som utnyttjar DRIE-maskiner är att en etsningssekvens innefattande en isotrop- anisotrop-isotrop ets (se Boisen et al. och Stemme et al., ovan) är svår att kontrollera från en processynvinkel. Den första isotropa etsen kommer nämligen att variera över skivan, dvs. olika resultat kommer att erhållas vid kanterna respektive vid centrum. Nära kanterna kommer etshastigheten i den vertikala riktningen att vara högre än i centrum, se fig. 12 a. Resultaten kommer att bli längre och spetsigare nålar (vänster) vid kanterna.

Den första isotropa etsen kommer också att variera beroende av hur mönstret år utformat eller konfigurerat. Masker som defixiierar t.ex. individuella nålar som är tätt packade kommer nämligen att ha en högre hastighet i vertikal riktning än i fallet med masker som inte är så tätt packade, se fig. 12b.

Resultaten är att ”täta” mönster kommer att ge högre nålar än mindre ”täta”. lO 15 20 25 80 532 575 20 Denna negativa ”lägeseffekt” för DRIE~etsen resulterar i nålar som har olika höj der, och också i att nålarna kommer att vara spetsiga i olika utsträckning. beroende på var på skivan de är belägna, och hur nära varandra de är belägna.

Detta är naturligtvis inte acceptabelt ur en kvalitctssynvinkel, där likforrníga nålar är väsentliga för slutprodukten eller sluttillårnpningen. Detta är en viktig frågeställning vid produktion i stor volym.

Om nålar med relativt stor delning erfordras kan ovanstående effekt vilken diskuteras med hänvisning till Fig. 12 användas. Nämligen, om ett mönster utformas så att det utöver definiering av nålarna också definieras ytterligare offerstrukturer, exempelvis i form av tunna väggar som omger nålarna, kommer etsningsuppförandet likna det i Fig. 1213. Om nålarna definieras tunna nog, kommer de att försvinna när etsningen av nålarna slutförs. Denna process kallas etslastkompensering (etch load compensation).

Det år också möjligt att definiera blindnålar Fdummy" needles) placerade utanför det område där anordningens verkliga nålar år placerade för att åstadkomma en liknande effekt. Dessa blindnålar kan sedan avlägsnas i anslutning till exempelvis en sågningsoperation genomförd i andra syften. Det år också möjligt att avlägsna blidnålarna med hjälp av andra tillvägagångssätt eller metoder som inte skadar den önskade strukturen.

Fig. 36 illustrerar denna etslastkompensenngsprincip. Fig. 36a visar en frontvy av en del av en skiva där block av kísel har tillhandahållits orngivna av tunna väggar genom en anisotropisk DRlE-ets. Fig. 36b är ett tvärsnitt längs A-A i fig. 36a.

Fig. 360 illustrerar en frontvy av resultatet efter en isotropets. exempelvis en våt HNA-ets eller en torr DRlE-ets. Fig. 36d är ett tvärsnitt genom Fig. 36e efter en typ av HNA~ets som ger väldigtspetsiga spetsar, och Fig. 36d är resultatet av ytterligare en HNA-ets som ger mer trubbiga nålar. 10 15 20 25 30 532 575 21 Föreliggande uppfinning avser därför en ny proeessekvens för att eliminera denna ”lägeseffekfl dvs. att uppfinningen tillhandahåller en metod som kommer att ge likformigt höga nålar och nålar som är likformigt spetsiga, oavsett var på skivan nälarna är belägna. eller hur nära varandra de individuella maskerna läggs ut på skivan.

Den nya metoden innefattar endast tvâ etsningssteg, i motsats till ovan nämnda iso-aniso-iso DRIE-sekvens, nämligen en första torr anisotrop ets följt av en våt isotrop ets (lINA«ets; Hydrochloric acidzNitric acid: Acetic acid: saltsyra:salpetersyrazättiksyra).

Utförande av en torr anisotrop ets på ett lämpligt mönstrat substrat (tex. ett mönster som definierar cirkulära nålar) kommer att resultera i den struktur som visar i fig. l3a, eftersom etsningshastigheten för den torra anisotropa etsen är väsentligen samma i den vertikala riktningen oberoende av mönsterkonfigurationen eller läget på skivan för de individuella mönsterelementen.

Därefter utförs en våt isotropets på den struktur som erhålles i tig. l3a.

Uppfinningen utnyttjar användningen av det faktum att den våta isotropa etsen inte är 100 O/o isotrop, utan kommer att etsa något snabbare vid toppen av ”pelaren” än vid botten, vilket resulterar i den struktur som visas i fig. l3b.

Spetsen kan därvid skärpas på samma sätt som beskrivs i anslutning till fig. lOe.

Slutligen strippas kvarvarande maskrnaterial bort.

Följaktligen, tillhandahålls en metod för att tillverka uniformt höga och företrädesvis uniformt spetsiga nålar, oberoende av var på skivan nålarna är placerade, eller hur nära de individuella maskerna är utplacerade på skivan, innefattande endast två etssteg, nämligen en första anisotrop torrets anbringad på ett mönstrat substrat (exempelvis mönster definierande eirkulära nåla l. efterfölj t av en isotropisk vätets (exempelvis HNA-ets; 10 15 20 25 30 532 5?E 22 saltsyrazsalpetersyra:åttiksyra), vilken etsar något fortare vid topen av “pe1aren” än ibotten. Företrådesvis är spetsen därefter gjord skarpare.

Ovanstående metod kan likväl användas för solida och ihåliga nålar. l det senare fallet är metoderna som beskrivs i anslutning till Fig. 6b (hål från frarnsidan] och/ eller Fig. 24a och Fig. 24e (hål från baksidan) användbara.

