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Der Druckprozess 73
Die zusammenhängende Goldschicht wurde durch RIE mit Ar entfernt und die Leiterbahnen
stehen aus der PMMA-Verkapselung hervor. Letzteres ist Grundvoraussetzung für
einen elektrischen Kontakt zwischen Bottom- und Top-Elektrode. In Abb. 5.9 C) ist eine
Abbildung einer Top-Elektrode mit PDMS gezeigt. Das PMMA trägt die Goldelektroden
und bildet bei dieser Schichtdicke eine exible Folie. Zur Handhabung mit Pinzetten wird
ein PDMS Blockaufgelegt. Das PDMS ist auch auf makroskopischen Abmessungen ein
weiches Material, wodurch das gesamte System exibel bleibt.
Die Oberächenrauigkeit der Top-Elektroden wurde auf einem Bondpad durch AFM bestimmt
(s. Anhang B Abb. B10). Auf einer Fläche von 5x5μm 2 wurde ein RMS-Wert von
0,66 nm und eine maximaler Höhenunterschied von 5,73 nm gemessen. Dies entspricht der
Oberächenrauigkeit von aufgedampften Metallschichten.
5.4 Der Druckprozess
Zur Herstellung von Crossbar-Strukturen werden Bottom- und Top-Elektroden aufeinander
gedruckt. Der gesamte PALO Prozess ist in Abbildung 5.10 schematisch zusammengefasst.
Durch Eintauchen der Top-Elektrode in Wasser wird die Opferschicht auf- und die Elektrode
abgelöst. Nach dem Ablöseprozess muss die verbliebene Goldschicht durch RIE entfernt
werden. Ein positiver Nebeneekt ist, dass durch das Entfernen der Goldschicht die Elektrodenoberäche
gereinigt wird. Daher empehlt es sich, das Drucken unmittelbar nach
dem Ätzen der Restschicht durchzuführen.
Der eigentliche Druckvorgang wird mit Hilfe eines Fineplacer ausgeführt. Das PDMS der
Top-Elektrode dient als Stempel, um diese auf die Bottom-Elektrode zu drucken. Dazu
werden Bottom- und Top-Elektroden um 90 ◦ zueinander verdreht durch Vakuumpinzetten
xiert. Die Top-Elektrode muss dabei sowohl an der Bottom-Elektrode als auch an den
Bondpads der Zuleitungen ausgerichtet werden. Der Fineplacer erlaubt eine planparallele
Positionierung und anschlieÿend das kontrollierte Absetzen der Elektroden aufeinander.
Beim Absetzen kann durch den Fineplacer eine denierte Kraft ausgeübt werden. Diese
wird über eine Waage gemessen und liegt im Bereich zwischen 100 g und 3 kg.
Um elektrischen Kontakt zwischen Bottom- und Top-Elektrode herzustellen, muss beim
Drucken ein konformaler Kontakt zwischen den Elektroden erreicht werden. Grundsätzlich
wird dies durch den exiblen PDMS-Stempel ermöglicht. Die PMMA Schicht, welche die
Top-Elektrode verkapselt, ist die steifste Komponente der Top-Elektrode. Jedoch ist die
Schicht ausreichend dünn, um genügend Flexibilität zu gewährleisten. Die Goldleiterbahnen
erwiesen sich als vergleichsweise stabil und biegsam, was ebenfalls auf die Schichtdicke
zurückgeführt wird. Der gröÿte Teil der Kontaktäche von Stempel und Substrat ist PM-
MA bzw. Siliziumoxid. Um eine gute Adhäsion zwischen beiden zu erreichen, muss die
eektive Kontaktäche groÿ sein. Dies soll durch konformalen Kontakt erreicht werden.
Nach dem Drucken ist die Crossbar-Struktur durch PMMA und PDMS verkapselt. In
wenigen Fällen lies sich der PDMS-Stempel wieder abnehmen, ohne die Crossbar-Struktur
zu zerstören. REM Bilder dieser Strukturen sind in Abbildung 5.11 A) und B) gezeigt. In
den Aufnahmen ist die Bottom-Elektrode horizontal und die Top-Elektrode vertikal ausgerichtet.
Durch den PALO Prozess war ein Transfer der Metallstrukturen immer möglich. Damit
hebt sich der PALO Prozess deutlich von alternativen Methoden ab [88, 91]. Auch wenn die
Beschaenheit der Oberächen nicht zu vernachlässigen ist, wird durch die Verwendung