用于将液体或浆微结构化地施加到表面上的方法与流程

本发明涉及一种用于将液体或浆(paste)微结构化地施加到表面上的方法。

背景技术：

在市场上存在不同的方法，通过这些方法能够将材料限定地沉积在表面上。在此可以列举出例如时间压力分配法、喷墨法(英语：inkjet)或气溶胶喷射法。在这些方法中，材料以浆或墨水的形式沉积在表面上。所述方法的区别主要在于，是浆/墨水由空心针压出并且之后点滴通过与表面的接触而在那里沉积(时间压力分配)，还是浆/墨水点滴通过针或喷嘴“射”到表面上(喷墨法或者气溶胶喷射法)。

在沉积到表面上时通常出现所述浆或墨水的不受控制的摊开(点滴在表面上的扩散)，该摊开主要取决于材料和表面的润湿(接触角度)，并且还取决于点滴体积和由此取决于点滴尺寸，也取决于浆/墨水(所使用的溶剂等)的组分。

技术实现要素：

本发明的任务在于，在将材料以浆或墨水的形式施加到表面上的方法中，避免不受控制的摊开并且确保限定的沉积。此外，在沉积时应该能够使材料在一个面积上沉积，所述面积的直径可以比沉积的浆点滴或墨水点滴的直径小很多。

本发明涉及一种用于将液体或浆微结构化地施加到表面上的方法。本发明的核心是合适的抗粘附层的使用，该抗粘附层在要涂覆的表面上被施加并且由此阻碍表面的润湿。但是为了将要施加的材料受控制地仅涂覆限定区域中，在要涂覆的区域中的抗粘附层通过激光结构化而去除。有利地，可以通过去除抗粘附层的非常小的区域来建立非常小的涂覆区域。有利地，可以涂覆这样的表面区域，该区域非常小，尤其小于用于涂覆所施加的液体点滴或浆点滴的最小直径。

根据本发明的方法的有利构型设置为，抗粘附层的去除借助于激光照射实现。有利地，可以如此建立特别小的或者特别精确结构化的涂覆区域。

根据本发明的方法的有利构型设置为，在施加液体或浆之后将溶剂从浆点滴或墨水点滴中排出。如此有利地建立永久的涂覆。

根据本发明的方法的有利构型设置为，随后去除抗粘附层。如此有利地在抗粘附层完成它的功能之后建立干净的表面。

根据本发明所述的方法不仅可以在随后具体描述的情况中应用，而且原则上在任何应通过传统的分配方法(传统的或喷射法)或者筛网印刷和模板印刷控制在基底上所施加材料的扩散的情况中应用，以便得到更细微并且更精确限定的结构。

对气体传感器的功能层的例子的具体应用描述为：

现在在制造气体传感器时存在以下问题，即，通过上述方法限定地可制造的点滴尺寸导致过大的涂覆面积。目标在于，能够高容量地制造大约50μm和更小的在表面上的点尺寸。现在仅可确切掌握地实施为100μm和更大的点尺寸。对于现在可达到的点尺寸基本上存在两个原因。第一，要产生的最小点滴体积，第二，浆点滴在晶片表面上的摊开。两个性能通常直接关联，因为上述方法只能够处理例如关于其粘度或触变性方面具有确定性能的浆/墨水。

附图说明

图1a示出在现有技术中用于微结构化施加的方法中的在碰触到表面上之前的浆点滴。

图1b示出在现有技术中用于微结构化施加的方法中的在碰触到表面上之后的浆点滴。

在图2a-d中，在实施例中示出，在根据本发明的用于微结构化施加的方法中使用抗粘附层的情况下浆点的制造可以如何进行。

图2a示出在没有抗粘附层的涂覆区域中在晶片表面上积聚之后的浆点滴或墨水点滴。

图2b示出在溶剂从液体中排出过程中的浆点滴或墨水点滴的行为。

图2c示出根据本发明制造的浆点。

图2d示意性示出通过根据本发明的方法制造的装置，其中，抗粘附层也被去除。

图3示意性示出根据本发明的用于将液体或浆微结构化地施加到表面上的方法。

具体实施方式

本发明现描述了一种可能性，即，如何能够借助施加的和结构化的抗粘附层制造点尺寸，该点尺寸小于通过现有技术中的所述方法通常能够制造的点尺寸，因为施加的点滴体积只能够润湿在抗粘附层内部的打开的区域并由此非常有效地阻碍扩散。

