本發(fā)明從根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的方法出發(fā)。

背景技術(shù)：

由wo2015/120939a1公知了這種方法。如果微機械結(jié)構(gòu)元件的空腔中確定的內(nèi)部壓力是所期望的或者在所述空腔中應(yīng)該包括具有確定的化學(xué)成分的氣體混合物，則所述內(nèi)部壓力或所述化學(xué)成分經(jīng)常在封蓋微機械結(jié)構(gòu)元件時或在基底晶片和蓋晶片之間的鍵合過程中被調(diào)節(jié)。在封蓋時，例如蓋與基底連接，由此蓋和基底共同包圍所述空腔。通過調(diào)節(jié)在封蓋時存在于周圍環(huán)境中的氣體混合物的氣氛或壓力和/或化學(xué)成分，由此可以調(diào)節(jié)所述空腔中的確定的內(nèi)部壓力和/或確定的化學(xué)成分。

通過由wo2015/120939a1公知的方法可以有針對性地調(diào)節(jié)微機械結(jié)構(gòu)元件的空腔中的內(nèi)部壓力。通過所述方法尤其可能的是，制造具有第一空腔的微機械結(jié)構(gòu)元件，其中，在第一空腔中可以調(diào)節(jié)第一壓力和第一化學(xué)成分，所述第一壓力和第一化學(xué)成分與封蓋的時間點時的第二壓力和第二化學(xué)成分不同。

在用于有針對性地調(diào)節(jié)根據(jù)wo2015/120939a1的微機械結(jié)構(gòu)元件的空腔中的內(nèi)部壓力的方法中，在蓋中或者在蓋晶片中或者在基底中或者在傳感器單元晶片中產(chǎn)生至空腔的窄的進口通道。接著，通過進口通道以期望的氣體和期望的內(nèi)部壓力灌注所述空腔。最后，進口通道周圍的區(qū)域局部地借助于激光加熱，基底材料局部地液化并且在凝固時氣密地封閉進口通道。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于以相對于現(xiàn)有技術(shù)簡單和成本低廉的方式提供一種用于制造相對于現(xiàn)有技術(shù)機械魯棒的以及具有長的使用壽命的微機械結(jié)構(gòu)元件的方法。此外，本發(fā)明的目的在于提供一種相對于現(xiàn)有技術(shù)緊湊的、機械魯棒的和具有長的使用壽命的微機械結(jié)構(gòu)元件。根據(jù)本發(fā)明，這特別適用于具有(第一)空腔的微機械結(jié)構(gòu)元件。此外，通過根據(jù)本發(fā)明的方法和根據(jù)本發(fā)明的微機械結(jié)構(gòu)元件也可以實現(xiàn)一種微機械結(jié)構(gòu)元件，在所述微機械結(jié)構(gòu)元件情況下，在第一空腔中可以調(diào)節(jié)第一壓力和第一化學(xué)成分，并且在第二空腔中可以調(diào)節(jié)第二壓力和第二化學(xué)成分。例如設(shè)置這種用于制造微機械結(jié)構(gòu)元件的方法，對于這種方法有利的是，在一空腔中包括第一壓力，并且在第二空腔中包括第二壓力，其中，第一壓力應(yīng)該不同于第二壓力。這則例如是下述情況，用于測量轉(zhuǎn)速的第一傳感器單元和用于測量加速度的第二傳感器單元應(yīng)該集成在微機械結(jié)構(gòu)元件中。

該目的通過如下方式實現(xiàn)，

在第四方法步驟中，在基底的或蓋的表面上在進口孔的區(qū)域中沉積或生長一個層以產(chǎn)生第二機械應(yīng)力，所述第二機械應(yīng)力反作用于在進口孔封閉的情況下產(chǎn)生的第一機械應(yīng)力。

