[發明專利]制造含吸氣劑材料的微機械器件的方法及所制造的器件

有效

• 申請號: 200680039401.1
• 申請日: 2006-11-28
• 公開（公告）號: CN101291873A
• 公開（公告）日: 2008-10-22
• 發明（設計）人: E·里齊
• 申請（專利權）人: 工程吸氣公司
• 主分類號: B81C5/00
• 分類號: B81C5/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 柴毅敏

技術領域

本發明涉及用于制造包含吸氣劑材料的微機械器件的方法并涉及通過該方法制造的器件。特別地，本發明涉及用于制造所述器件的方法，該方法包括通過在兩個晶片之間的界面處熔融而將這兩個晶片接合在一起的步驟，晶片之一由硅制成而另一個由半導體、陶瓷或氧化物材料制成；本發明還涉及最終器件和能夠經受工藝條件的特定吸氣劑材料。?

背景技術

微機械器件一般稱為“微機電系統”或“微光機電系統”，且縮寫為MEMS和MOEMS(在下面將僅用MEMS示出，其也表示MOEMS)。這些器件由密封腔形成，在該腔中除了用于器件的電源和將器件產生的信號向外傳遞的輔助部件和電氣連接線之外，還有能夠執行預定運動的微機械部件或能與電磁輻射相互作用的部件。這種器件的例子是在許多專利例如US5,594,170、US5,656,778和US5,952,572中所述的微加速度計；在專利US5,821,836和US6,058,027中所述的用于電信領域且特別用于移動電話制造領域的微型諧振器；或一個實例在專利US5,895,233中描述的紅外微型傳感器。?

在制造方法結束時，由于工藝的殘余物或該腔壁排氣而在MEMS的腔中含有各種氣體，其可能干擾MEMS的運行：例如，它們可改變系統的熱傳導從而改變在使用紅外傳感器的情況下的溫度測量，因而在腔中需要最優可能的真空度。其他MEMS器件對極高真空水平沒有嚴格的要求。例如，在加速度計中，在其處于運動中后，腔中的低壓氣體有助于抑制運動部件的振動；這允許器件“靜止”狀態的快速恢復，使其更快地準備好進行進一步運動探測；為此，一些MEMS?的制造在其密封之前用在數千帕斯卡(Pa)量級壓力的給定氣體(例如一種惰性氣體)預先回填腔。但是，在這些情形中也必須使腔中的氣體具有恒定的壓力和化學組分，因為這些參數的變化可能改變運動部件周圍的介質的粘度，從而改變測量。?

在MEMS器件的整個壽命期間的非常高真空度或恒定氣氛的實現可通過將吸氣劑材料(其是能消除大多數非惰性氣體的材料)引入腔中來確保。通常所使用的吸氣劑材料是金屬，例如鋯、鈦或其合金；優選的是重量百分比組成為鋯80％-鈷15％-稀土5％的合金，該合金以St?787的名字由本申請人出售。MEMS器件中的吸氣劑材料的使用在例如US專利No.5,952,572/6,499,354、6,590,850、6,621,134、6,635,509和6,923,625中描述。?

MEMS用源于半導體集成電路的制造技術來制造，通常包括在玻璃、石英、陶瓷材料(例如碳化硅)或半導體材料(優選為硅)的平面支撐件上局部沉積所需材料，以及選擇性去除不同材料層部分。特別地，參考圖1在下面描述的最新一代的MEMS通常通過將兩部件焊接在一起來制造，即通常形成平面支撐件(一般為硅)的第一部件10和可由玻璃、石英、陶瓷或半導體材料制成的第二部件12，在第一部件10上設置有功能性元件11和輔助性元件(這些元件在圖中未示出)，第二部件12一般僅具有封閉器件以保護內部元件的功能。由于第二部件一般沒有功能性元件并且因此提供更多自由空間，吸氣劑材料13優選地設置在該部件上，例如在專利US6,897,551中所述。在該申請中吸氣劑材料層的沉積的優選技術是陰極沉積，通常稱為“濺射”。如公知的，在該技術中，由想要沉積的材料制成的具有大致短柱形狀的主體(稱為“靶”)和其上形成沉積的支撐件設置在密封室中；室中充滿負壓的惰性氣體，一般為氬；通過在靶(保持在陰極電位)和陽極之間施加數千伏特大小的電位差(或更低的電位差，這取決于所用的構造)，使惰性氣體離子化，且使這樣產生的離子向靶加速，由此通過撞擊來侵蝕靶；所侵蝕掉的材料沉積在包括支撐件的可用表面上；通過采用具有適當開口的掩模系統，可以限制沉積形成的支撐件區域。?作為替代，濺射可在活性條件下實施，即，對惰性氣體增加小百分比的活性氣體，例如氧氣，該活性氣體由靶所侵蝕的氣相下的粒子反應，生成由活性氣體和所述粒子反應產生的材料的沉積。一旦MEMS的操作所需全部元件已經在這兩個部件上形成，就通過包圍器件元件的線焊接兩個部件而將其接合在一起。該微器件由此被密封在封閉空間14中且被機械地和化學地保護以免外部環境的影響。?