[发明专利]用于制造微机械结构的方法和微机械结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造微机械结构的方法和一种微机械结构。

背景技术

尽管可以应用在任意的微机械元件上，但本发明及其所基于的问题借助加速度传感器和转速传感器来解释。

DE 195 37 814 A1公开了一种用于制造微机械传感器、例如加速度传感器和转速传感器的方法。产生可运动的硅结构，其运动通过确定电容变化来定量地检测。可运动的硅结构在蚀刻步骤中产生，其中，在硅层中产生具有大长宽比的沟槽。在第二步骤中去除微机械硅功能层下面的牺牲层、例如氧化层。在后续步骤中将这样获得的可运动的硅结构密封地封闭，例如通过晶片罩，该晶片罩通过密封玻璃钎焊过程施加。根据用途而定，在通过晶片罩封闭的容积内部以所期望的或适合的压力封闭一气体氛围。

在转速传感器中一般包含非常低的压力，例如1mbar数量级。其原因是，在这些转速传感器中，部分可运动的结构被谐振地驱动。在压力很低时可以以相对较低的电压由于非常低的阻尼而简单地激励所期望的振动。

而在加速度传感器中一般不期望传感器陷入振动，这在施加相应的外部加速度时是可能的。因此这些加速度传感器在较高的压力下运行，例如在500mbar。附加地也经常使这些加速度传感器的表面设置有有机涂层，它们防止可运动的结构的粘接。

如果要制造非常小的且成本有利的转速传感器与加速度传感器的组合，可以这样实现，其方式是，在一个芯片上不仅集成转速传感器而且集成加速度传感器。两个传感器同时在一个衬底上制成。通过晶片罩使这种传感器组合在衬底水平面上封装，该晶片罩为每个芯片提供两个分开的空穴。

转速传感器和加速度传感器的空穴中所需的不同压力例如可以通过使用吸气剂实现。为此在转速传感器的空穴中局部地装入适合的吸气剂。在两个空穴中首先包围一高压力。接着通过温度调节步骤激活吸气剂，然后吸气剂将转速传感器的空穴容积泵浦或吸气到低压力。

发明内容

根据本发明，提出一种用于制造微机械结构的方法，具有以下步骤：在由第一材料制成的第一微机械功能层中形成通道；用由第二材料制成的覆盖层封闭所述沟道，以便形成具有第一端部和第二端部的被掩埋的通道；在所述覆盖层上方形成由第三材料制成的第二微机械功能层；在第二微机械功能层中结构化一微机械传感器结构和一边缘区域，其中，该边缘区域包围所述传感器结构并且定义包含所述传感器结构的内侧和背离所述传感器结构的外侧，其中，所述第一端部位于该外侧并且所述第二端部位于该内侧；在第一蚀刻步骤中在第一和第二端部上打开所述被掩埋的通道，其中，第一蚀刻介质通过结构化的第二微机械功能层引导到第一和第二端部上并且对于第一微机械功能层和对于第二微机械功能层选择性地蚀刻覆盖层；在所述边缘区域上形成一罩，由此，打开后的被掩埋的通道形成所述外侧与所述内侧之间的流体连通。

根据本发明，还提出一种微机械结构，具有：由第一材料制成的第一微机械功能层，该第一微机械功能层具有被掩埋的通道，该被掩埋的通道具有第一端部和第二端部；在第二微机械功能层中的具有封罩的微机械传感器结构，该第二微机械功能层设置在第一微机械功能层之上；在第二微机械功能层中的边缘区域，其中，该边缘区域包围所述传感器结构并且定义包含该传感器结构的内侧和背离该传感器结构的外侧；其中，该第一端部位于所述外侧，该第二端部位于所述内侧。

本发明的基本思想是，在罩的边缘区域的下面设置被掩埋的通道，使得该通道形成被封罩的容积与周围之间的流体连通。

如果要成本有利地制成传感器组合（例如转速传感器与加速度传感器），则通过按照本发明的方法能够实现，设置一具有两个空穴区域的罩式传感器（Kappensensor），首先这样安置晶片罩（Kappenwafer），使得加速度传感器的空穴在期望的低压下被气密地封闭。接着通过按照本发明的被掩埋的通道在转速传感器的空穴区域中产生期望的氛围，然后将被掩埋的通道封闭。

按照本发明的制造方法与用于加速度传感器和转速传感器或其它已知的、具有罩的微机械传感器的已知制造工艺兼容。

按照本发明的制造技术是成本有利的、简单且可靠的。

附图说明

下面借助实施例结合附图详细解释本发明的其它特征和优点。附图示出：

图1a），b），c）至图11a），b），c）用于解释按照本发明实施方式的用于制造微机械结构的方法的示意性横截面图，其中，各图a）分别示出沿着线A-A'的横剖面图，各图b）分别示出沿着线B-B'的部分剖面图，各图c）分别示出俯视图。

具体实施方式