由此以簡單和成本低廉的方式提供一種用于制造微機械結(jié)構(gòu)元件的方法，通過所述方法可以提供反作用于在進口孔封閉的情況下產(chǎn)生的第一機械應(yīng)力的第二機械應(yīng)力。由此可以例如借助于補償應(yīng)力來減小或者至少部分地補償在沒有根據(jù)本發(fā)明的層的情況下存在的第一機械應(yīng)力，所述補償應(yīng)力通過所述層傳遞到進口孔的區(qū)域中或者通過所述層和進口孔的區(qū)域之間的邊界層傳遞。由此可以例如減小在第三方法步驟之后硬化的材料區(qū)域中和/或在鄰接于所述硬化的材料區(qū)域的其余基底或其余蓋中和/或在所述硬化的材料區(qū)域和其余的基底或其余的蓋之間的邊界面上所產(chǎn)生的拉應(yīng)力。

此外，通過根據(jù)本發(fā)明的方法不那么有問題的是，基底材料僅僅局部地被加熱并且加熱的材料不僅在硬化時而且在冷卻時相對于其周圍環(huán)境收縮，因為通過在硬化時和在冷卻時的收縮所產(chǎn)生的第一機械應(yīng)力借助于所述層和由所述層產(chǎn)生的第二機械應(yīng)力被反作用，或者能夠減小進口孔的區(qū)域中占主導(dǎo)的總機械應(yīng)力或應(yīng)力分布。在封閉區(qū)域中可產(chǎn)生拉應(yīng)力也是不那么有問題的，因為所述拉應(yīng)力可以借助于所述層有針對性地減小。由此，按照應(yīng)力和材料而產(chǎn)生的突發(fā)的裂縫形成以及在進一步加工中或在場地中在微機械結(jié)構(gòu)元件熱負荷或機械負荷時的裂縫形成也不太可能。

由此提供一種用于制造微機械結(jié)構(gòu)元件或組件的方法，利用所述方法能夠通過局部的熔化產(chǎn)生通道的封閉，其中，所述方法能夠?qū)崿F(xiàn)盡可能小的、在微機械結(jié)構(gòu)元件中形成裂縫的傾向。

結(jié)合本發(fā)明，概念“微機械結(jié)構(gòu)元件”理解為，所述概念不僅包括微機械結(jié)構(gòu)元件而且包括微機電結(jié)構(gòu)元件。

本發(fā)明優(yōu)選地設(shè)置用于制造具有一個空腔的微機械結(jié)構(gòu)元件或者用于具有一個空腔的微機械結(jié)構(gòu)元件。然而本發(fā)明例如也設(shè)置用于具有兩個空腔或者具有多于兩個、即三個、四個、五個、六個或多于六個空腔的微機械結(jié)構(gòu)元件。

優(yōu)選地，通過借助于激光將能量或熱導(dǎo)入到基底的或蓋的吸收所述能量或熱的部分中來封閉進口孔。在此，優(yōu)選，將能量或熱在時間上先后分別導(dǎo)入到多個微機械結(jié)構(gòu)元件的基底的或蓋的吸收部分中，所述微機械結(jié)構(gòu)元件例如被共同制造在一個晶片上。然而也替代地設(shè)置，例如在使用多個激光束或激光裝置的情況下在時間上并行地將能量或熱導(dǎo)入到多個微機械結(jié)構(gòu)元件的基底的或蓋的相應(yīng)的吸收部分中。

本發(fā)明的有利的構(gòu)型和擴展方案可以由從屬權(quán)利要求以及參考附圖的說明可知。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，蓋與基底包圍一個第二空腔，其中，在第二空腔中，第二壓力占主導(dǎo)并且包括具有第二化學(xué)成分的第二氣體混合物。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，在基底的或蓋的背離第一空腔的表面上沉積或生長所述層。由此有利地實現(xiàn)，第二機械應(yīng)力可以通過基底的或蓋的背離第一空腔的表面?zhèn)鲗?dǎo)到進口孔的區(qū)域中。由此尤其有利地實現(xiàn)，可以尤其在進口孔的背離第一空腔的側(cè)上導(dǎo)入第二機械應(yīng)力并且由此能夠?qū)崿F(xiàn)在封閉的進口孔的區(qū)域中特別有利的應(yīng)力分布。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，所述層在要構(gòu)造的或封閉的進口孔上和/或在要構(gòu)造的、打開的或封閉的進口孔緊鄰附近被去除。由此能夠?qū)崿F(xiàn)，進口孔基本上可以與所述層無關(guān)地被打開或封閉。由此尤其有利地實現(xiàn)，所述層在第一方法步驟之前或之后以及在第三方法步驟之前或之后在所述表面上沉積或生長。此外，由此也可以實現(xiàn)將第二應(yīng)力特別有利地傳遞到所述表面之中或之上、尤其不在進口孔之上和/或不在進口孔緊鄰附近。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，第四方法步驟在時間上在第一方法步驟之前或者在時間上在第三方法步驟之后進行。由此有利地實現(xiàn)，或者首先調(diào)節(jié)第一空腔中的第一壓力和/或第一化學(xué)成分并且接著使所述層沉積或生長，替代地，首先使所述層沉積或生長并且接著調(diào)節(jié)第一空腔中的第一壓力和/或第一化學(xué)成分。

