用于制造多层电极系统的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种多层电极系统以及一种用于制造多层电极系统（300）的方法。该方法包括：提供载体衬底（100）的步骤，所述载体衬底具有在所述载体衬底（100）的上侧（102）中的凹陷（104），其中凹陷（104）的至少一个壁被构造为相对于载体衬底（100）的与上侧（102）相对的下侧倾斜；以及将多层堆叠施加到载体衬底（100）的上侧（102）上的步骤，所述多层堆叠至少具有第一电极层、第二电极层、以及布置在第一电极层与第二电极层之间的压电体层，其中凹陷（104）的所述至少一个壁和底部被多层堆叠的至少一个片段覆盖，以便形成多层电极系统（300）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种多层电极系统和一种用于制造多层电极系统的方法、一种相应的装置以及一种相应的计算机程序产品。
技术介绍
压电材料具有特别的特性，即它们在施加电场的情况下要么伸展要么收缩，或者作为逆效应，一旦材料被拉伸或压缩就构成电场。在执行元件中，压电材料被用于研发高度精确的定位器。例如，可以使用PZT执行器来运行陀螺仪。压电材料为传感器提供将最小的长度改变直接转换成电信号的完美可能性。最后，压电材料广泛应用于微能量采集器中。在此情况下，主要将振动形式的加速度转化成电能。现今存在两种不同的方案来以多层制造压电元件。在第一种方法中，以厚层技术产生压电多层。在此情况下，所述多层被设计，使得各一层压电材料位于每两个层电极之间。由于压电效应依赖于电场，因此必要的所施加的电压可以除以各个层的数目。在此，该电压被施加，使得电极层的一半、即每第二个电极层与另一半相对地被连接。在此情况下，电极到多层组件的接触通过在多层组件的侧面处电极沉积和金属化期间的厚层结构化而发生。在厚层中可实现的最薄层为大约20 μm，其中PZT在厚层技术中具有大约2ν/μπι的击穿场强。这意味着，需要约40V的电压，以便以接近击穿的场强工作，在那儿产生最大的机械调节行程。在微系统技术中使用的薄层技术大多仅仅允许使用具有仅仅一个压电层的单层。为了沉积压电材料，存在两种不同的方法，一种是基于溶胶一凝胶的施加，或者另一种是真空中的沉积。在此情况下产生的层厚为几百nm直到10 μm。由于薄层的较高质量，击穿场强为大约10 V/μ mo因此，直至1V的电压在I μ??的层厚的情况下足以在至击穿的边界处工作。真空中的沉积恰好具有的优点是，在机器中可以在一个过程中交替地沉积电极材料和压电材料，并且因此可以产生多层。用于电接触的一种已知方案在于，交替地接触各个电极。在此情况下，每个电极都以单独校准的方式被光刻结构化。对于技术上合理的实现而言，可以利用该方法制造具有直至五层的多层。另一可能性提供可移动的遮蔽掩模。在此情况下，在真空中沉积电极时，使硬掩模在衬底之上移动，并且仅仅在掩模的开放区域处沉积电极。为了接下来的压电沉积，掩模又被移除并且在沉积下一电极时以位置偏移的方式又被使用。US 2011/02940151Α1描述了一种用于制造薄膜电池的方法。在此，以未被遮盖的方式将第一电极材料、电池材料和第二电极材料相继地重复地沉积到载体结构上，以便形成具有多个第一电极层、电池层和第二电极层的薄膜电池。
技术实现思路
在该背景下，利用本专利技术介绍根据独立权利要求所述的一种用于制造多层电极系统的方法、此外一种使用该方法的装置、以及最后一种相应的计算机程序产品。有利的扩展方案从相应的从属权利要求和随后的描述中得出。一种用于制造多层电极系统的方法使用载体衬底，其中用于容纳多层堆叠的凹陷的至少一个壁被构造为倾斜的。因此，可以以简单方式使得能够平面地从上方单独地接触电极。根据在此提出的构思，可以提供一种接触方法，利用该接触方法可以以薄层技术来表示交替的多层电极结构。也可以为其提供低成本的方法，该方法仅仅需要小数目的光刻步骤并且不需要真空沉积中的中断或修改。这样的方法所具有的优点是，该方法对要接触的多层的数目相对不敏感，也就是说，该方法可以缩放到许多层。因此，在此所介绍的方法提供一种用于以微系统技术接触交替的多层电极系统、比如用于MEMS执行器的压电多层的可能性。根据在此所提出的构思的方法可以快速和低成本地执行，因为例如不再需要针对电极的每个单独的结构化必须中断真空，使得可以祛除表面的可能对进一步的晶体层生长产生影响的氧化污染的风险。此外，可以大大地超过在使用常规方法时可能的大约200nm/min的沉积速率和可能的10nm的PZT层厚度。此外，也可以通过可以取消用于重建真空的时间花费来极度地缩短工艺时间。