Elektriska anslutningar och montering (packaging) Ytterligare en aspekt av uppfinningen avser problemet att åstadkomma elektriska anslutningar mellan områden av ett chip /skiva med olika strukturer som år anordnade på ytan av detta chip/skiva. Strukturerna kan vara nålar, grupper eller arrayer eller matriser av nålar. tillverkade med någon av metoderna som beskrivits ovan, eller någon av tidigare kända metoder. Det är önskvärt att tillhandhålla områden som har lämpliga egenskaper för montering, lödning, ”flip~chip”-montering, trådbondning etc.

I en första utföringsforrri där chipet/ skivan 12 i sig själv är högdopad så att den uppvisar låg resistans, anordnas ett metalliseringskikt/metallskikt 140a, l40b på topp- respektive bottenytorna av ett chip /skiva 12. Lämpliga metoder år förångningsteknik. sputtring, plätering, CVD och andra tillgängliga metoder . l detta fall sker elektrisk anslutning genom bulken av chipet/ skivan, se fig. l4a.

Ett sådant metallskikt kan innefatta (AlSiCul + Ni + Au, en metallkornbination som är väl lämpad för lödning eller "ílip-chip"-montering.

Också för tillämpningar där trådarna skall användas som elektroder (EEG, ECG etc.) år Ag och AgCl lämpliga. AgCl år särskilt användbart och föredraget på grund av dess goda förmåga att ta upp biopotentialsígnaler, och det är också kompatibelt med rådande medicinska krav.

För trådbondning är Ti eller TiW kombinerat med Au, eller AllAlSiCul lämpliga metaller. 10 15 20 25 30 532 5?6 23 Ovan beskrivna metoder har fördelen att metallanslutningar inte mäste limmas direkt på kislet med användning av ledande lim.

I en alternativ utföringsforrn som illustreras i fig. l4b, vilken skulle kunna vara användbar då skivan inte uppvisar elektrisk konduktivitet, kan liknande eller samma metalliseringar som i den första utföringsforrnen användas i kombination med ett eller flera genomgående hål 142, vars innerytor l40c också är rnetalliserade. Därvid kommer anslutning mellan topp- och bottenytorna att ske via dessa hål.

Hälen kan tillverkas med ett antal olika metoder, tex. våtetsning, torretsning, borrning, laser, EDM, etc.

En variation av den andra utföringsformen är att lägga på metalliseringskikt på kanterna l40d av chipet/ skivan, så att anslutningen sker via kanterna mellan topp- och bottenytorna, se fig. l4c. Detta är särskilt tillämpligt då SGI-skivor har använts eftersom man måste anordna en "förbilednings"-anslutning för att överbrygga det isolerande materialet.

I ytterligare en utföringsform av ovannämnda princip för att etablera elektriska anslutningar mellan på motsatta sidor lokaliserade ytor, kan det vara önskvärt att isolera grupper av strukturer (tex. nålar) på. toppytan från varandra samtidigt som man upprätthåller elektrisk anslutning mellan topp och botten.

För detta syfte kan användas en metod som uppfunnits av sökandena och som beskrivs i den internationella patentansökningen WO 04/ 084300 (motsvarande svenska patentet 515-526366). Denna metod involverar åstadkommande av trencher 150 (dvs. djupa spår) som sträcker sig hela vägen genom chipet/ skivan 12 från topp- till bottenytan, och fyllning av dessa trencher med ett isolerande material 152, såsom illustreras i fig. l5a. 'Prencherna kan lämnas som de är, utan att fylla dem i vilket fall luften kommer att fungera som isolatorn. Det som 10 15 20 25 30 532 576 24 beskrivs i nämnda patentansökan och patent inkluderas härmed i sin helhet genom hänvisning.

I en första variant av denna metod används sålunda en skiva som har försetts med trencher såsom nämnts ovan såsom startsubstrat för att tillverka den på önskat sätt strukturerade skivan. l en utföringsform är chipet/ skivan ledande, dvs. elektrisk anslutning åstadkommes genom bulkmaterialet. I detta fall skulle de genomgående elektriska anslutningarna framställas medelst den/ de metoder som beskrivs i anslutning till fig. 14a~e.

Som framgår av fig. 15a skjuter det isolerande materialet 152 i trencherna 150 ut något ovanför basytan 154 från vilka nålarna 156 skjuter ut. Detta beror på att en ren kiselskiva har använts initialt, och att trencherna måste etsas till ett önskat djup med en liten marginal, så att det säkerställs att de diskreta partierna av skivan som bår på nålstrukturerna faktiskt kommer att isoleras från varandra.

Om en SOl-skiva i stället skulle användas initialt när trencherna tillverkas kan denna effekt undvikas. Fig. 15b illustrerar nämligen en annan variant där en SGI-skiva 14, innefattande ett begravt isolerande SiOz-skikt 158 används initialt för processning.

I denna utföringsforrn kan metoderna enligt ovan nämnda patent (SE-526366) användas för att tillhandahålla ”vior” 155. dvs. elektriska genomgående anslutningar från baksidan, genom bottenskiktet av kisel och genom isolatorn 158 in i materialet på framsidan. Även andra metoder såsom den som anges i patentansökan SE-O600214-l "Molten metal via” (Silex Microsystems) kan användas. Viorna år fyllda med ett ledande material (dvs. metall, dopad halvledare etc.]. Emellertid bör ”vior” endast sträcka sig precis genom isolatorrnaterialet, lämpligtvis inte mer än några få pm, lämpligtvis 1-5 pm.

Låmpligtvis tillverkas ”Viorna” genom förprocessning av skivan, dvs. en skiva som redan försetts med vior används såsom en startskiva. 10 15 20 25 30 'S32 576 25 Efter lämplig processning för att tillverka de önskade strukturerna, såsom rnikronålrnatriser på framsidan av SGI-skivan, tillverkas elektriskt isolerade diskreta partier på skivan som bår upp matrisgrupperna genom att tillhandahålla spåren 157 i basmaterialet på framsidan vilka sträcker sig ned till och genom isolatorskiktet 158 i SOl-skivan. Dessa spår kan tillverkas genom sågning, i vilket fall spårens djup bör vara tillräckligt stort för att sträcka sig genom isolatorn. Detta beror på att sågningsprocessen genererar partikelformigt material som skulle kunna förorsaka kortslutning mellan matrisgrupperna.