本發(fā)明的一個另外的內(nèi)容是一種微機械結(jié)構(gòu)元件，其具有基底和與所述基底連接并且與所述基底包圍一個第一空腔的蓋，其中，在第一空腔中，第一壓力占主導(dǎo)并且包括具有第一化學(xué)成分的第一氣體混合物，其中，所述基底或所述蓋包括封閉的進口孔，其中，微機械結(jié)構(gòu)元件包括在基底的或蓋的表面上在進口孔的區(qū)域中沉積或生長的用于產(chǎn)生第二機械應(yīng)力的層，所述第二機械應(yīng)力反作用于在進口孔封閉的情況下產(chǎn)生的第一機械應(yīng)力。由此以有利的方式提供具有被調(diào)節(jié)的第一壓力的、緊湊的、機械魯棒的和成本低廉的微機械結(jié)構(gòu)元件。根據(jù)本發(fā)明的方法的所述優(yōu)點相應(yīng)地也適用于根據(jù)本發(fā)明的微機械結(jié)構(gòu)元件。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，所述層布置在基底的或蓋的背離第一空腔的表面上。由此有利地實現(xiàn)，第二機械應(yīng)力可以通過基底的或蓋的背離第一空腔的表面?zhèn)鲗?dǎo)到進口孔的區(qū)域中。由此特別有利地能夠?qū)崿F(xiàn)，尤其可以在進口孔的背離第一空腔的側(cè)上導(dǎo)入第二機械應(yīng)力到并且由此實現(xiàn)在封閉的進口孔的區(qū)域中特別有利的應(yīng)力分布。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，第一機械應(yīng)力基本上是拉應(yīng)力并且第二機械應(yīng)力基本上是壓應(yīng)力，或者，第一機械應(yīng)力基本上是壓應(yīng)力并且第二機械應(yīng)力基本上是拉應(yīng)力。由此可以借助于壓應(yīng)力反作用于拉應(yīng)力，或者借助于拉應(yīng)力反作用于壓應(yīng)力。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，所述層構(gòu)造為基本上環(huán)形的和/或相對于進口孔旋轉(zhuǎn)對稱的。由此，第二機械應(yīng)力可以將特別有利地傳導(dǎo)到表面中或通過表面?zhèn)鲗?dǎo)到微機械結(jié)構(gòu)元件中。由此能夠?qū)崿F(xiàn)在封閉的進口孔的區(qū)域中特別有利的應(yīng)力分布。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，蓋與基底包圍一個第二空腔，其中，在第二空腔中，第二壓力占主導(dǎo)并且包括具有第二化學(xué)成分的第二氣體混合物。由此以有利的方式提供具有被調(diào)節(jié)的第一壓力和第二壓力的、緊湊的、機械魯棒的和成本低廉的微機械結(jié)構(gòu)元件。

根據(jù)一個優(yōu)選的擴展方案設(shè)置，第一壓力小于第二壓力，其中，在第一空腔中布置有用于測量轉(zhuǎn)速的第一傳感器單元，并且在第二空腔中布置有用于測量加速度的第二傳感器單元。由此以有利的方式提供用于利用不僅對于第一傳感器單元而且對于第二傳感器單元最優(yōu)的運行條件來測量轉(zhuǎn)速和測量加速度的、機械魯棒的微機械結(jié)構(gòu)元件。

