微机械构件的制造方法和微机械构件的制作方法

文档序号:5270081阅读:245来源:国知局
专利名称:微机械构件的制造方法和微机械构件的制作方法
技术领域
本发明涉及一种用于制造微机械构件的制造方法。本发明同样涉及一种微机械构 件。本发明还涉及一种用于制造传感器装置的制造方法和一种这样的传感器装置,其中,该 传感器装置具有该微机械构件的、作为敏感元件的可移动(可调节)质量。
背景技术
加速度传感器通常构造为电容式加速度传感器。这种电容式的加速度传感器通常 包括一个设置在可移动质量上的致动器电极和一个固定地与该加速度传感器的保持结构 连接的定子电极。在电容式加速度传感器加速时,可移动质量的调节运动引起这些电极之 间的间距变化。通过对施加在这些电极之间的电压进行分析处理,可求出该加速度传感器 的加速度。
电容式加速度传感器的电极可以构造成梳形结构。作为梳形结构的变换方式,US 2008/0142914A1描述了一种具有设置在隔膜上的致动器板电极的加速度传感器。与该致动 器板电极相邻地,定子板电极固定地与加速度传感器的保持结构连接。为了在加速度传感 器加速时获得隔膜翘曲度的足够变化,一个构造为惯性质量的可移动质量被悬挂在该隔膜 上。发明内容
本发明提出一种用于制造微机械构件的制造方法,一种用于制造传感器装置的制 造方法,一种微机械构件和一种传感器装置。
这些制造方法可以简单方式以硅微系统技术执行。但是,这些制造方法的可执行 性不限于由硅衬底结构化出所述可移动质量。作为硅的替代或补充,该可移动质量和/或 框架也可以由另一衬底材料、例如金属和/或半导体材料构成。为了制造微机械构件可以 例如使用MEMS工艺化。
在一种优选实施方案中,构成至少一个贯穿所述框架且与所述至少一个接触接头 的至少一个接触面触点接通的贯穿触点(Durchkontakt)。这种贯穿触点不会影响可移动质 量的可调节性。该贯穿触点附加地保证所述至少一个接触面与所述框架的从这些电极指离 的第二侧面之间的可靠的电接触。该框架由此可以以简单的方式安装在电路板或CMOS芯 片的第二侧面上。
例如,为了构成所述至少一个贯穿触点可以构成至少一个第二沟道,其中,在第一 方向上这样地蚀刻所述至少一个第二沟道,使得所述至少一个接触面裸露和/或构成所述 至少一个第二沟道的至少一个框住所述至少一个接触面的边界面。这可简单地且成本有利 地执行。
优选地,在一个共同的蚀刻步骤中蚀刻所述至少一个第一沟道和所述至少一个第 二沟道。对于在一个共同的蚀刻步骤中蚀刻所述至少一个第一沟道和所述至少一个第二沟 道,例如应这样理解结构化一个掩膜,该掩膜的贯穿空槽对应于所述至少一个第一沟道和所述至少一个第二沟道的位置和宽度。这简化了微机械构件的制造并且降低了制造成本。
有利地,借助所述至少一个第二沟道裸露出所述至少一个接触面。接着可以在所 述至少一个第二沟道中构成绝缘侧壁和一导电芯。所述至少一个贯穿触点的制造由此可容 易地执行。
作为补充或替代,可以在所述至少一个定子板电极中构成至少一个蚀刻孔。所述 至少一个蚀刻孔使所述第二绝缘层的至少所述部分质量的去除变容易。优选地,所述至少 一个蚀刻孔可以具有在0. 05 μ m和5 μ m之间的直径。特别对于圆顶封装(Glob-Top)和凝 胶而言,这样地构成的蚀刻孔适合于密封所述微机械构件以防异物的进入。
上述的制造方法也可用于制造传感器装置。
在以上段落中描述的优点在相应的微机械构件中也得到保证。在该微机械构件 中,所述至少一个弹簧部件也可以作为配属的致动器板电极与配属的接触接头之间的导线 使用。通过弹簧部件的该多功能性可附加地减少所述的微机械构件的大小及简化其制造。
本发明能够实现具有多达在三个空间方向上可移动的质量的微机械构件。所述可 移动质量在三个空间方向上的可移动性可以例如用于实现具有三个敏感方向的传感器装 置。例如,以这种方式可实现成本有利的加速度传感器,通过该加速度传感器可借助一个唯 一的可移动质量来检测所有三个空间方向上的加速度。由于以仅一个可移动质量构成的加 速度传感器的结构空间需求比较小且质量很小,其适合于大量不同的应用可能性。
如以下详细地描述那样,所述微机械构件可以通过圆顶封装和/或借助凝胶保护 以防微粒和/或液体进入。因此不需要借助罩、例如借助硅罩保护微机械构件。除了节省 材料成本外,由此也省去了键合框架的必要性。这能够实现微机械构件的附加的结构空间 需求的和/或质量的减小。
如以上所述的那样,具有一个带有作为传感器装置的敏感元件的可移动质量的微 机械构件的传感器装置可成本有利地制造,需要的结构空间比较小并且具有比较小的质 量。因此,该传感器装置适合于很多应用可能性。尤其地,该传感器装置的分析处理装置可 以这样地设计,使得借助分析处理装置在考虑传感器参数的情况下可确定作为信息的加速 度。但是要指出,传感器装置的应用不限于加速度传感器。


本发明的其它特征和优点在下面借助附图进行说明。附图示出
图1示出用于说明制造方法的一种实施方式的流程图2A和2B示出微机械构件的第一实施方式的横截面和俯视图3示出传感器装置的一种实施方式的横截面;
图4示出微机械构件的第二实施方式的横截面;及
图5示出微机械构件的第三实施方式的横截面。
具体实施方式
图1示出用于说明制造方法的一种实施方式的流程图。
在方法步骤Sl中,至少部分地以一第一绝缘层覆盖衬底的第一侧面。在第一侧面 上至少部分地被覆盖的该衬底包括金属和/或半导体材料。该衬底例如可以是硅衬底。但是,在这里描述的方法不限于使用硅制衬底。
该第一绝缘层可以是氧化层,例如氧化硅。优选地,在方法步骤Sl中对衬底的第 一侧面进行热氧化。该第一绝缘层也起到第一消耗层的作用。通过该第一绝缘层的多功能 性简化这里描述的方法的可执行性。
在第一绝缘层中可以构造一贯穿的空槽。例如,在热氧化之后在第一绝缘层中蚀 刻出至少一个贯穿的空槽。通过在第一绝缘层中构成所述至少一个贯穿的空槽,能够以简 单的方式将微机械构件的稍后形成的部件直接地设置在衬底的第一侧面上。
在另一方法步骤S2中,将至少一个第一导电材料施加在第一绝缘层上。至少一个 致动器板电极、至少一个致动器接触接头和至少一个弹簧部件由至少所述第一导电材料构 成。在此,这些致动器板电极中的至少一个通过相应的弹簧部件与配属的致动器接触接头 连接。优选地,所述至少一个弹簧部件这样地结构化/构成,使得与其相连的致动器板电极 能以比较小的力相对于配属的致动器接触接头移动。作为第一导电材料,例如可以沉积和 结构化出参杂的半导体层和/或金属。合适的半导体材料是锗和/或硅。优选地构成一个 参杂的多晶硅层。
尤其地,在方法步骤S2中可以至少部分地以至少所述第一导电材料填充第一绝 缘层中的所述至少一个贯穿的空槽。由此能以简单方式将所述至少一个致动器接触接头直 接地布置在衬底的第一侧面上。所述至少一个致动器接触接头的这种布置的优点在下面更 加明显。
在一个后续的方法步骤S3中,以一第二绝缘层覆盖至少所述至少一个致动器板 电极、所述至少一个致动器接触接头和所述至少一个弹簧部件。该第二绝缘层也可以包括 氧化物,例如氧化硅。但是在这里所述的方法不限于使用仅仅氧化硅作为第一绝缘层和/ 或第二绝缘层的材料。第二绝缘层也具有第二消耗层的附加功能性,这简化了制造方法的 可执行性。
优选地,在一种可选的方法步骤S4中,该第一绝缘层和/或第二绝缘层被结构化 以至形成至少一个贯穿的空槽,该空槽优选裸露该衬底的第一侧面的部分表面。在所述至 少一个裸露的部分表面上可以在接下来的方法步骤中将至少一个部件构成/设置在衬底 的第一侧面上。
作为在第一绝缘层和/或第二绝缘层中构成至少一个贯穿的空槽的替代或补充, 在方法步骤S4中也可以在该第二绝缘层中形成至少一个凹槽。该方法步骤S4例如可以包 括两个蚀刻步骤。如下面要更详细地说明的那样,第二绝缘层中的所述至少一个凹槽作为 负/形状定型用于在随后构成的定子板电极上构成至少一个止挡。
接下来在方法步骤S5中将至少一个第二导电材料施加在第二绝缘层上。该第二 导电材料可以是金属和/或半导体材料,例如锗和/或硅。优选地,沉积一个参杂的第二多 晶硅层作为所述第二导电材料。由至少所述第二导电材料构成至少一个定子板电极。附加 地,由至少所述第二导电材料还可以结构化出至少一个定子接触接头,其中,每个定子接触 接头与配属的定子板电极一体地构造。所述至少一个定子接触接头优选在第一绝缘层和/ 或第二绝缘层中的至少一个贯穿的空槽中直接地布置在衬底的第一侧面上。这使在接下来 的方法步骤中将贯穿触点构成在所述至少一个定子接触接头上变容易。
在对至少所述第二导电材料进行结构化以形成所述至少一个定子板电极时,也可以敷设用于稍后的消耗层蚀刻的蚀刻入口。尤其地,可以在所述至少一个定子板电极中构 成至少一个蚀刻孔。所述至少一个蚀刻孔可以具有在0.05μπι和5μπι之间的范围中的直 径。优选地,所述至少一个定子板电极以垂直于第一侧面定向的最大厚度构成,该最大厚度 小于8 μ m、有利地小于5 μ m、尤其地小于2 μ m。这可简单地执行,其方式是在方法步骤S5 中施加在第二绝缘层上的该材料/这些材料以小于8 μ m、优选小于5 μ m、尤其地小于2 μ m 的总层厚沉积。下面会更详细地说明所述至少一个定子板电极的所述至少一个蚀刻孔在该 范围中的直径的优点和相对小的最大厚度的优点。在一种有利的实施方式中,除了第二导电材料之外还在方法步骤S5中将一不导 电材料施加在第二绝缘层上。该不导电材料例如可以是(适度地压紧的)富硅氮化物层。 优选地,该第二导电材料,例如参杂的第二多晶硅层,在这种情况下这样地结构化/沉积, 使得第二导电材料仅仅用于形成第一侧面上的所述至少一个定子板电极的电极面、所述至 少一个定子接触接头在第一侧面上的接触面和/或形成至少一个使一个接触面与一个配 属的电极面连接的导电层。尤其地,可以以所述不导电材料填充该第二绝缘层中的所述至 少一个凹槽。由此可以在所述至少一个定子板电极上以简单方式构造至少一个由不导电材料 制成的止挡。这种止挡可以阻止在微机械构件稍后的运行中在所述至少一个致动器板电极 与所述至少一个定子板电极之间的粘合或粘附。尤其地,由于这些止挡的绝缘特性,阻止了 这些电极之间的电流。由此这些止挡也有助于抑制这些电极的焊接。在一个可选的方法步骤S6中,可以在衬底的一个与第一侧面相对的第二侧面上 构成一个外部触点。为此可以将适合于电触点接通的材料、例如金属和/或参杂的半导体 材料沉积在第二侧面上并且进行结构化。该方法步骤S6也可以在方法步骤Sl至S5之前 或在方法步骤Sl至S5之间执行。在方法步骤S7中,在衬底中构成至少一个第一沟道。借助所述至少一个第一沟道 从该衬底中结构化出稍后构成的微机械构件的一个可移动质量(惯性质量)和该微机械构 件的保持结构的一个至少部分地包围该可移动质量的框架。在此,所述可移动质量通过所 述至少一个弹簧部件与/保持与该保持结构连接,使得该可移动质量可相对于保持结构移 动。为了适当地结构化出所述可移动质量和保持结构,在从衬底的第二侧面至第一侧面的 第一方向上进行蚀刻。这也可以称为背面蚀刻。一种合适的蚀刻工艺例如是深反应离子蚀 刻(Deep Reactive Ion Etching,DRIE)。优选地,在方法步骤S8中还构成至少一个第二沟道,其在从第二侧面至第一侧面 的第一方向上贯穿该衬底地构成。进行所述至少一个第二沟道的蚀刻以构成至少一个贯 穿触点,一个定子接触接头或一个致动器接触接头可通过所述至少一个贯穿触点在第一侧 面上触点接通。所述至少一个第一沟道和所述至少一个第二沟道的构成可以在一个(共同 的)蚀刻步骤中、例如在DRIE蚀刻步骤中在使用仅一个掩膜的情况下执行。该掩膜的结构 化可以相应于所述至少一个第一沟道和所述至少一个第二沟道的位置和宽度。方法步骤 S8和S9由此可以同时地执行。这样的制造方法可比较简单地且成本有利地执行。作为替 代,可以在构成所述至少一个第一沟道之前或之后在另一个蚀刻步骤中进行所述至少一个 第二沟道的构成。下面描述用于构成两种不同结构的贯穿触点的措施。
在第一措施中,这样地贯穿衬底蚀刻出所述至少一个第二沟道,使得所述至少一 个致动器接触接头和/或定子接触接头的至少一个与衬底第一侧面触点接通的接触面被 所述至少一个第二沟道的至少一个底部/边界面框住。在这种情况下,被所述至少一个第 二沟道包围的由衬底材料制成的区域本身作为贯穿触点使用。为了保证通过所述至少一个 第二沟道与环绕的框架足够电绝缘的所述贯穿触点的良好导电性,在方法步骤S7之前或 之后可以对衬底材料制成的区域进行参杂。同样可以用绝缘材料填充所述至少一个第二沟 道,以改善电绝缘。然而,所述至少一个贯穿触点的构成也可以限于在该段落中描述的所述 至少一个第二沟道的蚀刻。在第二措施中,这样地构成所述至少一个第二沟道,使得所述至少一个稍后的接 触面裸露。在这种情况下,为了构成所述至少一个导电触点,在另一方法步骤S9中以一绝 缘材料覆盖所述至少一个第二沟道的至少侧壁。接下来可以在方法步骤SlO中在以所述绝 缘材料覆盖至少所述侧壁之后以第三导电材料、例如金属和/或参杂的半导体材料填充所 述至少一个第二沟道。该方法步骤S9和SlO提供了用于构成具有导电芯和绝缘侧壁的导 电触点的可简单执行的可能性。在方法步骤S7至SlO之前、期间或之后,在方法步骤Sll中去除所述第二绝缘层 的至少一个位于所述至少一个致动器板电极与所述至少一个定子板电极之间的部分质量。 在此,在从衬底的第一侧面至第二侧面的第二方向上进行蚀刻。在方法步骤Sll中也可以 通过消耗层蚀刻去除第一绝缘层和/或第二绝缘层的其它区域。一旦这两个绝缘层的至少 一个包括氧化物、例如氧化硅,则方法步骤Sll可以包含HF气相蚀刻。因此,该方法步骤 Sll可容易地执行,而不会损害这些电极及与这些电极连接的部件。尤其地,在所述至少一 个定子板电极中构成的至少一个蚀刻孔可以使蚀刻的可执行变容易。在所述至少一个定子 板电极的最大厚度低于8 μ m、有利地低于5 μ m、尤其地低于2 μ m时,所述至少一个蚀刻孔 的在0. 05 μ m和5 μ m之间的范围中的直径已经足够了。在方法步骤S7和Sll中构成一空穴,由衬底结构化出来的可移动质量可偏移地布 置在该空穴中。在所述至少一个弹簧部件的适当构造中,尤其保证了可移动质量在所有三 个空间方向上的可调节性。具有这样的可自由移动的质量的微机械构件的优点借助其它图 进行说明。在另一可选的方法步骤S12中,可以将借助方法步骤Sl至Sll制成的所述微 机械构件设置在一个接触板上。该接触板例如可以是电路板或互补金属氧化物半导体 (Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS-Chip),微机械构件直接地安装在该接 触板上。为了设置在接触板上的微机械构件的机械的和/或电的触点接通,可以使用隔离 件、尤其是导电的隔离件(焊盘技术)。该接触板可以附加地具有至少一个键合连接。可选地,在方法步骤S13中也可以借助封闭层空气密封地封闭用于执行方法步骤 Sll的消耗层蚀刻的蚀刻入口,例如所述至少一个蚀刻孔。作为封闭层可以施加例如PECVD %\kM ( ^ι^ Φ Ι^Ι ^'^^^ 'Λ Κ plasma enhanced chemical vapour deposition)。 借助该封闭层可以阻止在微机械构件的稍后运行中异物的进入。尤其地,具有在0.05 μ m 和5 μ m之间范围中的直径的蚀刻入口起到有利的作用,因为由于蚀刻入口的直径很小抑 制了该封闭层的材料的挤入。该封闭层可以例如具有在1至5μπι之间的范围中的层厚。作 为替代,可以用圆顶封装体(Glob-Top)和/或凝胶包封该微机械构件。在这种封装中,该微机械构件被保护以可靠地防异物进入。这种封装附加地保证微机械构件在接触板上的良 好保持。在该封装中,直径在0. 05 μ m和5 μ m之间的范围中的小蚀刻入口也阻止了材料的 进入。在以上段落中描述的制造方法的另一扩展构型中,还可以沉积用于晶片翘曲度最 小化的其它层。除了上述材料之外,在衬底与第一绝缘层之间可以形成例如一个结构化的、 高张紧的氮化物。以这种方式可以补偿第一绝缘层的应力。作为高张紧的氮化物的替代或 补充,也可以在衬底的第二侧面上施加一压紧的氧化物。作为替代或补充,在该扩展构型中对这些电极的半导体区域进行二极管式参杂。 例如,以第一导电型离子对所述至少一个致动器板电极进行参杂,而以不同于所述第一导 电型离子的第二导电型离子对所述至少一个定子板电极进行参杂。对这些电极的二极管式 参杂附加地有助于阻止这些电极之间的电流,由此阻止这些电极的焊接。图2A和2B示出微机械构件的第一实施方式的横截面和俯视图。在图2A和2B中示意性示出的微机械构件包括一个可移动质量(惯性质量)10,它 可相对于微机械构件的保持结构移动。该可移动质量10由衬底材料(例如硅)构成。在 该可移动质量10的第一侧面11设有至少一个致动器板电极12。第一绝缘层14的至少部 分区域位于所述至少一个致动器板电极12与所述可移动质量10之间。与所述至少一个致动器板电极12相邻地,至少一个定子板电极16固定地与微机 械构件的保持结构连接。优选地,四个定子板电极16与所述至少一个致动器板电极12相 邻地设置,或者四个致动器板电极12与所述至少一个定子板电极16相邻地设置。在这种 情况下,通过对施加在这些电极12和16之间的电压的分析处理,或者通过对由这些电极12 和16构成的电容器的电容量的分析处理,可检测所述可移动质量10在所有三个空间方向 上的运动。在微机械构件的一种有利实施方式中,所述至少一个定子板电极16可以具有至 少一个蚀刻孔18。所述至少一个定子板电极16的具有至少一个蚀刻孔18的构造使在这 里所描述的微机械构件的制造变容易。优选地,所述至少一个蚀刻孔18具有在0. 05 μ m和 5μπι之间的范围中的直径。所述至少一个蚀刻孔18的这种构造阻挡了密封材料的挤入。除了构成至少电极表面20的导电材料之外,所述至少一个定子板电极16还可以 包括另一种材料。优选地,仅有所述电极表面20和导线层22由导电材料、例如掺杂的多晶 硅构成,导线层与电极表面20触点接通。所述至少一个定子板电极16的另一个组成部分、 尤其是一个外部支架24可以由绝缘材料构成。这使具有垂直于第一侧面11的比较小的 最大宽度的所述至少一个定子板电极16的制造变容易,该最大宽度低于8 μ m、有利地低于 5 μ m、尤其低于3 μ m。优选地,在所述至少一个定子板电极16的指向所述至少一个致动器板电极12的 一侧构造有至少一个止挡26。借助这样的止挡26可以阻止这些电极12和16的粘合或粘 附。尤其地,这些止挡26可以由所述外部支架24的绝缘材料构成。以这种方式即便在这 些电极12和16发生止挡中也使这些电极12和16之间的电流中断。因此,阻止了相互触 碰的电极12和16的焊接。所述至少一个定子板电极16至少通过导线层22与配属的至少一个定子接触接头 28连接。所述至少一个定子接触接头28优选直接地设置在所述保持结构的框架30上。所述至少一个致动器板电极12也通过至少一个弹簧部件32与配属的至少一个致动器接触接 头34连接,所述至少一个致动器接触接头34优选直接地固定在所述框架上。所述至少一 个定子接触接头28和所述至少一个致动器接触接头34优选被所述外部支架24的绝缘材 料覆盖。这改善了外部支架24的多功能性。为了附加地中断这些电极12和16之间的电 流,所述致动器接触接头34的和/或所述致动器板电极12的部分区域也可以被一个第二 绝缘层36包围,该第二绝缘层36的平均厚度限定了这些电极12和16的电极面的平均距 罔。所述保持结构的框架30由该可移动质量10的衬底材料构成。该框架30借助至 少一个第一沟道38从该可移动质量10分开。因此,在微机械构件的制造中,所述可移动质 量10可以通过由衬底材料结构化出来的方式设置在框架30内部的优选位置中。省去了所 述可移动质量10在微机械构件中的费劲的校正/固定。在这里,第一沟道38至少从所述 可移动质量10的和框架30的从电极12和16指离的第二侧面39向着第一侧面11延伸。所述可移动质量10通过所述至少一个弹簧部件32与所述保持结构连接。这些致 动器板电极12中的至少一个致动器板电极、配属的致动器接触接头34和设置在它们之间 的弹簧部件32 —体地构造。部件12、23和34的这种构造使微机械构件的制造变容易。在图2A和2B的实施方式中,所述微机械构件对于每个接触接头28和34具有一 个贯穿触点40,该贯穿触点从第二侧面39穿过该框架30与配属的接触接头28和34的接 触面42触点接通。接触面应理解为各个接触接头28或34的与框架30的第一侧面11触 碰的面。优选地,这些贯穿触点40中的至少一个借助第二沟道44从框架30结构化出来。 与配属的接触接头28或34相邻地,该第二沟道44具有一个限界面46/底面,该限界面46/ 底面框住配属的接触接头28或34的接触面42。为了改善导电的触点40的导电性,由第二 沟道框住的衬底材料被参杂。这样的贯穿触点40允许成本有利地且以简单方式制造。在 从该接触面42指离的端部上可以构造一个由导电材料制成的外部触点。在以上段落中描述的微机械构件例如可借助根据图1描述的制造方法简单地且 成本有利地制造。对于该微机械构件的应用可能性在下面说明。图3示出传感器装置的一种实施方式的横截面。示意性示出的传感器装置包括以上所述的、具有部件10至48的微机械构件。该微 机械构件通过构造为导电隔离件的外部触点48与接触板60连接。优选地,该外部触点48 除了机械固定之外也能够实现微机械构件与接触板60之间的电触点接通。该接触板60例 如可以是电路板或互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS-Chip)。在所示的实施方式中,接触板60通过键合线连接62与分析处理装置连接。该分析 处理装置优选这样地设计,使得借助分析处理装置可求出关于施加在所述至少一个定子板 电极16与所述至少一个致动器板电极12之间的电压信号的或关于至少一个由电极12和 16构成的电容器的电容量的传感器参数。优选地,该分析处理装置附加地设计用于在考虑 所求出的传感器参数的情况下确定关于所述可移动质量相对于所述保持结构的调节运动 的信息。在一种优选的实施方式中,该分析处理装置这样地设计,使得在考虑所求出的传感 器参数的情况下借助该分析处理装置可作为信息确定传感器装置的加速度。由于可移动质 量10相对于保持结构的良好可调节性,可以确定尤其在所有三个空间方向方面的加速度。但是在这里指出,该传感器装置并限于作为加速度传感器的实施方式。为了在传感器装置的运行中保护微机械构件以免异物进入,以密封材料64包封 该微机械构件。合适的密封材料例如可以包括圆顶封装体或凝胶。图4示出微机械构件的第二实施方式的横截面。示意性示出的微机械构件具有已经描述的部件10至40。与图2A和2B的微机械 构件不同的是,图4的微机械构件的这些贯穿触点40各具有一个导电芯70和绝缘侧壁72。 这些由绝缘材料制成的侧壁72优选这样地构造,使得它们覆盖导电芯20的指向框架30的 边界面。即便贯穿触点40具有导电芯70和绝缘侧壁72,也实现了接触接头28或34与框 架30的第二侧面39的电连接。这样构造的贯穿触点40允许借助上述的方法步骤以简单 方式且成本有利地制造。必要时,使用电镀来填满导电的触点40/构成导电芯70。作为导 电芯70也可以使用充填物(Refill),其减小导电触点40的电阻。图5示出微机械构件的第三实施方式的横截面。在图5中示出的微机械构件除了穿过框架30的贯穿触点之外具有以上实施方式 的所有部件。与所述至少一个定子板电极的外侧相邻地构造铝垫(Alupad)SO来代替贯穿 触点,该铝垫与接触接头触点接通。为了铝垫80与配属的致动器接触接头34之间的电接 触,一个另外的导电层82可以伸入到第二绝缘层36中的空槽内。因此,在这里所述的微机 械构件也可以通过经典的焊盘技术制造。在根据图2A、2B、4和5描述的微机械构件的扩展构型中,电极12和16的半导体 区域可以被二极管式地参杂。所述至少一个致动器板电极12例如可以具有ρ型参杂。在 这种情况下,η型参杂对于所述至少一个定子板电极16是有利的。相应地,在所述至少一 个致动器板电极12具有η型参杂的情况下,所述至少一个定子板电极16可以具有ρ型参 杂。在这两种情况下,电极12和16在发生触碰时构成一个二极管,在该二极管中充电电压 这样地极化,使得该二极管被转换到它的阻断方向(Speerrichtimg)上。由于电极12和16 之间的电流中断,阻止了电极12和16的焊接。电极12和16的半导体区域例如可以借助 外延聚合技术(Epi-Poly-Prozess)形成。
权利要求
1.用于制造微机械构件的制造方法,具有以下步骤以第一绝缘层(14)至少部分地覆盖衬底的第一侧面(11) (Si);将至少一个第一导电材料施加在所述第一绝缘层(14)上,由至少所述第一导电材料 构成至少一个致动器板电极(12)、至少一个接触接头(34)和至少一个弹簧部件(32),其 中,这些致动器板电极(1 中的各一个与配属的接触接头(34)通过配属的弹簧部件(32) 连接(S2);以第二绝缘层(36)覆盖至少所述至少一个致动器板电极(12)、所述至少一个接触接 头(34)和所述至少一个弹簧部件(3 (S3);将至少一个第二导电材料施加在所述第二绝缘层(36)上,由至少所述第二导电材料 构成至少一个定子板电极(16) (S5);在所述衬底中构成至少一个第一沟道(38),其中,借助所述至少一个第一沟道(38)从 所述衬底结构化一个可移动质量(10)和保持结构的至少部分地包围所述可移动质量(10) 的框架(30),所述可移动质量(10)通过所述至少一个弹簧部件(3 与所述保持结构连接, 其中,在从所述衬底的与所述第一侧面(11)相对的第二侧面(39)至所述第一侧面(11)的 第一方向上进行蚀刻(S7);和去除所述第二绝缘层(36)的至少一个位于所述至少一个致动器板电极(12)与所述至 少一个定子板电极(16)之间的部分质量,其中,在与所述第一方向相反指向的第二方向上 进行蚀刻(Sll)。
2.根据权利要求1的制造方法,其特征在于,构成至少一个贯穿所述框架(30)且与所 述至少一个接触接头(34)的至少一个接触面02)触点接通的贯穿触点GO) (S8至S10)。
3.根据权利要求2的制造方法,其特征在于,为了构成所述至少一个贯穿触点00)而 构成至少一个第二沟道G4) (S8),在所述第一方向上这样地蚀刻所述至少一个第二沟道 (44),使得所述至少一个接触面02)裸露和/或构成所述至少一个第二沟道G4)的至少 一个框住所述至少一个接触面0 的边界面G6)。
4.根据权利要求3的制造方法,其特征在于,在一共同的蚀刻步骤中构成所述至少一 个第一沟道(38)和所述至少一个第二沟道G4)。
5.根据权利要求3或4的制造方法,其特征在于,借助所述至少一个第二沟道04)裸 露所述至少一个接触面(42),在所述至少一个第二沟道04)中构成绝缘侧壁(7 和导电 芯(70)(步骤S9和S10)。
6.根据以上权利要求之一的制造方法,其特征在于,在所述至少一个定子板电极(16) 中构成至少一个蚀刻孔(18)。