图1a示出在现有技术中用于微结构化施加的方法中的在碰触到表面上之前的浆点滴。浆点滴300处于基底10的表面100上方，在该情况下处于构型为半导体晶片的半导体基底的表面上方。此处基底10还设有另一结构化层50，该层的可自由触及的表面也构成表面100。在示出的实施例中，结构化层50具有微机械气体传感器的交叉指型结构部55，浆点滴300施加到该交叉指型结构部上。

图1b示出在现有技术中用于微结构化施加的方法中的在碰触到表面上之后的浆点滴。示出的是在表面100上碰触之后的点滴300。明显地在晶片表面上出现点滴的扩散330。通常点滴在晶片表面上的限定扩散是期望的，因为由此出现点滴在表面上更好的粘附。但遗憾的是，点滴300的扩散330也导致，例如对良好隔热的膜的热传导产生不利影响。此外，当要使如此制造的结构进一步小型化时，或者要并排施加不应该相互流入的不同物质时，点滴300的扩散330的限界是强制必需的。

在微机械气体传感器中，气体转化通常借助于在交叉指型结构部上的浆点实现，该交叉指型结构部可以被限定地加热并且阻抗式地分析评估。对确定的气体或气体混合物的检测或者说要借助于浆点来检测的气体的敏感性在此还取决于浆点的温度。为了使气体传感器的功率消耗保持为小，因此使用良好隔热的膜，在交叉指型结构部上的浆点处于该隔热膜中，该交叉指型结构部电绝缘地布置在加热器上。因此，浆点的不限定的扩散导致膜的不限定的热传导，由此提高功率消耗并且能够产生更大的温度梯度。而后者导致，气体测量的精确度下降，因为现在要强化地并行检测在不同温度下导致信号增加的气体或气体混合物。

在多点传感器中，浆点滴或墨水点滴的扩散可能导致，不同的并排施加的浆点滴/墨水点滴相互流入，因而对气体敏感性可能相互产生不利影响。那么在此各浆点必须相互远离地定位，这意味着更大的膜和更大的芯片。

为了避免上述效应，现根据本发明使用抗粘附层200，该抗粘附层可以阻碍浆点滴或墨水点滴300的扩散。为了建立局部的、浆点滴/墨水点滴可以粘附在表面100上的涂覆区域，抗粘附层200局部地借助于激光照射去除。通过良好聚焦的激光绝对可以实现直径约20μm的曝光面积。通过去除抗粘附层200建立涂覆区域250。

在图2a-d中，在实施例示出，在根据本发明在使用抗粘附层的情况下可以如何进行浆点的制造。

图2a示出示出在没有抗粘附层的涂覆区域250中在晶片表面100上附着之后的浆点滴或墨水点滴300。通过使用抗粘附层200，点滴300现在不再能扩散并且呈球形地位于没有抗粘附层的涂覆区域250上方。即使点滴300具有比没有抗粘附层的涂覆区域250大很多倍的直径，该点滴也只可能润湿抗粘附层内部的该区域。因此实现点滴直径与之后的浆点产生的直径的解耦。

图2b示出在溶剂从液体中排出过程中的浆点滴或墨水点滴的行为。示意性示出，当溶剂400从浆点滴/墨水点滴300中排出时，点滴300如何不同于图2a地改变。溶剂400应能够在低于极限温度的温度情况下排出，高于该极限温度时抗粘附层200被破坏。