附圖說明

圖1以示意圖示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的、具有打開的進口孔的微機械結(jié)構(gòu)元件。

圖2以示意圖示出根據(jù)圖1的、具有封閉的進口孔的微機械結(jié)構(gòu)元件。

圖3以示意圖示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的微機械結(jié)構(gòu)元件的方法。

在不同的附圖中，相同的部件始終設(shè)有相同的附圖標記并且由此通常也分別僅僅一次地被標出或提及。

具體實施方式

在圖1和圖2中示出根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的、具有圖1中的打開的進口孔11和具有圖2中的封閉的進口孔11的微機械結(jié)構(gòu)元件1的示意圖。在此，微機械結(jié)構(gòu)元件1包括基底3和蓋7。基底3和蓋7相互優(yōu)選氣密地連接并且共同包圍第一空腔5。微機械結(jié)構(gòu)元件1例如構(gòu)造為，基底3和蓋7附加地共同包圍第二空腔。然而第二空腔在圖1和圖2中未示出。

例如，在第一空腔5中、尤其是在如圖2中所示的封閉的進口孔11的情況下，第一壓力占主導(dǎo)。此外，在第一空腔5中包括具有第一化學(xué)成分的第一氣體混合物。此外，例如，在第二空腔中，第二壓力占主導(dǎo)，并且在第二空腔中包括具有第二化學(xué)成分的第二氣體混合物。進口孔11優(yōu)選地布置在基底3中或者在蓋7中。在這里所述的實施例中，進口孔11示例性地布置在蓋7中。然而，根據(jù)本發(fā)明，也可以替代于此地設(shè)置，進口孔11布置在基底3中。

例如設(shè)置，第一空腔5中的第一壓力小于第二空腔中的第二壓力。例如也設(shè)置，在第一空腔5中布置有在圖1和圖2中未示出的、用于測量轉(zhuǎn)速的第一微機械傳感器單元，并且在第二空腔中布置有在圖1和圖2中未示出的、用于測量加速度的第二微機械傳感器單元。

在圖3中以示意圖示出用于制造根據(jù)本發(fā)明的示例性實施方式的微機械結(jié)構(gòu)元件1的方法。在此，

-在第一步驟方法101中，在基底3中或者在蓋7中構(gòu)造將第一空腔5與微機械結(jié)構(gòu)元件1的周圍環(huán)境9連接的、尤其是窄的進口孔11。圖1示意性地示出第一步驟方法101后的微機械結(jié)構(gòu)元件1。此外，

-在第二方法步驟102中，調(diào)節(jié)第一空腔5中的第一壓力和/或第一化學(xué)成分，或者說，通過進口通道以期望的氣體和期望的內(nèi)部壓力灌注第一空腔5。此外例如

-在第三方法步103驟中，通過借助于激光將能量或熱引入到基底3或蓋7的吸收部分中來封閉進口孔11。替代地，例如也設(shè)置，

-在第三方法步103驟中，進口通道周圍的區(qū)域僅僅優(yōu)選地通過激光局部地加熱，并且進口通道被氣密地封閉。由此有利地能夠?qū)崿F(xiàn)，根據(jù)本發(fā)明的方法也設(shè)置通過不同于激光的其他能量源用于封閉進口孔11。圖2示例性地示出第三方法步驟103后的微機械結(jié)構(gòu)元件1。

時間上在第三方法步驟103之后，在圖2中示例性地示出的橫向區(qū)域15中，在蓋7的背離空腔5的表面19上以及在垂直于橫向區(qū)域15到微機械結(jié)構(gòu)元件1表面的投影的深度上(即沿著進口孔11并且在朝向第一空腔5的方向上)可以產(chǎn)生機械應(yīng)力。所述機械應(yīng)力、尤其是局部機械應(yīng)力尤其在蓋7的材料區(qū)域13(所述材料區(qū)域在第三方法步驟103中轉(zhuǎn)變成液體聚集態(tài)并且在第三方法步驟103之后轉(zhuǎn)變成固體聚集態(tài)并且封閉進口孔11)和蓋7的其余區(qū)域(所述其余區(qū)域在第三方法步驟103期間保留在固體聚集態(tài)中)之間的邊界面附近占主導(dǎo)。在此，在圖2中，蓋7的封閉進口孔11的材料區(qū)域13僅僅視作示意性的或者示意性地示出，尤其是在其橫向的、尤其是平行于表面延伸的延伸尺寸或造型方面并且尤其是在其垂于橫向的延伸尺寸、尤其是垂直于表面延伸的延伸尺寸或結(jié)構(gòu)方面。

