Jahresbericht 2012 - Forschungszentrum caesar

ForschungsberichteabGlaswaferbondenGlaswaferDevice-Layer (Si)SiO 2SOI WaferHandle-Layer (Si)Ätzen des Handle-Layer mit KOHcdMikrofluidische Strukturen(Fotolithografie )- Nass-chemisches Entfernen von SiO 2- Trocken-chemisches Entfernen von SiGlaswafer mit EinlässenbondenAbbildung 2: Schematische Querschnittsbilder des Herstellungsprozesses (vereinfacht). a. Grundlage ist ein SOI Wafer(Silicon-on-insulator): Auf einem Wafer aus Silizium (Handle-Layer) befinden sich eine Siliziumoxidschicht (Insulator) und darübereine dünne Siliziumschicht (Device-Layer). Auf diesen Wafer wird ein Glaswafer anodisch gebondet: Hierbei werden die beidenWafer auf etwa 400° C erwärmt. Durch die Erwärmung können sich die im Glas befindlichen Ionen freier bewegen. Wird nuneine äußere Spannung angelegt, so wandern die Ionen. Die Platten laden sich unterschiedlich auf und ziehen sich an, bis dieOberflächenatome des Glases mit denen des Siliziums chemisch reagieren können. b. Der Handle-Layer wird nasschemischentfernt. c. Die Struktur des Gradientenmischers wird von der Unterseite aus in die Siliziumoxid-Schicht und den Device-Layergeätzt. d. Wiederum wird ein Glaswafer mit den entsprechenden Ein- und Auslässen anodisch gebondet, dieses Mal jedoch vonder Unterseite.aMäanderc 3bAuslässeAusgleichskanalSpermienkanalMäander500 µm 300 µmAuslässeAbbildung 3: REM-Aufnahmen der Kanalstrukturen im Silizium-Wafer. Die Flussrichtung ist mit Pfeilen angedeutet.a. Mäanderstrukturen und Ausgleichskanal. Der Querschnitt des Ausgleichkanals ist im Vergleich zu den Kanälen der Mäanderwesentlich grösser, um Druckschwankungen auszugleichen und die folgenden Mäander gleichmäßig zu füllen. b. Auslässe derunterschiedlichen Konzentrationsstufen in die Analysekammer. Der Spermienkanal mündet erst nach 5 mm in die Analysekammer.Jahresbericht 201235