專利名稱：具有帶封閉件的罩的微機(jī)械部件的制作方法
具有帶封閉件的罩的微機(jī)械部件現(xiàn)有技術(shù)本發(fā)明涉及具有襯底、腔和構(gòu)成腔的邊界的罩的微機(jī)械部件。該罩 具有至腔的入口。為了特定的使用目的或者也只是為了其保護(hù)，微機(jī)械部件設(shè)置有罩。此外，已知的是用于在部件上固定罩的玻璃料鍵合(Glasfrit-Bonden) 或者陽極鍵合。在專利文獻(xiàn)EP 1 274 648 Bl中描述了一種借助薄層的 封裝， 一種所謂的OMM封裝(OMM-表面微機(jī)械)。在包含微機(jī)械功 能元件的腔上面的、由外延的多晶硅構(gòu)成的穿孔層構(gòu)成了這種技術(shù)的基 礎(chǔ)。這些穿孔能夠?qū)崿F(xiàn)在微機(jī)械部件的制造期間從外部到達(dá)腔。作為罩封閉，確切地說是穿孔封閉，描述了傳統(tǒng)的半導(dǎo)體技術(shù)(例 如氧化物或氮化物沉積)，然而這些技術(shù)對(duì)實(shí)際的功能元件提出了尖銳 的邊界條件。在此，已公開了真空方法以及由此也公開了相應(yīng)地低的部件內(nèi)部壓力。在此，內(nèi)部氣氛的成分自然僅僅具有次要的地^:。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn) 本發(fā)明的公開本發(fā)明從具有襯底、腔和構(gòu)成腔的邊界的罩的微機(jī)械部l牛出發(fā)。該 罩具有至腔的入口。本發(fā)明的核心在于，該罩具有用于將入口封閉的膜片。有利的是，該罩是薄層罩。在層結(jié)構(gòu)中，膜片可以特別有利地展示。 該部件的一種有利的構(gòu)型是，膜片設(shè)置在罩下方。這允^F了帶有膜片的罩的一種相對(duì)簡單的構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)通過外表露出的入口容易地到達(dá)腔，并且能夠?qū)崿F(xiàn)將高的壓力封閉在腔中。該部件的另一種有利的構(gòu)型是，膜片設(shè)置在罩上方。這允許了特別 是將小的內(nèi)部壓力封閉在腔中。該部件的第三個(gè)有利的構(gòu)型規(guī)定，膜片設(shè)置在罩內(nèi)的至少一個(gè)層 中。有利的是，在這種布置中，不僅高的內(nèi)部壓力而且低的內(nèi)部壓力都 可以被封閉在腔中。此外有利的是，在此，罩在內(nèi)部不具有月莫片并且由 此能夠?qū)崿F(xiàn)一種簡單的、特別是平滑的腔上側(cè)的構(gòu)型，這種構(gòu)型不會(huì)妨 礙在腔內(nèi)部的可能的運(yùn)動(dòng)的微機(jī)械結(jié)構(gòu)。在此，罩內(nèi)側(cè)也可以有利地用 作微機(jī)械結(jié)構(gòu)在罩方向上的偏移的止擋。還有利的是，罩腔具有至少一個(gè)穿孔作為至腔的入口。該部件的一 種有利的構(gòu)型是，入口從外部借助填料來封閉。這樣，有利的是，除了 通過膜片的機(jī)械的封閉之外還給出了持久的、特別是嚴(yán)密密封的封閉。本發(fā)明還涉及一種用于具有襯底、腔和構(gòu)成腔的邊界的罩的微機(jī)械 部件的制造方法。該罩具有至腔的入口。根據(jù)本發(fā)明的方法的核心在于 用合適地結(jié)構(gòu)化的層制造用于封閉入口的膜片。有利的是，可以通過施 加并結(jié)構(gòu)化膜片層、犧牲層、刻蝕停止層和罩層來實(shí)現(xiàn)在微:禾幾械部件上 方的罩，該罩在刻蝕過程之后提供了帶有設(shè)置在真正的罩下方的膜片 的、可用機(jī)械方式封閉的通道。根據(jù)本發(fā)明的制造方法的一種有利的構(gòu)型規(guī)定，通過在上述層之前 制造附加的刻蝕停止層和附加的犧牲層，實(shí)現(xiàn)了具有位于內(nèi)部的膜片的 罩。有利的是，這種膜片可以在兩個(gè)偏移方向上被操作。此外，本發(fā)明還涉及一種用于封閉具有襯底、腔和構(gòu)成腔的邊界的 罩的微機(jī)械部件，其中該罩具有至腔的入口，并且其中該罩具有用于封 閉該入口的膜片。本方法具有的基本步驟是首先調(diào)節(jié)在腔中的內(nèi)部氣 氛，該內(nèi)部氣氛具有確定的成分和確定的壓力；隨后借助施加膜片機(jī)械 地封閉該至腔的入口；并且隨后通過材料涂覆封閉該入口。有利的是， 在這種方法中，內(nèi)部氣氛的調(diào)節(jié)和腔的封閉彼此分開，并且由此在很大 程度上彼此獨(dú)立。