本發(fā)明涉及一種用于將液體或漿(paste)微結(jié)構(gòu)化地施加到表面上的方法。

背景技術(shù)：

在市場上存在不同的方法，通過這些方法能夠?qū)⒉牧舷薅ǖ爻练e在表面上。在此可以列舉出例如時間壓力分配法、噴墨法(英語：inkjet)或氣溶膠噴射法。在這些方法中，材料以漿或墨水的形式沉積在表面上。所述方法的區(qū)別主要在于，是漿/墨水由空心針壓出并且之后點滴通過與表面的接觸而在那里沉積(時間壓力分配)，還是漿/墨水點滴通過針或噴嘴“射”到表面上(噴墨法或者氣溶膠噴射法)。

在沉積到表面上時通常出現(xiàn)所述漿或墨水的不受控制的攤開(點滴在表面上的擴散)，該攤開主要取決于材料和表面的潤濕(接觸角度)，并且還取決于點滴體積和由此取決于點滴尺寸，也取決于漿/墨水(所使用的溶劑等)的組分。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的任務(wù)在于，在將材料以漿或墨水的形式施加到表面上的方法中，避免不受控制的攤開并且確保限定的沉積。此外，在沉積時應(yīng)該能夠使材料在一個面積上沉積，所述面積的直徑可以比沉積的漿點滴或墨水點滴的直徑小很多。

本發(fā)明涉及一種用于將液體或漿微結(jié)構(gòu)化地施加到表面上的方法。本發(fā)明的核心是合適的抗粘附層的使用，該抗粘附層在要涂覆的表面上被施加并且由此阻礙表面的潤濕。但是為了將要施加的材料受控制地僅涂覆限定區(qū)域中，在要涂覆的區(qū)域中的抗粘附層通過激光結(jié)構(gòu)化而去除。有利地，可以通過去除抗粘附層的非常小的區(qū)域來建立非常小的涂覆區(qū)域。有利地，可以涂覆這樣的表面區(qū)域，該區(qū)域非常小，尤其小于用于涂覆所施加的液體點滴或漿點滴的最小直徑。

根據(jù)本發(fā)明的方法的有利構(gòu)型設(shè)置為，抗粘附層的去除借助于激光照射實現(xiàn)。有利地，可以如此建立特別小的或者特別精確結(jié)構(gòu)化的涂覆區(qū)域。

根據(jù)本發(fā)明的方法的有利構(gòu)型設(shè)置為，在施加液體或漿之后將溶劑從漿點滴或墨水點滴中排出。如此有利地建立永久的涂覆。

根據(jù)本發(fā)明的方法的有利構(gòu)型設(shè)置為，隨后去除抗粘附層。如此有利地在抗粘附層完成它的功能之后建立干凈的表面。

根據(jù)本發(fā)明所述的方法不僅可以在隨后具體描述的情況中應(yīng)用，而且原則上在任何應(yīng)通過傳統(tǒng)的分配方法(傳統(tǒng)的或噴射法)或者篩網(wǎng)印刷和模板印刷控制在基底上所施加材料的擴散的情況中應(yīng)用，以便得到更細(xì)微并且更精確限定的結(jié)構(gòu)。

對氣體傳感器的功能層的例子的具體應(yīng)用描述為：

現(xiàn)在在制造氣體傳感器時存在以下問題，即，通過上述方法限定地可制造的點滴尺寸導(dǎo)致過大的涂覆面積。目標(biāo)在于，能夠高容量地制造大約50μm和更小的在表面上的點尺寸?，F(xiàn)在僅可確切掌握地實施為100μm和更大的點尺寸。對于現(xiàn)在可達到的點尺寸基本上存在兩個原因。第一，要產(chǎn)生的最小點滴體積，第二，漿點滴在晶片表面上的攤開。兩個性能通常直接關(guān)聯(lián)，因為上述方法只能夠處理例如關(guān)于其粘度或觸變性方面具有確定性能的漿/墨水。

附圖說明

圖1a示出在現(xiàn)有技術(shù)中用于微結(jié)構(gòu)化施加的方法中的在碰觸到表面上之前的漿點滴。

圖1b示出在現(xiàn)有技術(shù)中用于微結(jié)構(gòu)化施加的方法中的在碰觸到表面上之后的漿點滴。

在圖2a-d中，在實施例中示出，在根據(jù)本發(fā)明的用于微結(jié)構(gòu)化施加的方法中使用抗粘附層的情況下漿點的制造可以如何進行。

圖2a示出在沒有抗粘附層的涂覆區(qū)域中在晶片表面上積聚之后的漿點滴或墨水點滴。

圖2b示出在溶劑從液體中排出過程中的漿點滴或墨水點滴的行為。

圖2c示出根據(jù)本發(fā)明制造的漿點。

圖2d示意性示出通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的裝置，其中，抗粘附層也被去除。

圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明的用于將液體或漿微結(jié)構(gòu)化地施加到表面上的方法。

具體實施方式

本發(fā)明現(xiàn)描述了一種可能性，即，如何能夠借助施加的和結(jié)構(gòu)化的抗粘附層制造點尺寸，該點尺寸小于通過現(xiàn)有技術(shù)中的所述方法通常能夠制造的點尺寸，因為施加的點滴體積只能夠潤濕在抗粘附層內(nèi)部的打開的區(qū)域并由此非常有效地阻礙擴散。

圖1a示出在現(xiàn)有技術(shù)中用于微結(jié)構(gòu)化施加的方法中的在碰觸到表面上之前的漿點滴。漿點滴300處于基底10的表面100上方，在該情況下處于構(gòu)型為半導(dǎo)體晶片的半導(dǎo)體基底的表面上方。此處基底10還設(shè)有另一結(jié)構(gòu)化層50，該層的可自由觸及的表面也構(gòu)成表面100。在示出的實施例中，結(jié)構(gòu)化層50具有微機械氣體傳感器的交叉指型結(jié)構(gòu)部55，漿點滴300施加到該交叉指型結(jié)構(gòu)部上。

圖1b示出在現(xiàn)有技術(shù)中用于微結(jié)構(gòu)化施加的方法中的在碰觸到表面上之后的漿點滴。示出的是在表面100上碰觸之后的點滴300。明顯地在晶片表面上出現(xiàn)點滴的擴散330。通常點滴在晶片表面上的限定擴散是期望的，因為由此出現(xiàn)點滴在表面上更好的粘附。但遺憾的是，點滴300的擴散330也導(dǎo)致，例如對良好隔熱的膜的熱傳導(dǎo)產(chǎn)生不利影響。此外，當(dāng)要使如此制造的結(jié)構(gòu)進一步小型化時，或者要并排施加不應(yīng)該相互流入的不同物質(zhì)時，點滴300的擴散330的限界是強制必需的。

在微機械氣體傳感器中，氣體轉(zhuǎn)化通常借助于在交叉指型結(jié)構(gòu)部上的漿點實現(xiàn)，該交叉指型結(jié)構(gòu)部可以被限定地加熱并且阻抗式地分析評估。對確定的氣體或氣體混合物的檢測或者說要借助于漿點來檢測的氣體的敏感性在此還取決于漿點的溫度。為了使氣體傳感器的功率消耗保持為小，因此使用良好隔熱的膜，在交叉指型結(jié)構(gòu)部上的漿點處于該隔熱膜中，該交叉指型結(jié)構(gòu)部電絕緣地布置在加熱器上。因此，漿點的不限定的擴散導(dǎo)致膜的不限定的熱傳導(dǎo)，由此提高功率消耗并且能夠產(chǎn)生更大的溫度梯度。而后者導(dǎo)致，氣體測量的精確度下降，因為現(xiàn)在要強化地并行檢測在不同溫度下導(dǎo)致信號增加的氣體或氣體混合物。

在多點傳感器中，漿點滴或墨水點滴的擴散可能導(dǎo)致，不同的并排施加的漿點滴/墨水點滴相互流入，因而對氣體敏感性可能相互產(chǎn)生不利影響。那么在此各漿點必須相互遠(yuǎn)離地定位，這意味著更大的膜和更大的芯片。

為了避免上述效應(yīng)，現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明使用抗粘附層200，該抗粘附層可以阻礙漿點滴或墨水點滴300的擴散。為了建立局部的、漿點滴/墨水點滴可以粘附在表面100上的涂覆區(qū)域，抗粘附層200局部地借助于激光照射去除。通過良好聚焦的激光絕對可以實現(xiàn)直徑約20μm的曝光面積。通過去除抗粘附層200建立涂覆區(qū)域250。

在圖2a-d中，在實施例示出，在根據(jù)本發(fā)明在使用抗粘附層的情況下可以如何進行漿點的制造。

圖2a示出示出在沒有抗粘附層的涂覆區(qū)域250中在晶片表面100上附著之后的漿點滴或墨水點滴300。通過使用抗粘附層200，點滴300現(xiàn)在不再能擴散并且呈球形地位于沒有抗粘附層的涂覆區(qū)域250上方。即使點滴300具有比沒有抗粘附層的涂覆區(qū)域250大很多倍的直徑，該點滴也只可能潤濕抗粘附層內(nèi)部的該區(qū)域。因此實現(xiàn)點滴直徑與之后的漿點產(chǎn)生的直徑的解耦。

圖2b示出在溶劑從液體中排出過程中的漿點滴或墨水點滴的行為。示意性示出，當(dāng)溶劑400從漿點滴/墨水點滴300中排出時，點滴300如何不同于圖2a地改變。溶劑400應(yīng)能夠在低于極限溫度的溫度情況下排出，高于該極限溫度時抗粘附層200被破壞。

圖2c示出根據(jù)本發(fā)明制造的漿點。在圖中示意性示出所有溶劑被排出并且只有用于氣體轉(zhuǎn)化的氣體敏感材料處于沒有抗粘附層的區(qū)域內(nèi)部的狀態(tài)。在該狀態(tài)中現(xiàn)在涉及漿點310。結(jié)構(gòu)化抗粘附層200的使用導(dǎo)致以下結(jié)果，即，建立了限定的區(qū)域，在該區(qū)域中可以留有氣體敏感材料。該限定區(qū)域基本上相當(dāng)于涂覆區(qū)域250。此外，該限定區(qū)域的直徑可以小于最初的漿點滴/墨水點滴300的直徑。就此而言，借助于抗粘附層200得出能夠比用現(xiàn)有技術(shù)中的上述方法之一產(chǎn)生更小漿點310的可能性。

在選擇抗粘附層200時要注意，該抗粘附層與漿點滴/墨水點滴300的溶劑400是兼容的。即，溶劑必須要在抗粘附層上形成盡可能大的邊緣角度。因為借助于抗粘附層可以橫向限界漿點滴/墨水點滴在表面上的擴散330，現(xiàn)也進一步提供了能夠影響產(chǎn)生的漿點的高度的可能性，在該漿點中可以更自由地選擇在漿點滴/墨水點滴中的溶劑和氣體敏感材料之間的比例。此處大的溶劑比例導(dǎo)致扁平的漿點，并且小的溶劑比例導(dǎo)致較高的漿點。在給定直徑的情況下，可使用另一個可影響的參數(shù)用于建立確定的氣體敏感性，即，漿點的高度或體積。

圖2d示意性示出通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的裝置，其中，抗粘附層也被去除。為了能夠達到漿點310的最大氣體敏感性，將該漿點在更高溫度的情況下燒結(jié)。在此溫度可以超過400℃并且也可以使用不同的氣體氛圍。所使用的抗粘附層200例如是有機材料，因此該材料在正常情況下在溫度較高時在氧氣氛圍下被去除，并且由此不再對膜的導(dǎo)熱性能產(chǎn)生影響。

圖3示意性示出根據(jù)本發(fā)明的用于將液體或漿微結(jié)構(gòu)化地施加到表面上的方法。所述方法包括步驟：

(a)提供具有表面100的基底10，

(b)以抗粘附層200涂覆表面100，

(c)至少部分去除抗粘附層200并且產(chǎn)生涂覆區(qū)域250，并且

(d)將至少一個液體點滴或漿點滴300在涂覆區(qū)域250中施加到表面100上。

抗粘附層在步驟(b)中由氣相沉積。層厚度在區(qū)域中是很少單層。該層厚是自限制性的。

附加地，在步驟d之后的步驟e中，溶劑400由漿點滴或墨水點滴300中排出。此處溶劑400應(yīng)在低于極限溫度的溫度情況下排出，超過該極限溫度抗粘附層200被破壞。通常溶劑的排出借助空氣進行。替代地，溶劑的排出但也能夠在其他的氛圍中進行，例如o2、n2、惰性氣體、氮氫混合氣體或者其他氣體或氣體混合物。

附加地，可以在步驟e之后的步驟f中將抗粘附層200去除。

在根據(jù)本發(fā)明的方法的替代實施中，在步驟(b)中使用光阻劑掩膜來代替抗粘附層。光阻劑被攤開并且由此比在上述沉積方法中施加的抗粘附層明顯更厚地沉積。因此，光阻劑可以在步驟(f)中只通過等離子焚燒步驟無殘渣地去除。然而在此產(chǎn)生氣體自由基，該氣體自由基可以與漿點發(fā)生反應(yīng)并且對氣體傳感器功能產(chǎn)生不利影響。

替代地，可以將光阻劑在更高溫度的情況下在o2中去除，或者在燒結(jié)的情況下去除，如在抗粘附層情況下可以是這樣。然而此時阻劑會燃燒，并且在表面上留下含碳的殘渣，該殘渣可能損害傳感器功能。光阻劑的濕化學(xué)去除也是可能的，但是其中，通常已知的溶劑對氣體傳感器功能也產(chǎn)生不利影響。

雖然阻劑掩膜是抗粘附層200的替代方案，但當(dāng)涉及涂覆區(qū)域250由氣體敏感的漿點限界、尤其是用于氣體傳感器時，不作為替代方案。

參考標(biāo)記

10基底

50結(jié)構(gòu)化層

55交叉指型結(jié)構(gòu)部

100基底表面

200抗粘附層

250涂覆區(qū)域

300液體點滴/漿點滴

310漿點

330擴散

400溶劑