Sålunda krävs en marginal om ca. 25 pm ned under isolatorskiktet 158.

Alternativt kan sådana isolerande spår tillverkas genom etsning. laserskårriing eller någon annan metod som har förmåga att åstadkomma spår av önskat djup och vidd. l fallet med etsning skulle isolatorskiktet kunna verka som ett etsstopp ivilket fall spåren endast kommer att sträcka sig ned till detta skikt.

För att förbättra de isolerande egenskaperna, och/ eller hållfastheten hos strukturen som helhet kan spåren fyllas med isolerande material, såsom en _ oxid.

Baksidan av den färdigbehandlade skivan bör förses med en ledande skikt 159, tex. en metallisering, såsom de som beskrivits ovan, dvs. ett metallskikt innefattande (AlSiCu) + Ni +Au för lödning eller "flip-chip”~montering (för närvarande år det vanligt att använda blylod, men det finns en strävan att undvika bly. I stållet år AuSn eller AgSn möjliga material). eller för trådbondning Ti eller TiW kombinerat med Au eller AltAlSiCul.

För att separera områdena som skall isoleras elektriskt måste man vidare anordna spår 153 på bottensidan som liknar spåren 157 på toppsidan. Därvid kan sågning, etsning eller laserskårning användas också för att tillverka spåren 1 53 på bottensidan, varvid man måste vara noggrann att säkerställa att spåren 153 sträcker sig åtminstone upp till isolatorskiktet 158 i SGI-skivan. Om sågning används för att åstadkomma spåret bör det företrådevis göras så att det sträcker sig något in i kislet på toppsidan, vilket framgår i fig. l5b. 10 15 20 25 30 532 576 26 Det bör påpekas och understrykas att användningen av trencher för tillhandahållande av vior och/ eller isolerande separationselemeiit, såsom beskrivits ovan är fördelaktigt i det att det kommer att bli möjligt att fördela grupper eller matriser av nålar på ett godtyckligt sätt. När trencher enligt ovan beskrivna metoder (se det citerade patentet) används för att tillverka chipen, kommer geometrin endast att begränsas av de begränsningar som år inneboende i mönstrings/ etsningsprocesserna som är tillgängliga. Exempelvis blir det möjligt att tillverka runda/ cirkulåra chips. Runda chips är särskilt fördelaktigt för tillämpningar med emitterande spetsar. I det fall sågning används för att separera sådana grupper är endast rektangulära former möjliga.

Fig. 150 illustrerar en exemplifierande utföringsforrn där ett runt chip med mikronälar tillverkas.

Det involverar tillverkning av två halvcirkulära trencher 151a som definierar ett cirkulärt chip 125 lb. De halvcirkulär trencherna läggs ut så att de inte möts vid två diametralt motsatta lägen. Denna layout kommer att definiera ett par bågar l5lc som bär upp det chip som sammankopplar det med omgivande skivmaterial, och därvid håller det på plats under processning. En andra cirkulär trench l5ld anordnas i det cirkulära chipet och fylls med ett isolerande material, och definierar därvid två koncentriska områden 15le respektive 1511". vilka är elektriskt isolerade från varandra. Nâlar 151 g kan därvid tillverkas på chipet i enlighet med en önskad utformning lsolider, ihåliga. elektriskt anslutna till baksidan eller inte etc.). Slutligen frigörs de individuella chipen från skivan genom ett sågningsmornent längs de antydda skärningslinjerna (parallella streckade linjer i fig. l5c som definierar ett sågningsspår).

Chipen kan förses med metall på baksidan, i syfte att möjliggöra lödning, och om lödbumpar anordnas år de cirkulära chipen ideala för flip-chip-rnontering. 10 15 20 25 30 532 575 27 En variant av den ovan beskrivna metoden, där elektrisk kontakt åstadkommes genom att täcka kanterna av chipet/ skivan med metall kommer nu att beskrivas.

I ett fall där ett nålmatrischip skall fästas på ett kretskort kanske det inte är lämpligt att ha kontaktpaddar för anslutning till andra delar av kretskortet på chipets bottensida. Vidare är det viktigt att nålarna faktiskt utgör ett utskjutande parti, som är beläget vid en högre nivå än all omgivande struktur.

Om inte. skulle nålarna helt enkelt inte kunna användas såsom avsett. t. ex. för penetrenng av huden.

För att tillverka den struktur som visas i fig. 16, som exemplifierar den situation som just beskrivits, tillverkas nälmatrisen 160 med vilken som helst av de processer som beskrivits håri tidigare. I stället för att fästa anslutningar vid bottensidan förses chipet därvid med ett nedsänkt (steppedoown) parti 162. såsom visas i fig. 16, dvs. med en yta 162a som är belägen intill ett område som bär upp nålmatrisen 160 men vid en lägre nivå än nålmatrisens 160 basyta 161. Ett sådant stegparti kan lätt tillverkas med lämplig processning, t.ex. en litografisk rnönstrings- /etsningsprocess eller genom sågning. Detta koinmer inte att beskrivas i detalj eftersom fackmannen omedelbart skulle inse hur man skall erhålla det.

När väl det nedsänkta partiet 162 är anordnat, metalliseras 164 hela den övre ytan av chipet, inkluderande den vertikala vägg 163 som sträcker sig mellan den övre basytan 161 och den horisontella ytan l62a tillhöng det nedsänkta partiet så att det kommer att föreligga elektrisk anslutning mellan matrisen av mikronâlar 160 och ytan l62a på det nedsänkta partiet. Metallisering krävs för trådbondning, men det är möjligt att åstadkomma elektrisk kontakt direkt på kiseln med användning av konduktivt lim.

Därefter kan chipet fästas på ett kretskort 165, t.ex. med limning. Trådar 166 kan fästas på chipet vid det nedsänkta partiet, och trådarna skyddas 167 genom så kallad globbing, genom att anordna inkapslingsmaterial Vglob tops”). 10 15 20 25 30 532 576 28 På detta sätt, genom att tillhandhålla fästpunkter vid en lägre nivå ån nålrnatrisen, kommer de anslutande trådarna att vara "ur vägen” och kan inte störa nålarnas funktion.

Vidare kan chipet placeras med nålarna pekande uppåt under fastsåttning av trådar, vilket är fördelaktigt i det att det kommer att vara mindre risk för skada på nålarna under monteringsproceduren i en tillverkningsanläggning.

Ovan beskrivna metoder utgör en samling processer som kan tillämpas vid tillverkning av olika anordningar. Nedan kommer ett par exempel på sådana tillämpningar att ges, nämligen i form av olika utföringsformer av ett chip som bär på grupper av rnikronålmatriser lämpliga för impedansmätiiingar.

För denna impedansmätningstillämpning år det nödvändigt att skapa grupper av nålmatriser på ett enda chip, vilka matriser är elektriskt isolerade från varandra.

Processen som beskrivs med hänvisning till fig. l7a-b (se också fig. 2c), börjar med tillverkning av nålar utlagda i lämpliga mönster på en skiva, med användning av någon av de ovan beskrivna metoderna, eller andra metoder enligt teknikens ståndpunkt. Sålunda är både solida och ihåliga nålar möjliga.

För rena impedansmätningar föredras emellertid solida nålar. Når nålarna 170 har tillverkats fästs skivan på ett glassubstrat/ skiva 171, lämpligtvis medelst anodisk bondning. Glasskivan tillhandahåller en elektrisk isolator som separerar matriserna elektriskt (se vidare nedan). Den fungerar också som en bärare som uppvisar den erforderliga hållfastheten. För att möjliggöra elektriska anslutningar till de individuella grupperna av matriser åstadkommes ett nedsånkt parti 172 genom sågning eller etsning, såsom beskrivits i detalj ovan.

”Hyllan” 178 som sålunda tillverkats bildar basen för anordnandet av trådbondning i ett senare stadium av processningen. 10 15 20 25 30 532 575 29 Hela skivan metalliseras och företrädesvis är man noggrann med att säkerställa att också de vertikala väggarna 174 på det nedsänka partiet metalliseras för att åstadkomma god elektrisk anslutning mellan nälbasen (övre ytan) och det nedsänkta partiet som bildar bondningsorrirådet. Detta är emellertid inte strikt nödvändigt om kiselskivan i sig själv är tillräckligt ledande så att elektrisk anslutning mellan nålar kan åstadkommas genom skivans bulkmaterial. Om emellertid en SOI-skiva används mäste en ”förbiledningsïanslutning tillhandahållas (se nedan, fig. 19).

När skivan rnetalliserats på ett lämpligt sätt, dvs. både nålarna och kontaktytorna [nedsänkt parti) gjorts tillräckligt konduktiva, separeras grupperna av nålmatriser på ett individuellt chip elektriskt från varandra genom sågning eller laserskärning av spåren 175 ned genom kisclbulkmaterialet och något ned i bottensubstratet av glas. Därvid åstadkommes elektriskt isolerade grupper av nälmatriser 170, se fig. l7b.

I stället för att använda en ren kiselskiva kan en SOI-skiva användas som ett startsubstrat, i vilket fall det inte föreligger något behov av bondning av kiselskivan till en glasskiva. I stället tillhandahåller det begravda oxidskiktet 180 i SGI-skivan den erforderliga elektriska isoleringen mellan matrlsgrupper 182, se fig. 18.

SOl~skivan bör i denna titföringsform ha ett ”device"~skikt som är 150-200 pm tjockt för att möjliggöra tillverkning av nålar av lämplig storlek, och ett bärarskikt som är ungefär 1000 pm tjockt, för att tillhandhålla den nödvändiga mekaniska hällfastheten.

Samma procedur som i den föregående utföringsforinen utföres, dvs. nålar tillverkas med någon av de tidigare beskrivna metoderna, ett nedsänkt parti 184 tillhandhàlles genom sågning eller etsning, och hela skivan metalliseras.

I denna utföringsforni är det emellertid mycket viktigt att det nedsänkta partiets 184 vertikala vägg 186 på ett korrekt sätt är belagd med metall, eftersom den 10 15 20 25 SO E32 576 30 elektriska strömmen kommer att flyta endast genom metallbeläggníngen.

Speciellt kommer det naturligtvis att vara mycket viktigt att den exponerade delen av isolatorskiktet 180 på den vertikala väggen 186 mellan ”device“-skiktet och handtagsskiktet är täckt med metall, eftersom det annars inte skulle föreligga någon elektrisk anslutning mellan nålarna och den horisontella ytan 188 på det nedsänkta partiet. där trådar skall bondas. Matrisgrupperna 182 separeras från varandra medelst sågning eller etsning av ett spår 189. liksom i den föregående utföringsforrnen. I detta fall är det inte nödvändigt att spåret är så djupt att det har sin lägsta punkt under metalliseringen av den nedsänkta horisontella ytan 188.

En fördel med att använda en SOl-skiva, såsom beskrivits ovan. år att nålarna kan tillverkas med höggradigt noggranna höjder, eftersom oxidskiktet i SOI- skivan kommer att verka som ett effektivt etsstopp.

I en ytterligare utföringsform kan en SGI-skiva med ett tjockt device-skikt 190 och ett tunt handtagsskikt 191 användas. se lig. 19. Isolatorskiktet 192 kan ha samma tjocklek som för den föregående utföringsforrnen. Därvid kommer väsentligen samma processteg som i utföringsformen enligt fig. 18 att utföras. l detta fall blir det emellertid inte lika viktigt att metallisera hela skivan. Detta beror på att när det avskiljande spåret 193 görs kommer det begravda isolatorskiktet 192 i SOl~skivan att ge den nödvändiga isoleringen mellan matrisgrupperna 195, och den elektriska strömmen kan dras genom bulkkiselmaterialet. Sålunda föreligger inget behov av rnetallisering av den vertikala väggen vid det nedsänkta partiet.

För att erhålla bättre prestanda för anordningar för irnpedansmaining enligt föreliggande uppfinning måste tillräcklig isolering tillhandahållas mellan grupperna av nålar. För att åstadkomma detta måste det föreligga en viss delning mellan grupperna (arrayerna) av nålar på chippet, det vill säga det måste finnas en viss rninimal yta av isolerande material mellan arrayerna.

Användandet av SGI-skivor, vilket år fördelaktigt ur den synvinkel att det möjliggör avlågsnandet av ”gräset” (kvarstående extremt tunna Si-strukturer på 10 15 20 25 30 532 576 31 skivan), och att det också tillhandahåller den önskade isolerande ytan.

Emellertid, behövs det också för att tillhandahålla elektrisk förbindelse mellan nålarna och kislet under oxidytan, på vilken nålarna tillhandahålls.

Fig. 25 och Fig. 26 illustrerar två utföringsforrner för grupperingen av nålarna 252 på ett impedanschip 250. I Fig. 25 tillhandahålls nålarna på ytor som är cirkulärt/cylindriskt avgränsade av isolerande oxid (så kallade vior 254), och i Fig. 26 tillhandahålls isolerande oxidstrukturer 264, vilka utstråcker sig vertikalt genom skivan 260 och tvärs hela bredden, för att tillhandahålla diskreta block på vilka nålarna 262 tillhandahålls.

Fig. 27 visar ett tvärsnitt längs A-Ai Fig. 25 och Fig. 26.

Isoleringen mellan grupperna av nålar behövs också för att förhindra huden, med vilken hela chippet 270 år bringad i kontakt med, från att kortsluta nålarna. Detta illustreras i Fig. 28, där det tydligt kan observeras att om ytan mellan arrayerna av nålar 272 vore elektriskt ledande, skulle en kortslutning oundvikligen uppstå (i ritningen finns det ett oxidlagcr 2741. Ä andra sidan, vilket antyds ovan, måste man tillhandahålla en elektrisk anslutning genom oxiden och ner i kislet under oxidytan. Ett enkelt sätt att åstadkomma detta år att såga spår genom oxiden (schematiskt visat i en frontvy i Fig. 29, där sågspåren är indikerade med streckade linjer 290). Fig. 30 år ett tvärsnitt genom ett chip tydligt visande spår 300 som utsträcker sig ner genom oxiden 302 och in i skivans "bu1k“-kisel 304.

I det följande hänsvisas till Fig. 31. Når en öppning har tillhandahållits i det isolerande skiktet, tillhandahålls en skuggmask 312 över chippet 810, därvid effektivt exponerande endast nålarna 314 och företrädesvis endast en del av spåret 316, och effektivt skymmande de delar av chippet som måste kvarstå isolerande 318. Det ska också noteras att denna mask är ett separat objekt som placeras över strukturen som ska processas. Det år väl känt för en person som är insatt i området hur man linjerar skuggmaskens mönster i förhållande till 10 15 20 25 30 532 576 32 nålen på skivan med hjälp av exempelvis bondpassningsutrustning (Wafer bond aligners) Linjeringstoleranser av omkring några få rnikrometer upp till några tiotal mikrorneter är med lätthet möjliga. Det vill såga att det maskerande lagret belåggs inte vilket är fallet med masker baserade på tex. konventionella fotolitografiska tekniker. vilka använder resist. Metall 319 belåggs genom skuggmasken, exempelvis genom sputtrlng eller förångning eller annan passande metod. Metallen kommer på så sätt täcka nålarna och den del av skivan som är exponerad genom. masken 312, på så sått forniande ett kontinuerligt lager över de exponerade strukturerna. Resultatet kommer vara en elektrisk förbindelse mellan nålarna 314 och skivans ”bulk”'~kisel 317. vilket schematiskt illustreras i Fig. 31.

Sågningsmetoden är endast tillämpbar för utföringsformen enligt Fig. 26. där de avgrånsande, vertikala, oxidvåggarna inuti chippet år raka. väSeflfligëfl Plana- strukturer.

För utföringsformen enligt Fig. 25 med cirkulåra vior år inte sågningen om inte omöjlig så åtminstone extremt svår att föreställa sig, emellertid kan blästring, laserskàrning eller borrning användas. Således föredras i detta fall en litografi/etsningsprocess, vilken illustreras i Fig. 32.

En resist 322 påföres på skivan, med stor hänsyn tagen till att skydda nålspetsarna med resist, och ett lämpligt mönster tillhandahålls i resisten för att öppna upp hål eller spår i resisten genom vilka ett etsrnedel kan verka genom masken för att tillhandahålla en liten överets ner i kislet. Efter avlågsnandet av den återstående resisten, kommer resultatet likna strukturen som visas i Fig. 30, emellertid kan spåret göras något grundare än det spår som erhålls genom sågning eller andra icke-fotolítografiska tekniker.