在此处介绍的方案中与如下方法相比还得出时间和成本优点:在该方法中，整个层堆叠被沉积，并且紧接着每个电极层或PZT层被单独地结构化。因为利用在此介绍的方法不再将光刻步骤的数目与层的数目耦合。可以在没有大花费的情况下制造具有五个或更多层的多层。此外，在此所介绍的构思能够实现良好的结构传输并因此能够实现高分辨率。介绍一种用于制造多层电极系统的方法，其中该方法具有下列步骤: 提供载体衬底，该载体衬底具有在该载体衬底的上侧中的凹陷，其中该凹陷的至少一个壁被构造为相对于载体衬底的与上侧相对的下侧倾斜；以及 将多层堆叠施加到载体衬底的上侧上，该多层堆叠至少具有第一电极层、第二电极层、以及布置在第一电极层与第二电极层之间的压电体层，其中该凹陷的所述至少一个壁和底部被多层堆叠的至少一个片段覆盖，以便形成多层电极系统。该方法可以用机器且使用计算机在维持真空的情况下由合适的装置、例如在使用合适的计算机程序产品的情况下执行。提供和施加步骤可以在该装置的合适的设备中执行。该多层电极系统例如可以是微系统或MEMS系统(微机电系统)的执行器。替代地，该多层电极系统也可以是传感器或发电机。该载体衬底可以是梁状或扁平圆柱形结构，其可以被构造用于承载多层堆叠并且给多层电极系统赋予一般形状和操纵可能性。该载体衬底例如可以由硅构成。该凹陷可以(例如在该方法的合适步骤中)已经通过载体衬底在上侧的表面的结构化蚀刻的形状而制造。载体衬底的上侧可以是载体衬底的主侧、即如下侧，该侧具有与载体衬底的横向于该侧延伸的侧相比更大的面积。载体衬底的与上侧相对的下侧可以被构造为平行于或近似平行于上侧。载体衬底的上侧和下侧可以被构造成平坦的面。在直角平行六面体形的载体衬底的情况下，凹陷的壁可以是总共四个壁之一，所述壁可以相对于凹陷的底部具有相同的倾斜度。如果载体衬底被构造成圆柱形，则壁可以具有形成凹陷的整个壁面的漏斗的形状。与凹陷的形状设计无关，凹陷可以被构造，使得其在载体衬底中的开口始终大于其底部，也即，凹陷始终具有漏斗形状。凹陷的底部可以平行于或近似平行于载体衬底的下侧延伸。凹陷的至少一个倾斜的壁与底部或载体衬底的下侧之间的倾斜角在I至90度之间。该倾斜角尤其可以为45度或近似45度。第一电极层、第二电极层和压电体层可以被构造成非常薄的相叠铺设的层或膜。这样，第一电极层和第二电极层例如可以具有10nm的范围内的厚度，并且压电体层例如可以具有500nm至I μπι的范围内的厚度。多层堆叠的各个层例如可以通过沉积工艺被施加到载体衬底的表面上。例如，第一电极层可以被构造为阴极并且第二电极层可以被构造为阳极，以便将电压施加到布置在它们之间的压电体层上或者从压电体层的变形中获得电压。第一和第二电极层可以由合适的金属形成，而压电体层可以由如下材料形成:该材料适于(基于压电效应)在施加电压时变形或者由于变形而生成电压。第一电极层、第二电极层和压电体层可以(根据载体衬底的形状)被构造为例如矩形或圆形的。多层堆叠可以被构造为使得第一电极层、第二电极层和压电体层的主延伸被定向为平行于载体衬底的下侧或凹陷的底部的主延伸。多层堆叠也可以由多个第一电极层、第二电极层和压电体层形成，其中堆叠中的最终布置始终为使得压电体层被布置在第一电极层与第二电极层之间。根据该方法的一种实施方式，可以在施加步骤中此外将多层堆叠施加到载体衬底的该上侧的与凹陷邻本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造多层电极系统（300）的方法（900），其中该方法（900）具有下列步骤：提供（904）载体衬底（100），所述载体衬底具有在所述载体衬底（100）的上侧（102）中的凹陷（104），其中所述凹陷（104）的至少一个壁（106）被构造为相对于所述载体衬底（100）的与所述上侧（102）相对的下侧（200）倾斜；以及将多层堆叠（302）施加（906）到所述载体衬底（100）的上侧（102）上，所述多层堆叠至少具有第一电极层（304）、第二电极层（306）、以及布置在所述第一电极层（304）与所述第二电极层（306）之间的压电体层（308），其中所述凹陷（104）的所述至少一个壁（106）和底部（108）通过所述多层堆叠（302）的至少一个片段来覆盖，以便形成所述多层电极系统（300）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T皮尔克，A克劳斯，F霍伊克，S莱迪希，C舍林，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE