[发明专利]用于微机械系统的制造方法和微机械系统

说明书

本发明提出一种用于微机械系统的制造方法和微机械系统。包括以下步骤：将第一微机械功能层施加在衬底上；在第一各向异性的蚀刻步骤中在第一微机械功能层的第一区域中构造多个二维布置的、彼此间隔开的、长形的蚀刻沟，其中，蚀刻沟在一个或两个纵向端部处通过中断区域与相邻的蚀刻沟间隔开，直至小于第一微机械功能层的厚度的第一蚀刻深度；并且在随后的各向同性的蚀刻步骤中将蚀刻沟扩展直至大于第一蚀刻深度并且小于第一微机械功能层的厚度的第二蚀刻深度，其中，蚀刻沟在第一微机械功能层的内部扩开并且下部蚀刻出中断区域，使得相邻的蚀刻沟在第一微机械功能层的内部在中断区域下方相互连接，其中，中断区域保持在第一微机械功能层的上侧上。

技术领域

本发明涉及一种用于微机械系统的制造方法和微机械系统。

背景技术

虽然可以应用于任意的微机械系统，但本发明和本发明所基于的背景关于以硅技术制造的微机械压力传感器阐释。

DE 10 2011 080 978 A1公开一种用于制造微机械结构的方法，通过所述方法可以使MEMS功能层的形貌自由结构化。该方法典型地用于使多个MEMS功能层彼此相叠地布置。在此，在移除MEMS功能层的区域中在过程进行中产生空腔。这些空腔可以有意地用于，例如作为蚀刻通道局部地加速经常在MEMS工艺中使用的牺牲层蚀刻并且由此以受控的方式局部地改变下部蚀刻。

在其中例如可以使用这些蚀刻通道并且对于构件的功能而言也需要这些蚀刻通道的方法是电容式压力传感器。

图8a)、8b)示出呈电容式微机械压力传感器的形式的微机械系统的示例，以用于阐释本发明基于的问题。

在图8a)中，附图标记S表明衬底、例如硅衬底，在该衬底上施加有第一绝缘层I1和位于该第一绝缘层上方的第二绝缘层I2。第一绝缘层I1例如由二氧化硅制成，并且第二绝缘层I2由氮化硅制成。

例如由多晶硅制造的薄的印制导线层L施加在第二绝缘层I2上并且所述印制导线层这样结构化，使得所述印制导线层构造第一电极E1。

在印制导线层L上方施加由多晶硅制造的第一微机械功能层F1和由多晶硅制造的第二微机械功能层F2并且结构化。尤其地，从第二微机械功能层F2结构化出膜片区域M，该膜片区域跨越腔K。

在膜片的下侧上存在功能元件1，该功能元件从第一微机械功能层F1结构化出来。该功能元件1一方面作为用于膜片M的加固元件使用，并且另一方面作为用于电极E1的第二电极E2或对应电极使用并且在其功能方面在制造过程中还用于加速在要移除牺牲层的区域中的牺牲层蚀刻。尤其地，这些(未示出的)牺牲层位于第一电极E1和第二电极E2之间的区域中。

为了加速牺牲层蚀刻过程，在功能元件1的下侧上设置有蚀刻通道，所述蚀刻通道平行于绘图平面地沿一方向彼此平行地走向。

就此而言，图8a)示出加固区域的剖面，并且图8b)示出蚀刻通道的剖面。因此，加固区域可以仅仅引起在一个方向上的加固，但不引起与该方向垂直的方向上的加固。此外不能够使经过功能元件1走向的蚀刻通道相互连接，否则会损害加固特性。

发明内容

本发明实现一种用于微机械系统的制造方法和一种微机械系统。

本发明基于的思想在于，通过至少两阶的蚀刻方法实现蚀刻沟结构，在该蚀刻沟结构中所有的蚀刻沟在流体方面相互连接，其中，二维的机械加固通过蚀刻沟的、由微机械功能层制造的桥形的中断区域实现。这种蚀刻沟结构尤其能够通过第一各向异性的蚀刻步骤和随后的各向同性的蚀刻步骤的组合实现，其中，各向同性的蚀刻步骤引起中断区域的下部蚀刻，使得在下部蚀刻区域中蚀刻沟在微机械功能层的内部相互连接，其中，机械稳定的中断区域保持在微机械功能层的上侧上。根据本发明的制造方法也可以针对较厚的功能层缩放(skalieren)并且在功能层的厚度方面不承受限制。