該用于封閉的方法的一種有利的構(gòu)型規(guī)定通過在腔和部件的環(huán)境 之間的所引起的壓力差將膜片施加到入口的一部分上。有利的是，由此 可以特別簡單并且無需在部件上的直接操作地實(shí)現(xiàn)通道的積^戒封閉。該用于封閉的方法的另一種有利的構(gòu)型規(guī)定膜片通過被感應(yīng)的靜 電力作用被施加到入口的一部分上。有利的是，由此通道的機(jī)械封閉可 以至少部分與在腔中和在部件的環(huán)境中的壓力關(guān)系無關(guān)地實(shí)1U本發(fā)明應(yīng)該這樣地封閉罩-EPI中的穿孔，使得在確定的內(nèi)部壓力下 通過使用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝(例如CVD、真空)來調(diào)節(jié)適當(dāng)?shù)膬?nèi)部氣 氛。本發(fā)明可被看作具有從屬方法的層序列。特別地，要描述的構(gòu)思借 助腔中的印制導(dǎo)線得到了協(xié)同效應(yīng)，這些印制導(dǎo)線不但可以用于電的線 路，而且也可以用作用來封閉入口的膜片。一種特別有利的構(gòu)型是，在穿孔洞的下側(cè)上具有柔性膜片，該膜片 以這樣的方式允許腔的通風(fēng)，使得氣體形式的覆層(例如抗粘附覆層) 和填充氣體可以進(jìn)入。通過在腔外部區(qū)域中急劇的壓力下降，膜片從下 部被擠壓到所述孔上并且實(shí)現(xiàn)了密封，通過這種方式實(shí)現(xiàn)條t閉。緊接其后在同一個(gè)設(shè)備中進(jìn)行傳統(tǒng)的半導(dǎo)體覆層工藝(例如CVD或者濺射)，以封閉孔。在合適的工序引導(dǎo)和孔幾何結(jié)構(gòu)的情況下，由此可以無需額外開銷 地用半導(dǎo)體工藝實(shí)現(xiàn)封閉，所述封閉允許內(nèi)部氣氛在壓力以及成分方面 的調(diào)節(jié)，并且允許不受限的進(jìn)一步處理(不考慮部件應(yīng)力的邊界條件以 及抗粘附覆層的穩(wěn)定性)。另外的有利的構(gòu)型可以由從屬權(quán)利要求中得到。


本發(fā)明的實(shí)施例在附圖中示出，并且在下面被進(jìn)一步闡述。 圖1示出了在根據(jù)本發(fā)明的具有帶封閉件的罩的微豐幾械部件的預(yù) 備階段中的罩的層構(gòu)造。圖2示出了在打開狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的具有帶封閉件的罩的微 機(jī)械部件。圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的具有帶封閉件的罩的微禾幾械部件的另 外的預(yù)備階段中的罩的層構(gòu)造。圖4示出了另外的、在打開狀態(tài)中的根據(jù)本發(fā)明的具有帶封閉件的 罩的微機(jī)械部件。圖5和6示出了封閉件的柔性膜片的示例性的幾何結(jié)構(gòu)變形。圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于制造具有帶封閉f^的罩的微 機(jī)械部件的方法的步驟。圖8、 9和10示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于使用具有帶封閉件的罩的 微機(jī)械部件來封閉根據(jù)圖2的微機(jī)械罩的步驟。圖11示意性示出了用于封閉微機(jī)械罩的方法步驟。實(shí)施例的描述借助下面描述的實(shí)施形式詳細(xì)地說明本發(fā)明。圖1示出了在本發(fā)明的具有帶封閉件的罩的微機(jī)械部^^的預(yù)備階 段中的罩的層構(gòu)造。在此處未被詳細(xì)示出的微機(jī)械結(jié)構(gòu)上沉積了一個(gè)以 后的犧牲層，在該實(shí)施例中為多晶硅犧牲層110。在沉積和^>學(xué)機(jī)械拋 光(CMP)該多晶硅犧牲層IIO之后，依次沉積和結(jié)構(gòu)化下部的氮化物 層2、多晶硅層4和上部的氮化物層3。在其上施加一個(gè)罩外延層150。 在此，多晶硅層4具有部分區(qū)域4a和4b。在此，下部的氮化物層2具 有從部分區(qū)域4b至多晶硅犧牲層110的通道。上部的氮化物層3具有 從罩外延層150至部分區(qū)域4b的通道。在該情況中，部分區(qū)域4a在幾 何結(jié)構(gòu)上與4b分離并且是一種電的印制導(dǎo)線。