[发明专利]具有单用阀的MEMS和操作方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机电系统（MEMS）装置或半导体装置。

背景技术

半导体基板被用于多种多样的用途。一个这样的用途是用于形成微机电系统（MEMS）装置。随着MEMS装置物理结构的增加复杂性的需要增加，已经发展了多种不同的成形过程。两种主要类别的成形过程是硅的体微加工和表面微加工。这些过程中的每种均具有独特的优点和功能。

通常，用于成形基板的过程允许在基板的平面中限定出高度复杂的形状。这些过程还能够制造移动部件。包括移动部件的一类已知构件是阀。微机加工的阀的一个示例是具有使用第一半导体晶片制造的座基底的热致动式微型阀。所述座基底包括流动通路和在前表面处围绕所述流动通路的凸式阀座结构（raised valve seat structure）。第二半导体晶片被图案化成：包括用于与凸式阀座结构对齐的中心配件（central armature），且还包括从所述中心配件延伸的一列支腿。每个支腿均具有两种金属层，且这两种金属中的每种均具有明显不同的热膨胀系数。当支腿被加热时，所述两种金属层的热膨胀上的不同使得支腿弯曲，由此使中心配件相对于流动通路移位。

在上述阀中移动部件与其他部件相互作用的情况下，需要在制造上提高精度。因此，对特定的构件而言能达到的最小尺寸随着半导体制造过程中的不确定性而变化。此外，由于制造过程对于给定的装置变得更加复杂，因此，装置的故障率增加，由此增加了装置的成本。因此，机械致动阀可能例如由于外部震动而不经意地打开。

在一些应用中，阀在装置的寿命期间必须仅操作一次。例如，被构造用于向病人提供预定剂量物质的装置可在腔室内包括存储的剂量，所述腔室通过能被打开以给用剂量的阀来密封。在传感器装置中，传感器可定位在隔离的腔室内，以便延长装置的寿命。当装置然后即可使用时，腔室向着待监测的周围环境打开。然而，为了保证单用阀在需要时能操作，与制造多次操作的阀时所需要的精度相比，制造单用阀时需要基本上相同的精度。因此，对于单用阀（即，仅打开一次且之后保持打开的阀）而言的尺寸限制、制造复杂度和费用与多用阀的尺寸限制、制造复杂度和费用不相上下。

因此，需要一种能容易地合并到MEMS装置或半导体装置中的单用阀。还需要一种与现有单用阀相比在不增加故障率的情况下允许增加的制造公差的单用阀。与其他单用阀相比，不包括相同的尺寸限制、制造复杂度和费用的单用阀将是有益的。不通过机械式移动部件操作的单用阀也是有益的。

发明内容

在一个实施例中，一种打开到空腔的通道的方法包括：提供供体部分；邻近于所述供体部分形成加热元件；形成抵靠所述供体部分的第一牺牲板块，其中，所述供体部分和所述牺牲板块是可收缩对；形成第一空腔，所述第一空腔的一部分以第一牺牲板块为界；通过加热元件产生热量；使用所产生的热量和所述供体部分由第一牺牲板块形成第一体积减小式板块；和通过形成第一体积减小式板块形成到第一空腔的通道。

在另一实施例中，一种即可使用型MEMS装置包括：硅基式供体部分；由MEMS装置中的第一边界限定的第一空腔；抵靠所述硅基式供体部分的第一硅化物形成型金属部分，所述第一硅化物形成型金属部分形成第一边界的一部分；和邻近于第一硅化物形成型金属部分的加热元件。

在又一实施例中，一种打开到空腔的通道的方法包括：提供硅供体部分；邻近于所述硅供体部分形成加热元件；形成抵靠所述硅供体部分的第一硅化物形成型金属板块；形成第一空腔，所述第一空腔的一部分以第一硅化物形成型金属板块为界；通过加热元件产生热量；使用所产生的热量和所述硅供体部分由第一硅化物形成型金属板块形成第一硅化物板块；和通过形成第一硅化物板块来形成到第一空腔的通道。

附图说明

图1示出了包括腔室的MEMS装置的侧剖视图，所述腔室被成可收缩对和加热元件形式的阀组件隔离；

图2示出了图1的装置的已经通过用牺牲材料和硅供体材料形成硅化物层来操作所述阀组件之后的局部剖视图，其中，硅化物材料的体积小于牺牲材料和硅供体材料的体积，从而形成到腔室的通道；

图3示出了包括腔室的MEMS装置的侧剖视图，所述腔室被包括可收缩对和加热元件的阀组件隔离，其中，所述腔室通过阀组件保持成真空；

图4示出了根据可用于形成图1的装置的过程提供的支撑层的侧剖视图，其中，加热元件形成在支撑层的上表面上；

图5示出了图4的装置的侧剖视图，且中间支撑层形成在加热元件和支撑层的上表面上，其中，中间支撑层是硅基的；