專利名稱：微機械裝置和制造這種裝置的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及多層微機械裝置例如共振式加速度測量儀或微機械加工的陀螺儀的領域。
背景技術：
為了避免可能的問題，最好可以調(diào)節(jié)這種裝置的物理特性。例如對這種裝置通常需要有高的品質(zhì)因數(shù)(Q)。然而很高品質(zhì)因數(shù)Q的共振器容易受到外部振動和沖擊的損害，這種外部振動可能造成不希望的振動模式?？刂葡薅ㄔ撗b置腔的封裝件內(nèi)的壓力可以實現(xiàn)這種調(diào)節(jié)。為了減少該壓力，該裝置需要單個地在直空或低壓下進行封裝和密封。然而真空封裝單個傳感器是一種成本高的工藝，因此不適合于進行大批量低成本生產(chǎn)。
已經(jīng)觀察到，由于工藝的變化也對腔內(nèi)壓力產(chǎn)生影響。例如，陽極連接是用于密封晶片級的周知技術，其具有很多優(yōu)點，但如果在真空中采用陽極連接，則會產(chǎn)生陽極連接的副產(chǎn)品，即放出一定量氣體。這使得腔內(nèi)壓力高于連接室的基底壓力，而且是不能預測的，造成整個的工藝質(zhì)量下降，下降到用陽極連接工藝制造的裝置需要相當大的控制電路來補償其品質(zhì)因素Q的制造變化。這種氣體的放出也意味著，當腔內(nèi)壓力不低到要求的程度時也很難獲得高的品質(zhì)因數(shù)Q。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種制造多層的微機械裝置的方法，該裝置包括內(nèi)部腔，腔內(nèi)具有微機械部件，該方法包括以下步驟由第一材料層形成微機械部件；在該第一材料的至少一個表面上設置密封層，由此形成內(nèi)腔；在該內(nèi)腔內(nèi)配置吸氣劑材料；和通過陽極連接使該第一材料密封在密封層上，同時輸送惰性氣體，以調(diào)節(jié)腔內(nèi)壓力。
本發(fā)明還提供一種多層的微機械裝置，該微機械裝置包括第一層，其中形成微機械部件；至少一個密封層，其中第一層陽極連接于該密封層上，由此形成內(nèi)腔；在腔內(nèi)配置的吸氣劑；和注入內(nèi)腔的惰性氣體，由此調(diào)節(jié)腔內(nèi)壓力。
可以在350℃～450℃的溫度范圍內(nèi)進行陽極連接操作。吸氣劑可以是鈦，可以預成型在一個密封層上。惰性氣體可以是氬氣?？梢杂袃蓚€密封層。微機械部件的材料可以是硅，而密封層可以用玻璃或硅，或用玻璃濺射的硅制成。
本發(fā)明裝置的品質(zhì)因數(shù)Q可以以高的準確度來控制，由此可得到一種基本上不需要精確的輔助電路的裝置以及抗振動、沖擊和其它外部因素的裝置，該電路在測量方面很準確。
本發(fā)明工藝簡單，成本低，而且可以確保高準確度控制品質(zhì)因數(shù)Q，并且降低了整個工藝損耗。


下面參考附圖描述本發(fā)明的一個實施例，這些附圖是圖1是示意圖，示出本發(fā)明的工藝；圖2是本發(fā)明裝置的側(cè)視圖；圖3是進行密封階段之前和之后本發(fā)明第二裝置的側(cè)視圖；和圖4是本發(fā)明裝置的再一實施例裝置的側(cè)視圖，仍示出密封之前和之后的狀態(tài)。
具體實施例方式
參考圖1，利用連接于出口2和壓力計3的泵(未示出)使連接室1保持在可控的低壓或真空中，在該連接室中執(zhí)行本發(fā)明的方法。在該室1中配置待制造的裝置的部件。在此實施例中，該裝置是共振式加速度測量儀或陀螺儀。
在連接室1中的部件包括第一和第二封裝層4。這些層用玻璃、硅或用玻璃濺射的硅形成。形成在封裝層4中的一個層表面上的是金屬層5，該金屬層提供該工藝的終端產(chǎn)品的檢測電路。形成在另一封裝層4上的是一個或多個吸氣劑部件，該部件用鈦或其它合適的吸氣材料制造。位于兩個封裝層4之間的是硅層7，該硅層被加工成其上形成裝置部件8。
采用已知的陽極連接技術將封裝層4密封在硅裝置層7上，由此形成整個裝置9(圖2)。這種連接技術包括將部件加熱到350℃～450℃的溫度，并加上適量的電荷，然后進行密封。在進行這種操作期間，由于所加的高溫和電荷，封裝層4中將放出氧氣。在現(xiàn)有技術方法中，該氧氣釋放到腔11中，影響密封時的可控壓力。然而在采用本發(fā)明時，裝有吸氣劑部件6，該部件可以吸收以此種方式產(chǎn)生的氧氣。為了準確控制在部件4和7密封后在腔11中形成的壓力，本發(fā)明的方法還能通過入口10將惰性氣體例如氬氣輸送連接室1中。(如圖2所示)密封的最后結(jié)果是在最終裝置9中形成腔11，該腔中具有密封于其內(nèi)的壓力受控的惰性氣體。知道此壓力，然后再仔細控制形成裝置8的硅層7的加工，這樣便可形成一種裝置，這種裝置具有預定的精確的品質(zhì)因素Q，而且該因素Q可由制造工藝可靠地重復。