Ett alternativ till att använda en skuggmask är ett förfarande baserat på litografi och etsning. För denna utföringsform påföres en resist på skivan över dess hela yta. Företrådesvis påföres resisten på genom sprayande, spinnande. doppbelåggning, laminering, rullbelâggning, eller galvanisk beläggning. I denna 10 15 20 25 30 532 575 33 process är det väldigt viktigt att nålarnas spetsar tillfredsställande skyddas av resisten. Resisten mönstras sedan för att tillhandahålla spåren i resisten för etsning av spåren i skivan. En ets appliceras genom resistmönstret för att avlägsna oxiden och för att tillhandahålla en överets ner i kislet, Fördelen med detta tillvägagångssätt år att mönstringen kan anpassas till väsentligen vilken geometri som helst på nålama och viorna, exempelvis enligt utformningen som visas i Fig. 26.

Ytterligare en alternativ utföringsform för att tillhandahålla de nödvändiga spåren är att tillhandahålla en skuggmask på så sätt som visas i Fig. 33, och att anbringa en lämplig ets (Lex. torr reaktiv jonets med hög förspänning) genom masken. Etsen kommer avlägsna oxriden så att kislet exponeras och företrädesvis överetsas ner i nämnda kisel.

Ett annat tillvägagångssätt för att tillhandahålla elektriska förbindelser mellan nålarna och kislet, där områden mellan nålarrayerna samtidigt isoleras, är enligt följande.

I det följande hänvisas till Fig. 34. Startpunkten för processen är en struktur enligt den som visas i Fig. 30 eller Fig. 82, d.v.s. en skiva där spår har åstadkornrnits med hjälp av sågning eller etsning. Följaktligen, med startpunkti strukturen som angivits, beläggs ett lager av metall genom lämpliga metoder (tee. sputtring, förângninging eller liknande metoder). En skuggmask placeras ovanför skivan för att exponera områdena mellan nålarrayerna där det är önskvärt att tillhandahålla isolatorn. Isoatonnaterial (t. ex. olika kiseloxtider. kiselnitrid, och liknande föreningar) belåggs sedan genom sputtring, förångning eller plasmaassisterad kemisk förångning genom masken. För att elektriskt isolera nålarrayer från varandra genomförs en sågoperation i de positioner som indikeras med streckade linjer i Fig. 34. Spåret som erhålls måste sträcka sig genom oxidlagret och in i kislet. på så sätt att den elektriska anslutningen i metallagret bryts. 10 15 20 25 30 532 575 34 Slutligen, i ytterligare en variant för att tillhandahålla elektrisk förbindelse mellan nålarna och kislet, genomförs en "lift-ofF-process enligt följande.

Samma startsubstrat som metoden som beskrivs ovan med referens till Fig. 34 används. Med hänvisning till Fig. 35, påföres först en resist på skivan, exempelvis med hjälp av spinnande. En standardmåssig litografiprocess genomförs för att mönstra resisten för att definiera de isolerande områdena mellan nålarrayerna, det vill säga resisten avlägsnas i de områden där nålarna befinner sig. Därefter beläggs ett metallager över hela skivytan. Det skall noteras att resisten, vilken har en begränsad tjocklek, kommer uppvisa vertikala väggar vid kanterna av resistlagret. Under belåggandet av metallen kommer ingen metall att beläggas på de vertikala väggarna. Slutligen genomförs en ”lift-off”. det vill säga skivan exponeras för ett lämpligt lösningsmedel för att lösa upp resisten. därvid metallen som belagts ovanpå resisten också kommer att avlägsnas. emedan metallen som belagts ovanpå nålarna och angränsande delar av skivan kommer lämnas kvar. Följaktligen skapas elektrisk förbindelse mellan nålarna och kislet i spåren.

Såsom redan tidigare antytts i denna beskrivning år ihåliga nålar som tillverkas enligt föreliggande uppfinning mycket väl lämpade för tillförsel av fluider. såsom läkemedel. till patienter genom huden. För att möjliggöra sådan tillförsel måste naturligtvis iluiden transporteras från någon reservoar, extcrnti förhållande till niikronålanordning, och matas in i chipet för efterföljande tillförsel genom uppsättningen nålar i en matris. l lig. 20 visas ett exempel på hur en sådan anslutning kan utformas i enlighet med ytterligare en aspekt av uppfinningen.

Sålunda tillförs iluiden normalt genom böjliga slangar 200 som har diametrar i mm-skala och sålunda måste anslutas till ett chip 201 med kopplingar av samma dimensioner. En lösning på detta år att förse ett chip som har en uppsättning ihåliga nålar 202, där inloppen 203 till varje nål 202 på chipets 201 baksida, innesluts av ett cirkelforrnigt spår 204 med en vidd som motsvarar 10 15 20 25 30 532 576 35 tjockleken av materialet i slangen 200, och sålunda har en inner- och ytterdiameter som motsvarar slangens 200 inner- respektive ytterdiameter.

Slangen sätts in i spåret 204, företrädesvis i en relativt tät passning, men säkras på plats lâmpligtvis genom limning 205.

I ytterligare en aspekt avser uppfinningen en metod för att tillverka utskjutande element, tex. nålar som har sidoöppningar. och stängda spetsar. Sådana nålar och tillverkning därav beskrivs i WO 2003/ 015860 (Stemme et al).

Föreliggande process innefattar som ett initialt steg åstadkommandet av en lutande yta, med användning av någon av de metoder som beskrivits häri tidigare. Såsom visas i fig. 21 tillverkas sålunda en pyrarnidliknande struktur 210 med ytor som exponerar <1 1 l>~planen medelst KOH-etsning efter lämplig maskning. Naturligtvis kan strukturen vara någon annan än pyramidal: tex. om en långstråckt struktur tillverkas kommer den att likna en ås snarare än en pyramid.

Därefter tillverkas ett hål 212 från baksidan, matchas med pyrarniden/åsen så att hålet är beläget väsentligen centrerat under åsens topp. Detta angreppssätt kommer att ge en struktur som har sidoöppningar i alla fyra riktningar, se fig. 24a.

