[發(fā)明專利]用于制造微機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法和微機(jī)械結(jié)構(gòu)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210291267.1
• 申請(qǐng)日: 2012-08-15
• 公開（公告）號(hào): CN102951601B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·克拉森;J·萊茵穆特;S·京特;P·布斯蒂安-托多羅娃
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 羅伯特·博世有限公司
• 主分類號(hào): B81C1/00
• 分類號(hào): B81C1/00;B81B7/00;G01P15/08;G01C19/56
• 代理公司: 永新專利商標(biāo)代理有限公司72002
• 代理人: 侯鳴慧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于制造微機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法和一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

盡管可以應(yīng)用在任意的微機(jī)械元件上，但本發(fā)明及其所基于的問題借助加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器來解釋。

DE?195?37?814?A1公開了一種用于制造微機(jī)械傳感器、例如加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器的方法。產(chǎn)生可運(yùn)動(dòng)的硅結(jié)構(gòu)，其運(yùn)動(dòng)通過確定電容變化來定量地檢測(cè)。可運(yùn)動(dòng)的硅結(jié)構(gòu)在蝕刻步驟中產(chǎn)生，其中，在硅層中產(chǎn)生具有大長(zhǎng)寬比的溝槽。在第二步驟中去除微機(jī)械硅功能層下面的犧牲層、例如氧化層。在后續(xù)步驟中將這樣獲得的可運(yùn)動(dòng)的硅結(jié)構(gòu)密封地封閉，例如通過晶片罩，該晶片罩通過密封玻璃釬焊過程施加。根據(jù)用途而定，在通過晶片罩封閉的容積內(nèi)部以所期望的或適合的壓力封閉一氣體氛圍。

在轉(zhuǎn)速傳感器中一般包含非常低的壓力，例如1mbar數(shù)量級(jí)。其原因是，在這些轉(zhuǎn)速傳感器中，部分可運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)被諧振地驅(qū)動(dòng)。在壓力很低時(shí)可以以相對(duì)較低的電壓由于非常低的阻尼而簡(jiǎn)單地激勵(lì)所期望的振動(dòng)。

而在加速度傳感器中一般不期望傳感器陷入振動(dòng)，這在施加相應(yīng)的外部加速度時(shí)是可能的。因此這些加速度傳感器在較高的壓力下運(yùn)行，例如在500mbar。附加地也經(jīng)常使這些加速度傳感器的表面設(shè)置有有機(jī)涂層，它們防止可運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)的粘接。

如果要制造非常小的且成本有利的轉(zhuǎn)速傳感器與加速度傳感器的組合，可以這樣實(shí)現(xiàn)，其方式是，在一個(gè)芯片上不僅集成轉(zhuǎn)速傳感器而且集成加速度傳感器。兩個(gè)傳感器同時(shí)在一個(gè)襯底上制成。通過晶片罩使這種傳感器組合在襯底水平面上封裝，該晶片罩為每個(gè)芯片提供兩個(gè)分開的空穴。

轉(zhuǎn)速傳感器和加速度傳感器的空穴中所需的不同壓力例如可以通過使用吸氣劑實(shí)現(xiàn)。為此在轉(zhuǎn)速傳感器的空穴中局部地裝入適合的吸氣劑。在兩個(gè)空穴中首先包圍一高壓力。接著通過溫度調(diào)節(jié)步驟激活吸氣劑，然后吸氣劑將轉(zhuǎn)速傳感器的空穴容積泵浦或吸氣到低壓力。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提出一種用于制造微機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法，具有以下步驟：在由第一材料制成的第一微機(jī)械功能層中形成通道；用由第二材料制成的覆蓋層封閉所述溝道，以便形成具有第一端部和第二端部的被掩埋的通道；在所述覆蓋層上方形成由第三材料制成的第二微機(jī)械功能層；在第二微機(jī)械功能層中結(jié)構(gòu)化一微機(jī)械傳感器結(jié)構(gòu)和一邊緣區(qū)域，其中，該邊緣區(qū)域包圍所述傳感器結(jié)構(gòu)并且定義包含所述傳感器結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)和背離所述傳感器結(jié)構(gòu)的外側(cè)，其中，所述第一端部位于該外側(cè)并且所述第二端部位于該內(nèi)側(cè)；在第一蝕刻步驟中在第一和第二端部上打開所述被掩埋的通道，其中，第一蝕刻介質(zhì)通過結(jié)構(gòu)化的第二微機(jī)械功能層引導(dǎo)到第一和第二端部上并且對(duì)于第一微機(jī)械功能層和對(duì)于第二微機(jī)械功能層選擇性地蝕刻覆蓋層；在所述邊緣區(qū)域上形成一罩，由此，打開后的被掩埋的通道形成所述外側(cè)與所述內(nèi)側(cè)之間的流體連通。

根據(jù)本發(fā)明，還提出一種微機(jī)械結(jié)構(gòu)，具有：由第一材料制成的第一微機(jī)械功能層，該第一微機(jī)械功能層具有被掩埋的通道，該被掩埋的通道具有第一端部和第二端部；在第二微機(jī)械功能層中的具有封罩的微機(jī)械傳感器結(jié)構(gòu)，該第二微機(jī)械功能層設(shè)置在第一微機(jī)械功能層之上；在第二微機(jī)械功能層中的邊緣區(qū)域，其中，該邊緣區(qū)域包圍所述傳感器結(jié)構(gòu)并且定義包含該傳感器結(jié)構(gòu)的內(nèi)側(cè)和背離該傳感器結(jié)構(gòu)的外側(cè)；其中，該第一端部位于所述外側(cè)，該第二端部位于所述內(nèi)側(cè)。

本發(fā)明的基本思想是，在罩的邊緣區(qū)域的下面設(shè)置被掩埋的通道，使得該通道形成被封罩的容積與周圍之間的流體連通。

如果要成本有利地制成傳感器組合（例如轉(zhuǎn)速傳感器與加速度傳感器），則通過按照本發(fā)明的方法能夠?qū)崿F(xiàn)，設(shè)置一具有兩個(gè)空穴區(qū)域的罩式傳感器（Kappensensor），首先這樣安置晶片罩（Kappenwafer），使得加速度傳感器的空穴在期望的低壓下被氣密地封閉。接著通過按照本發(fā)明的被掩埋的通道在轉(zhuǎn)速傳感器的空穴區(qū)域中產(chǎn)生期望的氛圍，然后將被掩埋的通道封閉。

按照本發(fā)明的制造方法與用于加速度傳感器和轉(zhuǎn)速傳感器或其它已知的、具有罩的微機(jī)械傳感器的已知制造工藝兼容。

按照本發(fā)明的制造技術(shù)是成本有利的、簡(jiǎn)單且可靠的。

附圖說明

下面借助實(shí)施例結(jié)合附圖詳細(xì)解釋本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點(diǎn)。附圖示出：

圖1a），b），c）至圖11a），b），c）用于解釋按照本發(fā)明實(shí)施方式的用于制造微機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法的示意性橫截面圖，其中，各圖a）分別示出沿著線A-A'的橫剖面圖，各圖b）分別示出沿著線B-B'的部分剖面圖，各圖c）分別示出俯視圖。

具體實(shí)施方式