作為硅加工工藝的一部分，因為腐蝕硅晶體的各向同性特性，所以裝置8通常這樣形成，使得在該層中形成斜坡區(qū)域12。這些斜坡區(qū)域與裝置8的主操作部件分開，因此，在這些斜坡區(qū)域12的大致區(qū)域內(nèi)特別適合于放置吸氣劑材料，最好完全放在這些區(qū)域的下面，使得吸氣劑不影響裝置8的靜電特性，從而不影響該裝置的操作。這樣做也消除了裝置8移向和粘接于吸氣劑材料6的可能性。因為這些原因，吸氣劑最好放置在遠離金屬電極5的腔的一側(cè)。對此，還應當理解，還可以采取另一種方式，使吸氣劑材料形成在硅底襯7上。
圖3示出本發(fā)明替代實施例的側(cè)視圖，在該實施例中，可以采用各種已知連接技術中的任何一種方法將用玻璃或硅形成的底層4接附到硅層7上。隨后設置吸氣劑6。然后將玻璃制成的上層4密封在裝置的頂部，以形成最終裝置9，該裝置的腔11內(nèi)具有受控的壓力，該腔包括氬氣或類似的惰性氣體。
圖4示出再一個實施例，在該實施例中，整個底部由單一硅層或SOI層7形成，該硅層然后用陽極連接法連接于用玻璃制成的上部密封層4，由此形成腔11，該腔的壓力參數(shù)與前述實施例的壓力參數(shù)相似。
權利要求
1.一種制造多層的微機械裝置的方法，該裝置包括其中具有微機械部件的內(nèi)腔，該方法包括以下步驟由第一材料層形成微機械部件；在第一材料的至少一個表面上設置密封層，從而形成該腔；在該腔內(nèi)設置吸氣劑材料；和通過陽極連接將第一材料密封于該密封層上，同時供應惰性氣體，以調(diào)節(jié)該腔內(nèi)的壓力。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，在350℃～450℃溫度范圍內(nèi)進行陽極連接操作。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，吸氣劑是鈦。
4.如上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，該惰性氣體是氬氣。
5.如上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，第一材料是硅。
6.如上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，密封層用玻璃或用玻璃濺射的硅制成。
7.如上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，在該密封件上預成型該吸氣劑部件。
8.如上述任一項權利要求所述的方法，其特征在于，設置兩個密封層，使得在第一層的兩側(cè)各有一密封層，彼此相對。
9.一種多層的微機械裝置，其包括第一層，其中形成有微機械部件；至少一個密封層，其中，該第一層陽極連接于該密封層上，由此形成腔；設置在該腔內(nèi)的吸氣劑；和設置在該腔內(nèi)的惰性氣體，使得該腔內(nèi)的壓力可調(diào)。
10.如權利要求9所述的裝置，其特征在于，該吸氣劑是鈦。
11.如權利要求9或10所述的裝置，其特征在于，該惰性氣體是氬氣。
12.如權利要求9～11中任一項所述的裝置，其特征在于，該第一層的材料是硅。
13.如權利要求9～12中任一項所述的裝置，其特征在于，該密封層用玻璃或用玻璃濺射硅制成。
14.如權利要求9～13中任一項所述的裝置，其特征在于，該吸氣劑接附在該密封層上。
15.如權利要求9～14中任一項所述的裝置，其特征在于，其包括兩個密封層，在密封層的兩側(cè)各有一層。
全文摘要
一種制造多層微機械裝置的方法。該裝置包括其中具有微機械部件的內(nèi)腔，該方法包括以下步驟由第一材料層形成微機械部件；在該第一材料層的至少一個表面上設置密封層，由此形成該內(nèi)腔；在該腔內(nèi)配置吸氣劑；用陽極連接法將第一材料連接在該密封層上，并向該內(nèi)腔輸送惰性氣體，以調(diào)節(jié)腔內(nèi)壓力。文中還披露了使用這種方法制成的相應裝置。
文檔編號B81B7/00GK1417105SQ0214985
公開日2003年5月14日 申請日期2002年11月7日 優(yōu)先權日2001年11月7日
發(fā)明者H·哈比比, N·赫登斯蒂爾納 申請人:森桑諾爾有限公司