Från en hållfasthetssynvínkel kan det emellertid vara fördelaktigt att tillverka endast en sidoöppning. För att uppnå detta skulle det vara nödvändigt att misspassa hålet från baksidan, dvs. att ge det en off-seti en riktning, se Fig. 24e. l detta stadium i processen utförs en dubbel litografi (fig. 22-23) för att tillverka två masker, en ovanpå den andra. En första mask tillverkas genom oxidation för att åstadkomma ett oxidskikt som därefter mönstras på lämpligt sätt för tillhandahållande av ett mönster av första masker, och därefter kan en andra mask tillverkas genom avsättning av en andra oxid ovanpå den första, eller genom att avsätta resist ovanpå det första oxidskiktet, i ett lämpligt mönster. 10 15 20 25 30 532 575 36 I det första fallet kommer tvärsnittet genom maskstrukturen att vara som visas i fig 22a. dvs. den första masken (oxíd) 220 är större än den andra masken (oxid) 222, och sålunda kommer den första masken att definiera basgeornetrin för utsprånget (nålen), medan den andra masken kommer att definiera slutgeometrin för de sidoöppnade nälarna.

I det andra fallet kommer tvärsnittet genom skivan och maskstrukturen att vara såsom visas i fig. 23a, dvs. den andra masken 230 (resist) är större än den första masken (oxid) 232 och täcker denna, dvs. den anda masken definierar basgeometrin för de sidoöppnade nålarna.

I bägge fallen kommer de rnindre maskerna att täcka ett område i horisontalplanet som är något mindre än ytan av det cirkulära hålet som tillverkas från botten av substratet. dvs. åtminstone ett segment av hälets omkrets kommer inte att täckas av masken. Om flera sidoöppningar är önskvärda måste masken lämna kvar en uppsättning segment som inte täcks av rnasken, se fig. 24c.

Lämpligtvis kommer emellertid hålet från baksidan att ges en form i tvärsnitt som inte är cirkulär (se fig. 24d). Ett korsformat snitt kommer att möjliggöra starkare strukturer mellan öppningarna och sammankoppla basen och toppen av varje nål. Naturligtvis kan vilken annan geometn' som helst användas så länge som de önskade öppningarna skapas i den slutgiltiga strukturen.

När sålunda bägge maskerna har anordnats för att framställa ett dubbelrnönstrat substrat. utförs en DRIE-etsning pä det dubbelmönstrade substratet, vilket avlägsnar material selektivt i vertikal riktning, och oberoende av kristallplanorienteiing, för framställning av nålarnas ”pelare”. vilket resulterar i de strukturer som visas i tig. 22b och 23b.

Därefter måste två olika processer användas för de två alternativen. i det första alternativet med bägge masker bestående av oxid. utförs en ”blanketsl dvs. oxid 10 15 20 25 30 532 576 37 avlägsnas ned till substratet. Eftersom den andra masken befinner sig ovanpå den första masken och därigenom ökar oxidskiktet till dubbel tjocklek. kommer ett parti av den första masken som är belägen under den andra masken att kvarblí och definierar därvid en liten mask.

För det andra alternativet löses helt enkelt resisten bort med användning av ett lämpligt lösningsmedel, och exponerar därvid den första masken som definierar en mask med samma geometri som masken i det första alternativet. Dessa två alternativ kommer att ge exakt samma slutstruktur, förutsatt förstås att mönstren är identiska.

På nytt utförs en DRIE som kommer att avlägsna material i vertikal riktning ned till ett valt avstånd, såsom visas i fig. 24b, där ungefär hälften av pelarhöjden avlägsnas i detta steg. Detta kommer att öppna upp sidoöppningar. tack vare att det cirkulära hälets omkrets kommer att sträcka sig bortom gränserna för det område som definierats av den lilla masken. l fig. 24c och 24d illustreras detta förhållande schematiskt i en vy ovanifrän, där det cirkulâra hålet indikeras med streckade linjer och den lilla masken visas som att den täcker ett parti av enbart pyramiden.

När sidohälen franigängsrikt har tillverkats avlägsnas masken och nälens spets vässas genom oxidation. Fig. 24a visar en slutstruktur i perspektiv.

Det finna otaliga möjliga variationer i layouten av rnaskmönster för att variera nälarnas geometri.

Metoderna och anordningarna (nålar, nälmatriser etc.) som beskrivs här kan vara föremål för otaliga variationer och tillämpningar. Speciellt för medicinska tillämpningar skulle man specifikt kunna nämna: - läkemedelstillförsel (tex. "smarta plåster". sprayspetsar) ~ biopoentialmätningar (EKG, EEG, EMG etc.) - provtagning av kroppsvätskor 532 575 38 ~ sprayspetsar för rnasspektrometrí med nano~e1ektrosprayjoniseríng.

Inom det icke medicinska området kan följande tillämpningar nämnas som exernp el : - AF M / ST M-spetsar, fälternissíonsspctsar, tunnlingsspetsar, probkortspetsar - ”bläckstrålë-sprayspetsar eller “out-0f-p1ane”-sprayspetsar etc.

Claims (12)

1. lO 15 20 25 30 532 576 »girl Patentkrav: 1. En metod för tillverkning av anordningar för elektriska mätningar, där varje anordning innefattar åtminstone en grupp mikroelektroder i forrn av mikronålar vilka skjuter ut vertikalt från ett substrat, vilken metod innefattar stegen att tillhandahålla ett startsubstrat med en första sida och en andra sida. tillverkning av mikroelektroder på substratet, elektrisk isolering av gruppen av rnikroelektroder och åtminstone partiell metallisering av substratet med nålar på för att skapa elektrisk förbindelse mellan substratets första och andra sida. kännetecknad av att startsubstratet innefattar ett isolerande skikt att den elektriska isoleringen innefattar avlägsnande av en del av substratet och av att skivrnaterial avlägsnas mellan grupperna åtminstone ner till det isolerande skiktet i substratet.

