Die zunehmende Etablierung der nicht-dispersiven Infrarotsensorik (NDIR) im Bereich der Gasdetektion erfordert spezifische Emitter- und Sensorsysteme für die jeweilige Anwendung und deren Umgebungsbedingungen. Eine Neuauslegung dieser IR-Emitter bedingt meist die Anpassung der Strukturierung sowie des Schichtsystems. Klassische Verfahren benötigen zeit- sowie kostenintensive Prozessschritte, bevor ein neuer Prototyp getestet werden kann. In dem abgeschlossenen Forschungsvorhaben IJP-IR wurden daher alternative Prozesse auf Basis der Inkjet-Technologie und galvanischer Abscheidung für die Herstellung von IR-Emittern untersucht. Dieser neue Prozess reduziert Lithographie und Hochvakuum-Schritte auf ein Minimum und erweitert die Materialauswahl für CMOS-kompatible Systeme. Auf Grundlage hausinterner Layouts auf Siliziumbasis für Infrarot-Emitter wurde in einem ersten Schritt ein IR-Emitter-Layout in ein Bitmap-Format gewandelt. Dieses kann für das Tintenstrahlverfahren einfach und minutenschnell softwareseitig angepasst und über den Drucker auf dem Wafer appliziert werden, ohne sonst notwendige Lithographie- und weitere Ätz-Schritte. Nach dem Druck wurde mittels Sinterprozess in einem Temperaturbereich zwischen 130 °C und 500 °C sowie Stickstoffatmosphäre die Leitfähigkeit der gedruckten Schicht und deren Haftfestigkeit auf dem Siliziumsubstrat verbessert.
Weitere Untersuchungen konzentrierten sich anschließend auf galvanische Prozesse. Hierbei wurden weitere Metallschichten wie Kupfer auf den gedruckten Silber-Schichten abgeschieden. Ungeachtet der noch nicht ausgereiften Haftung zwischen dem Silizium Substrat und den gedruckten und galvanischen Schichten liegt der entscheidende Vorteil dieser neuer Prozessstrecke klar in der Flexibilität der Layout-Gestaltung und der zu applizierenden Materialien.
Die beschriebenen Forschungs- und Entwicklungsarbeiten wurden im Forschungsprojekt „Inkjet-Printing galvanisch verstärkter Infrarot-Emitter“ (IJP-IR) durch das Bundesministerium für Wirtschaft und Energie (BMWE) gefördert.
FKZ: 49VF123456