图2c示出根据本发明制造的浆点。在图中示意性示出所有溶剂被排出并且只有用于气体转化的气体敏感材料处于没有抗粘附层的区域内部的状态。在该状态中现在涉及浆点310。结构化抗粘附层200的使用导致以下结果，即，建立了限定的区域，在该区域中可以留有气体敏感材料。该限定区域基本上相当于涂覆区域250。此外，该限定区域的直径可以小于最初的浆点滴/墨水点滴300的直径。就此而言，借助于抗粘附层200得出能够比用现有技术中的上述方法之一产生更小浆点310的可能性。

在选择抗粘附层200时要注意，该抗粘附层与浆点滴/墨水点滴300的溶剂400是兼容的。即，溶剂必须要在抗粘附层上形成尽可能大的边缘角度。因为借助于抗粘附层可以横向限界浆点滴/墨水点滴在表面上的扩散330，现也进一步提供了能够影响产生的浆点的高度的可能性，在该浆点中可以更自由地选择在浆点滴/墨水点滴中的溶剂和气体敏感材料之间的比例。此处大的溶剂比例导致扁平的浆点，并且小的溶剂比例导致较高的浆点。在给定直径的情况下，可使用另一个可影响的参数用于建立确定的气体敏感性，即，浆点的高度或体积。

图2d示意性示出通过根据本发明的方法制造的装置，其中，抗粘附层也被去除。为了能够达到浆点310的最大气体敏感性，将该浆点在更高温度的情况下烧结。在此温度可以超过400℃并且也可以使用不同的气体氛围。所使用的抗粘附层200例如是有机材料，因此该材料在正常情况下在温度较高时在氧气氛围下被去除，并且由此不再对膜的导热性能产生影响。

图3示意性示出根据本发明的用于将液体或浆微结构化地施加到表面上的方法。所述方法包括步骤：

(a)提供具有表面100的基底10，

(b)以抗粘附层200涂覆表面100，

(c)至少部分去除抗粘附层200并且产生涂覆区域250，并且

(d)将至少一个液体点滴或浆点滴300在涂覆区域250中施加到表面100上。

抗粘附层在步骤(b)中由气相沉积。层厚度在区域中是很少单层。该层厚是自限制性的。

附加地，在步骤d之后的步骤e中，溶剂400由浆点滴或墨水点滴300中排出。此处溶剂400应在低于极限温度的温度情况下排出，超过该极限温度抗粘附层200被破坏。通常溶剂的排出借助空气进行。替代地，溶剂的排出但也能够在其他的氛围中进行，例如o2、n2、惰性气体、氮氢混合气体或者其他气体或气体混合物。

附加地，可以在步骤e之后的步骤f中将抗粘附层200去除。

在根据本发明的方法的替代实施中，在步骤(b)中使用光阻剂掩膜来代替抗粘附层。光阻剂被摊开并且由此比在上述沉积方法中施加的抗粘附层明显更厚地沉积。因此，光阻剂可以在步骤(f)中只通过等离子焚烧步骤无残渣地去除。然而在此产生气体自由基，该气体自由基可以与浆点发生反应并且对气体传感器功能产生不利影响。

替代地，可以将光阻剂在更高温度的情况下在o2中去除，或者在烧结的情况下去除，如在抗粘附层情况下可以是这样。然而此时阻剂会燃烧，并且在表面上留下含碳的残渣，该残渣可能损害传感器功能。光阻剂的湿化学去除也是可能的，但是其中，通常已知的溶剂对气体传感器功能也产生不利影响。

虽然阻剂掩膜是抗粘附层200的替代方案，但当涉及涂覆区域250由气体敏感的浆点限界、尤其是用于气体传感器时，不作为替代方案。

参考标记

10基底

50结构化层

55交叉指型结构部

100基底表面

200抗粘附层

250涂覆区域

300液体点滴/浆点滴

310浆点

330扩散

400溶剂