7.用于制造传感器装置的制造方法,具有以下步骤按照根据以上权利要求之一的方法构成一个具有可移动质量(10)的微机械构件,所 述可移动质量作为所述传感器装置的敏感元件;和构成分析处理装置,它被这样地设计,使得在所述传感器装置的运行中借助该分析处 理装置检测关于施加在所述至少一个定子板电极(16)与所述至少一个致动器板电极(12) 之间的电压信号的传感器参数,在考虑所述传感器参数的情况下确定关于所述可移动质量 (10)相对于所述保持结构的调节运动的信息。
8.微机械构件,具有由衬底材料制成的可移动质量(10),它设有至少一个致动器板电极(1 和一个在所 述可移动质量(10)与所述至少一个致动器板电极(1 之间的第一绝缘层(14);保持结构,它设有至少部分地包围所述可移动质量(10)的框架(30)、所述至少一个致 动器板电极(1 的至少一个接触接头(34)和至少一个定子板电极(16);和至少一个弹簧部件(32),所述可移动质量(10)通过所述至少一个弹簧部件与所述保 持结构连接,其中,这些致动器板电极(1 的各一个与配属的接触接头(34)通过配属的弹 簧部件(3 连接;其特征在于,所述保持结构的框架(30)由所述可移动质量(10)的衬底材料构成;和这些致动器板电极(1 中的各一个与配属的接触接头(34)和与配属的弹簧部件(32) 一体地构成。
9.根据权利要求8的微机械构件,其特征在于,所述微机械构件包括至少一个贯穿所 述框架(30)的贯穿触点(40),所述至少一个贯穿触点与所述至少一个接触接头(34)的至 少一个接触面G2)触点接通。
10.根据权利要求9的微机械构件,其特征在于,所述至少一个贯穿触点00)包括导电 芯(70)和绝缘侧壁(72)。
11.根据权利要求9或10的微机械构件,其特征在于,所述至少一个贯穿触点(10)借 助具有至少一个边界面G6)的至少一个沟道04)由所述框架(30)结构化出来,所述至少 一个边界面框住所述至少一个接触接头(34)的所述至少一个接触面G2)。
12.根据权利要求8至11之一的微机械构件,其特征在于,所述至少一个定子板电极 (16)具有至少一个蚀刻孔(18)。
13.传感器装置,具有根据权利要求8至12之一的具有可移动质量(10)的微机械构件,所述可移动质量作 为所述传感器的敏感元件;和分析处理装置,它被这样地设计,使得借助该分析处理装置可检测关于施加在所述至 少一个定子板电极(16)与所述至少一个致动器板电极(1 之间的电压信号的传感器参数 并且在考虑所述传感器参数的情况下可确定关于所述可移动质量(10)相对于所述保持结 构的调节运动的信息。
14.根据权利要求13的传感器装置,其特征在于,所述分析处理装置被这样地设计,使 得借助所述分析处理装置在考虑所述传感器参数的情况下作为信息可确定加速度。
全文摘要
本发明涉及用于制造微机械构件的制造方法,包括以第一绝缘层(14)至少部分地覆盖衬底的第一侧面(11),由至少一个第一导电材料构成至少一个致动器板电极(12)、至少一个接触接头(34)和至少一个弹簧部件(32),以第二绝缘层(36)覆盖至少所述至少一个致动器板电极(12)、至少一个接触接头(34)和至少一个弹簧部件(32),由至少一个第二导电材料构成至少一个定子接触接头(16),在衬底中构成至少一个第一沟道(38)来形成可移动质量(10)和保持结构的一框架(30),其中,在第一方向上蚀刻,和去除第二绝缘层(36)的至少一个位于至少一个致动器板电极(12)与至少一个定子板电极(16)之间的部分质量,其中,在第二方向上蚀刻。本发明还涉及微机械构件。
文档编号B81B3/00GK102030307SQ20101051098
公开日2011年4月27日 申请日期2010年10月8日 优先权日2009年10月7日
发明者A·赫希斯特, S·魏斯 申请人:罗伯特·博世有限公司
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