Elektrochemische Atomlagenabscheidung von Kupfer-Nanoschichten zur Herstellung von Nanospaltelektroden in Mikrosensoren

Abstract:
In dieser Arbeit wird die Herstellung von Gold-Nanospaltelektroden für den Einsatz in elektrochemischen Mikrosensoren beschrieben. Die Nanospaltelektroden sind in der Art eines Parallelplattenkondensators angeordnet. Der Prozess basiert auf der Atomlagenabscheidung von Kupfer-Nanoschichten als Opfermaterial in Kombination mit gewöhnlichen Methoden der Mikrofertigung. Wir konnten zeigen, dass mittels eines verhältnismäßig einfachen Prozesses zur elektrochemischen Atomlagenabscheidung (electrochemical atomic layer deposition, E-ALD), die präzise Kontrolle des Nanospalts während der Mikro-Nano-Integration mit typischen Elektrodenabständen im Bereich 5 bis 50 nm möglich ist. Dieser Ansatz erlaubt, unterschiedliche Schichtdicken auf dem selben Substrat aufzubringen, ohne die bei der konventionellen Atomlagenabscheidung aus der Gasphase notwendigen, zusätzlichen Maskierungen. Ein elektrochemischer Ätzmechanismus in saurem Elektrolyt ermöglicht das zeiteffiziente, selektive Auflösen der Opferschicht, um die Nanospaltelektrode freizulegen. Dieser Ätzprozess kann für alle Mikrosensoren auf einem Substrat gleichzeitig erfolgen.