如同在圖3中示例性的示出的那樣，附加地

-在第四方法步驟104中，使一個層在基底3的或蓋7的表面上在進口孔11的區(qū)域中沉積或生長，用于產(chǎn)生第二機械應(yīng)力，所述第二機械應(yīng)力反作用于在封閉進口孔11時產(chǎn)生的第一機械應(yīng)力。在此，例如使所述層在基底3的或蓋7的背離第一空腔5的表面上沉積或生長。此外，所述層例如至少部分地又被去除。例如，所述層在要構(gòu)造的或封閉的進口孔11之上和/或在要構(gòu)造的、打開的或封閉的進口孔11緊鄰附近被去除。換句話說，附加層在進口通道或進口孔11的區(qū)域中被去除。然而替代地例如也設(shè)置，根據(jù)沉積方法而定，所述層或附加層也僅僅在基底3或蓋7的一定地選擇的區(qū)域中被施加或沉積或生長。例如，為了施加在僅僅選擇的區(qū)域中，設(shè)置具有局部燃燒的等離子體的、等離子感應(yīng)的氧化沉積。此外，例如也設(shè)置，所述層或附加層產(chǎn)生或具有非常高的壓力，并且所述層構(gòu)造為圍繞進口通道11的環(huán)。

如同在圖3中示例性的示出的那樣，第四方法步驟104在時間上在第三方法步驟103之后進行。然而替代地也設(shè)置，第四方法步驟104在時間上在第一方法步驟101之前進行。對于第四方法步驟104在時間上在第一方法步驟101之前進行的情況，例如有利地設(shè)置，所述層或附加層在一個下述的區(qū)域中被去除，該區(qū)域至少包括基底3的或蓋7的在下一個步驟中或者在第一方法步驟101中和/或在第三方法步驟103中熔化的區(qū)域或吸收部分，或者說材料區(qū)域13。此外，對于第四方法步驟104在時間上在第一方法步驟101之前進行的情況，例如設(shè)置，在第一方法步驟101中，進口孔構(gòu)造在基底3中或在蓋7中并且至少部分地也構(gòu)造至所述層或附加層中或者穿過所述層或附加層。

例如也設(shè)置，

-在第四方法步驟104中，將所述層施加到基底材料上或者基底3上或者蓋7上，其中，所述層產(chǎn)生壓力(druckstress)或壓應(yīng)力(druckspannung)。換句話說，導(dǎo)致壓力的層或附加層被施加到基底3上或者蓋7上。例如，壓力反作用于熔化并且又硬化的材料區(qū)域13的拉應(yīng)力。在此例如設(shè)置，所述層盡可能局部地圍繞熔化的區(qū)域或又硬化的材料區(qū)域13產(chǎn)生所述層的壓力。

例如也設(shè)置，所述層在施加或生長或沉積緊之后不具有顯著的壓力或顯著的壓應(yīng)力或者不將顯著的壓力或顯著的壓應(yīng)力通過所述表面?zhèn)鬟f到基底3或蓋7上。例如也設(shè)置，所述層具有拉力或拉應(yīng)力或者將所述拉力或拉應(yīng)力通過所述表面?zhèn)鬟f到基底3或蓋7上。在此例如設(shè)置，所述層在時間上在第四方法步驟104之后這樣預(yù)處理，以使得所述層改變其壓力狀態(tài)。在此，所述層例如這樣預(yù)處理，使得所述層朝壓力的方向改變其壓力狀態(tài)。