2. Metod enligt krav 1, ytterligare innefattande att mikroelektroderna tillverkas med en process som innefattar: l mönstring av substratet, vilket har en första sida som år enkristallin och en andra sida, på den första enkristallina sidan till bildande av en mask för att exponera valda områden av substratet. varvid masken definierar en anordning, vilken anordning innefattar åtminstone två grupper av mikroelektroder som skjuter ut från substratet; utförande av en anisotrop etsningsprocess genom masken för att exponera ett valt kristallplan i det enkristallina substratet för tillhandahållande av åtminstone en sluttande yta; selektiv rnönstring av den/ de lutande ytan/ ytorna vilket resulterar i ett mönster som definierar en basgeometri för de utskjutande rnikroelektroderna som skall tillverkas; l0 15 20 25 30 532 575 Hc: utförande av en anisotrop etsningsprocedur för att avlägsna material väsentligen enbart i vertikal riktning för att kvarlärnna vertikalt utskj utande mikroelektroder i enlighet med mönstret.

3. Metod enligt krav 2, där steget att elektriskt isolera grupper av mikroelektroder innefattar att startsubstratet försetts med ett isolerande skikt genom att skivan fästs på ett isolerande substrat, såsom glas.

4. Metod enligt krav l eller 2, där elektrisk isolering mellan grupper av mikroelektroder åstadkornmes med användning av en SOI~skiva såsom startsubstrat och avlägsnande av material från SGI-skivans device-skikt åtminstone ned till dess isolerande skikt.

5. Metod enligt något av kraven 1-4, där det finns anordnat tre grupper av mikroelektroder för varje anordning. i

6. Metod enligt något av kraven l~5, där del av isolatorskiktet i SOL skivan avlägsnas före metalliseringssteget för att exponera kislet under isolatorskiktet, och där metalliseríngen är begränsad till att täcka det exponerade kislet, rnikroelektroderna och området mellan mikroelektroderna och kislet för att på så sätt skapa elektrisk förbindelse mellan mikroelektroderna och kislet.

7. Metod enligt krav 6, där isolatorn avlägsnas genom att göra ett spår genom skiktet och ned till kislet under isolatorskiktet.

8. Metod enligt krav 7 , där avlägsnandet ästadkommes genom någon av sågning, laserskäming, borrning, blästring.

9. Metod enligt något av kraven 1-5, där isolatorn avlägsnas genom att etsa ett spår genom skiktet och ned till kislet under isolatorskiktet. lO 15 20 25 30 532 576 HI

10. Metod enligt något av föregående krav, där rnetalliseringen görs genom en skuggmask som exponerar endast de områden som skall rnetallíseras.

11. ll. Metod enligt något av kraven 1-5. där rnetalliseringen görs medelst en “lift-ofF-process, där en resist påföres före metalliseringen och mönstras så att endast de områden dår isolering skall tillhandahållas mellan grupper av mikroelektroder exponeras, därefter metalliseras hela substratet, och slutligen avlägsnas resisten varvid rnetalliseringen ovanpå resisten avlägsnas.

12. Metod enligt krav l, dår hela skivan metalliseras; en isolator belåggs endast på de ytor mellan nålarna som skall elektriskt isoleras från varandra: och skapande av urtag genom metalliseringen ner igenom SOl~isolatorskiktet och ner i kislet dår under; så att grupper av nålar blir elektriskt isolerade från varandra. 18, Metod enligt något av krav l- 12. innefattande bildande av tre grupper av nålar för att forma en anordning för irnpedansmätrilngar. 14. Metod enligt krav l, där nålarna formar en enda grupp utgörande en enskild elektrisk enhet. 15. Metod enligt krav 14, dår metalliseringen utstråcker sig över nålarna och över de vertikala kanterna på så sätt att den första och den andra sidan förbinds. 16. Metod enligt krav 14, där substratet år en SGI-skiva och förbindelsen mellan den första och den andra sidan av substratet bildas genom att tillhandahålla en öppning genom SGI-skivans isolatorlager ner till kislet under isolatorn, och sedan tillhandahålla en rnetallisering över nålarna och ner i öppningarna. 17. Metod enligt något av krav l- 16, dår substratet innefattar skivgenorngående förbindelser, och dår nålarna år gjorda i grupper av nämnda 10 15 20 25 532 575 ål genomgående förbindelser, så att var och en grupp är elektriskt isolerad från varandra. 18. Metoden enligt krav 17, där nämnda genomgående förbindelser definieras genom vertikala isolerande trencher, vilka isolerande trencher utstråcker sig genom substratet. 19. Metoden enligt krav 17 , där nämnda genomgående förbindelser definieras genom cylindriska isolerande trencher, vilka isolerande trencher utstråcker sig genom substratet. 20. Metoden enligt krav l7, där nämnda genomgående förbindelser definieras av två trencher, en från framsidan och en från baksidan och inte utsträckande sig helt igenom utan tillsammans forrnande den erforderliga isoleringen. 2 l. Metoden enligt något av kraven 1-15, där ett nedsänkt parti bildas i substratet. det nedsånkta partiet har en yta placerad närliggande gruppen/ grupperna av nålar, och på en lägre nivå än nålarnas basyta. för att skapa en plats för att göra elektriska anslutningar. 22. Metoden enligt krav 21, där metalliseringen utstråcker sig till nämnda nedsånkta yta. 23. Metod enligt något av krav l~22, där substratet delas för att åstadkomma individuella chip innefattande två eller iler grupper av nålar, vilka grupper är elektriskt isolerade från varandra. 24. Metod enligt något av krav 1-22, där substratet delas för att åstadkomma individuella chip innefattande enskilda grupper av nålar.