部分區(qū)域4a被用氮化物 覆蓋，作為在隨后的犧牲層刻蝕中的保護(hù)。圖2示出了在打開狀態(tài)中的、本發(fā)明的具有帶封閉件的罩的微機(jī)械 部件。在此通過硅的刻蝕在罩外延層150中形成了穿孔160。此外，多晶硅層4的部分區(qū)域4b作為犧牲層同樣通過刻蝕而被去除。同樣通過 刻蝕，至少部分地去除多晶硅犧牲層110。由此，在犧牲層刻蝕中，在 穿孔160打開之后，形成了從所形成的罩的上側(cè)至腔10中的通道160、 161。該通道此外可以被用于微機(jī)械結(jié)構(gòu)的抗粘附覆層并且用于實(shí)現(xiàn)確 定成分和確定壓力的內(nèi)部氣氛。下部的氮化物層2形成了3莫片2，其適 于通過朝著上部的氮化物層3的偏移來封閉通道160、 161。膜片2具有 固定區(qū)域2a，該固定區(qū)域2a至少部分地固定在上部的氮化物層3上， 以及具有封閉區(qū)域2b，該封閉區(qū)域2b與至少一個(gè)穿孔開口 160相對(duì)地 設(shè)置。圖3示出了在根據(jù)本發(fā)明的具有帶封閉件的罩的微機(jī)^戒部件的另 一預(yù)備階段中罩的層構(gòu)造。在本發(fā)明的該構(gòu)型中，在多晶硅犧牲層HO 上首先施加和結(jié)構(gòu)化一個(gè)內(nèi)部的氮化物層30,并在其上施加內(nèi)部的多晶 硅層40并將其結(jié)構(gòu)化。接著，如已經(jīng)描述過的那樣，是下部的氮化物 層2和一些另外的層。圖4示出了另一在打開狀態(tài)中的本發(fā)明的具有帶封閉^牛的罩的微 機(jī)械部件。在將根據(jù)圖2的刻蝕過程應(yīng)用到根據(jù)圖3的補(bǔ)充的層構(gòu)造上 之后，在膜片2下方還露出了內(nèi)部的氮化物層30。該氮化物層30具有 通道162，其與通道160和161相連。通道162可以通過膜片2貼靠到 內(nèi)部的氮化物層30上而被機(jī)械地封閉。如已經(jīng)在圖2中所描述的那樣， 膜片2也適合于通過將膜片2的封閉區(qū)域2b朝著上部氮化物層3的偏 移而將通道160、 161封閉。圖5禾tl 6示例性地示出了封閉件的柔性膜片的幾何結(jié)構(gòu)的變形。所 示的是具有固定區(qū)域2a、封閉區(qū)域2b和連接部2c的膜片2。在此，黑 色的圓形標(biāo)記表示穿孔洞(在上面也被稱為至腔的通道)160關(guān)于膜片 2的位置。參考標(biāo)號(hào)161表示通過層2的通道。封閉區(qū)域2b形成了膜片 2的密封面，并且固定區(qū)域2a形成了膜片2的邊框。區(qū)域2a和2b之間 的連接部2c在形狀、數(shù)目和尺寸上可以不同類型地構(gòu)造，然而在此應(yīng)該優(yōu)選地具有柔性的特性。圖5和6對(duì)此示例性地示出了可能的實(shí)施形 式。然而本發(fā)明并不局限于在此所示的例子。圖7示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于制造具有帶封閉f^的罩的微 機(jī)械部件的方法的步驟。所描述的是一種用于制造帶有襯底、腔10和 構(gòu)成腔10的邊界的罩的微機(jī)械部件的方法。在此，罩具有至J3空10的入 口 160、 161、 162。此外，該罩還具有用于封閉入口 160、 161、 162的 膜片2b。該制造方法的特點(diǎn)是以下步驟(a) 準(zhǔn)備具有一個(gè)作為最上層的第一犧牲層110的微機(jī)械部件，(b) 施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)膜片層2，(c) 施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)第二犧牲層4，(d) 施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)刻蝕停止層3，(e) 施加一個(gè)罩層150，(f) 通過刻蝕，加工入口 160、 161，將第二犧牲層4b的至少一些 部分去除、露出膜片2b并且將第一犧牲層110的至少一些部分去除。在該方法的一種實(shí)施例中，在步驟(a)之后并在步驟(b)之前附 加地施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)下部的刻蝕停止層30,并且隨后施加并結(jié)構(gòu)化一 個(gè)下部的犧牲層40。