所述層或附加層的預(yù)處理例如為所述層或附加層朝壓力的方向改變其壓力狀態(tài)，所述預(yù)處理例如如下設(shè)置：

-例如在第四方法步驟104中，使一個層或者說pecvd層或者說借助于等離子體支持的化學(xué)氣相沉積或者借助于等離子體增強的化學(xué)氣相沉積(plasma-enhancedchemicalvapordeposition)形成的層以拉力沉積，其中，pecvd層通過溫度步驟轉(zhuǎn)換成具有壓力的狀態(tài)。例如設(shè)置，在所述溫度步驟中，整個微機械結(jié)構(gòu)元件被加熱或加溫或調(diào)溫。

-例如使一個下述的層沉積，該層在第三方法步驟期間通過在利用激光加熱時的溫度負荷或溫度處理在圍繞液化的區(qū)域或圍繞處于液體聚集態(tài)中的材料區(qū)域13的區(qū)域中在該層的壓力狀態(tài)方面朝壓力的方向發(fā)展。所述方法在兩方面是有利的。一方面，利用這種開始(ansatz)自調(diào)整地準確圍繞熔化的區(qū)域或圍繞處于液體聚集態(tài)中的材料區(qū)域13構(gòu)建壓力補償層。另一方面，利用所述方法可以局部地達到比現(xiàn)有技術(shù)高的用于預(yù)處理的溫度。當此外替代地在溫度步驟中必須加熱或加溫或調(diào)溫整個微機械結(jié)構(gòu)元件或微機械結(jié)構(gòu)元件的較大區(qū)域時，這是特別有利的。

-例如使一個下述的層沉積，該層在第五方法步驟期間通過一個另外的溫度負荷或溫度處理在該層的壓力狀態(tài)方面朝壓力的方向發(fā)展。換句話說，在此使所述層或附加層的局部預(yù)處理在一個附加步驟中進行。例如設(shè)置，使用激光用于局部預(yù)處理。在此尤其有利地設(shè)置，使用短波長的、尤其具有小于1000nm波長的以及短的脈沖持續(xù)時間的激光或激光束或激光脈沖或多個激光脈沖。例如附加地設(shè)置，所述層或附加層通過與激光脈沖或脈沖的相互作用以朝壓力或壓應(yīng)力的方向的應(yīng)力改變作出反應(yīng)，然而激光脈沖僅僅少量地耦合輸入到基底3或蓋7中，從而基底3或蓋7不會以馳豫方式對所產(chǎn)生的壓力或所產(chǎn)生的應(yīng)力作出響應(yīng)或反應(yīng)。

通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造的微機械結(jié)構(gòu)元件1例如包括在基底3的或蓋7的表面上在進口孔11的區(qū)域中沉積或生長的、用于產(chǎn)生第二機械應(yīng)力的層，所述第二機械應(yīng)力反作用于在進口孔11被封閉的情況下產(chǎn)生的第一機械應(yīng)力。例如，在此將所述層布置在基底3的或蓋7的背離第一空腔5的表面上。然而也可以考慮的是，將所述層布置在基底3的或蓋7的朝向第一空腔5的表面上。由此，可以尤其在被封閉的進口孔11的朝向第一空腔5的側(cè)上將第二機械應(yīng)力傳導(dǎo)到微機械結(jié)構(gòu)元件1中。此外例如設(shè)置，第一機械應(yīng)力基本上是拉應(yīng)力并且第二機械應(yīng)力基本上是壓應(yīng)力。替代地也設(shè)置，第一機械應(yīng)力基本上是壓應(yīng)力并且所述第二機械應(yīng)力基本上是拉應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明這意味著，所述層構(gòu)造為使得第二應(yīng)力是一種下述的應(yīng)力或應(yīng)力分布，該應(yīng)力或應(yīng)力分布基本上反作用于第一應(yīng)力或應(yīng)力分布。由此根據(jù)本發(fā)明也設(shè)置，第一應(yīng)力和第二應(yīng)力至少部分地是法向應(yīng)力和/或彎曲應(yīng)力和/或剪切應(yīng)力和/或壓應(yīng)力和/或拉應(yīng)力。此外根據(jù)本發(fā)明也設(shè)置，所述層構(gòu)造為例如基本上環(huán)形的和/或相對于進口孔11旋轉(zhuǎn)對稱的。