此外，在步驟(f)中，加工入口160、 161、 162， 其中也將該下部的犧牲層40的至少一些部分去除。圖8、 9和10示出了根據(jù)本發(fā)明的、用于使用具有帶封閉件的罩的 微機(jī)械部件來封閉根據(jù)圖2的微機(jī)械罩的步驟。在一個(gè)或者多個(gè)可選的工藝步驟例如在腔10內(nèi)部的表面抗粘附覆 層之后，在步驟(A)中調(diào)節(jié)穿過穿孔開口 160在腔10中的內(nèi)部氣氛。 該調(diào)節(jié)特別地可以包括內(nèi)部氣氛的成分和壓力。在第二步驟(B)中，接著進(jìn)行該裝置的快速的抽吸，并且由此在 微機(jī)械部件和其腔10的外部環(huán)境中實(shí)現(xiàn)快速的壓力下降。在內(nèi)部氣氛 和外部氣氛之間出現(xiàn)的壓力差產(chǎn)生對(duì)膜片2的力，于是封閉區(qū)域2b被 壓向腔上側(cè)。于是，穿孔開口 160被從內(nèi)部機(jī)械地封閉。在第三步驟(C)中，現(xiàn)在通過材料施加從外部實(shí)現(xiàn)穿孔開口 160 的封閉。這可以用傳統(tǒng)的半導(dǎo)體工藝?yán)缃柚鶦VD或者濺射來實(shí)現(xiàn)。通過改變處于罩上側(cè)的柔性膜片的形狀、或者通過在膜片2下方的 具有密封面和通流口 162的另外的層130 (如上面在圖3和4中所描述 的那樣)，可以在本發(fā)明的另外的構(gòu)型中使用同一機(jī)構(gòu)，以便也將低的 內(nèi)部壓力封閉在腔10中。為此，相應(yīng)地在第一步驟(A)中調(diào)節(jié)內(nèi)部氣 氛，并且在第二步驟(B)中例如通過用氣體對(duì)該裝置充氣而引起在微 機(jī)械部件及其腔10的外部環(huán)境中的快速壓力上升。接著又在第三步驟 (C)中，從外部通過材料涂覆來封閉穿孔開口 160。在膜片被設(shè)置在 外部的情況中，整個(gè)膜片也可以通過材料涂覆被固定在腔外側(cè)并被封 閉。圖11示意性示出了用于封閉微機(jī)械罩的方法步驟。該方法包含以 下主要方法步驟(A) 調(diào)節(jié)腔10中的內(nèi)部氣氛(B) 通過將膜片2b貼靠到通道上來機(jī)械地封閉腔10(C) 從外部通過材料涂覆來封閉穿孔開口 160 在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中規(guī)定，在步驟(B)中，膜片2b通過在腔IO和部件的環(huán)境之間所引起的壓力差被貼靠到入口 160、 161、 162的一部分上。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中規(guī)定，在步驟(B)中，膜片2b通過感應(yīng) 的靜電力作用而被貼靠到入口 160、 161、 162的一部分上。所描述的微機(jī)械部件優(yōu)選地涉及硅基體上的部件。該微+幾械部件例 如可以是執(zhí)行環(huán)節(jié)(促動(dòng)器)或者測量環(huán)節(jié)(傳感器)。特別優(yōu)選的是， 該微機(jī)械部件構(gòu)造為轉(zhuǎn)速傳感器或者加速度傳感器。上面所示的制造方法的工藝步驟出于概要的原因而被簡化，并且例 如不包含針對(duì)犧牲層刻蝕的保護(hù)結(jié)構(gòu)。膜片例如實(shí)施為氮化物層。同樣， 其他可能的合適的材料是氧化物和金屬(例如鎢)。在本發(fā)明的一種帶氧化物犧牲層的構(gòu)型中，柔性的膜片可以通過略微改變工藝而由多晶硅 來制造。此外，也可能想到其他的實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.微機(jī)械部件，其具有襯底、腔(10)和構(gòu)成該腔(10)邊界的罩，其中所述罩具有至所述腔(10)的入口(160，161，162)，其特征在于，所述罩具有用于封閉所述入口(160，161，162)的膜片(2b)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微機(jī)械部件，其特征在于，所述罩是 薄層罩。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械部件，其特征在于，所述 膜片(2b)設(shè)置在所述罩下方。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的微機(jī)械部件，其特征在于，所述 膜片(2b)設(shè)置在所述罩上方。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微機(jī)械部件，其特征在于，所述膜片 (2b)設(shè)置在所述罩內(nèi)部的至少一個(gè)層(2)中。
6. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微機(jī)械部件，其特征在于， 所述罩具有至少一個(gè)穿孔洞(160)作為至所述腔的入口 (160， 161， 162)。
7. 根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)所述的微機(jī)械部件，其特征在于， 所述入口 (160)從外部借助填料(70)被封閉。
8. 用于制造具有襯底、腔(10)和構(gòu)成所述腔(10)邊界的罩 的微機(jī)械部件的方法，其中，所述罩具有至所述腔(10)的入口 (160， 161， 162)， 其中，所述罩具有用于封閉所述入口 (160， 161， 162)的膜片 (2b)，其特征在于以下步驟(a) 準(zhǔn)備具有一個(gè)作為最上層的第一犧牲層(110)的微機(jī)械部件，(b) 施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)膜片層(2)，(c) 施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)第二犧牲層(4)，(d) 施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)刻蝕停止層(3)，(e) 施加一個(gè)罩層(150)，(f) 通過刻蝕，加工入口 (160， 161)，將該第二犧牲層(4b) 的至少一些部分去除、露出所述膜片(2b)并且將該第一犧牲層(100) 的至少一些部分去除。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8的用于制造微機(jī)械部件的方法，其特征在于， 在步驟(a)之后并在步驟(b)之前施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)下部的刻蝕停止層(30)，并且隨后施加并結(jié)構(gòu)化一個(gè)下部的犧牲層(40)，在步驟(f)中，加工入口 (160， 161， 162)，其中也將該下部的 犧牲層(40)的至少一些部分去除。
10. 用于封閉具有襯底、腔(10)和構(gòu)成所述腔邊界的罩的微機(jī) 械部件的方法，其中，所述罩具有至所述腔的入口 (160， 161， 162),其中，所述罩具有用于封閉所述入口 (160， 161， 162)的膜片(2b)，其特征在于以下步驟(A) 調(diào)節(jié)所述腔(10)中的內(nèi)部氣氛，(B) 通過借助所述膜片(2b)的貼靠來封閉所述入口 (160， 161， 162)來機(jī)械地封閉所述腔(10)，(C) 通過材料涂覆來封閉所述入口 (160)。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10的用于封閉微機(jī)械部件的方法，其特征在 于，在步驟(B)中，通過在所述腔(10)和部件的環(huán)境之間所引起 的壓力差將所述膜片(2b)貼靠到所述入口 (160， 161， 162)的一部分上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11的用于封閉微機(jī)械部件的方法，其特征在 于，在步驟(B)中，所述膜片(2b)通過感應(yīng)的靜電力作用被貼靠 到所述入口 (160， 161， 162)的一部分上。
全文摘要
本發(fā)明從一種具有襯底、腔(10)和構(gòu)成腔的邊界的罩的微機(jī)械部件出發(fā)。所述罩具有至所述腔(10)的入口(160，161，162)。本發(fā)明的核心在于，所述罩具有用于封閉所述入口(160，161，162)的膜片(2b)。
文檔編號(hào)B81B7/00GK101331079SQ200680047489
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2006年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月27日
發(fā)明者A·格羅塞, V·施米茨 申請(qǐng)人:羅伯特·博世有限公司