用于微机械构件的吸气装置的制作方法

本发明涉及一种用于微机械构件的吸气装置。本发明还涉及一种用于制造用于微机械构件的吸气装置的方法。

背景技术：

mems(英文：microelectromechanicalsystems，微机电系统)转速传感器要求机械mems元件的高机械性能。所述性能基本上通过mems空腔的内压限定。通过剩余气体和机械振动器结构之间的摩擦持续地从系统中抽走能量，由此限制了机械系统中的最大性能。

为了设定低的内压(即传感器的高性能)，传感器晶片和罩晶片在期望的内压下键合在一室中。这个方法提供了设定大于约1mbar的内压的可能性。剩余压力和表面的析出气体限制了可达到的最小压力。

在公知的方法中，内压可以借助于在转速传感器的罩中平面地施加的、被化学激活的膏状吸气材料降低。这个方法被使用，以便在组合mems系统(具有两个分开的空腔，例如转速传感器和加速度传感器)中提供用于转速传感器的低压并且同时提供用于加速度传感器的较高压力。传感器晶片和罩晶片在达到加速度传感器的目标压力的情况下键合。以这种方式设定用于加速度传感器所需要的内压。然后在罩晶片中的吸气材料束缚住在转速传感器中的剩余气体。由此可以将在转速传感器中的必要的内压降低到大约1mbar。

此外，公知宏观构造的真空设备，在该真空设备中使用具有金属吸气材料(例如钛)的吸气泵，其中，通过吸气材料的蒸发将剩余气体吸走，并且由此产生真空。

技术实现要素：

本发明的任务是，提供一种用于微机械构件的改进的吸气装置。

根据第一方面，通过一种用于微机械构件的吸气装置解决所述任务，所述吸气装置具有：

-金属的吸气结构，该吸气结构在微机械构件的空腔中布置；

-其中，吸气结构可以借助于限定的电流加热，其中，吸气结构的材料可限定地蒸发。

根据第二方面，通过一种用于制造用于微机械构件的吸气装置的方法解决，所述方法具有以下步骤：

-提供一种金属吸气结构，该吸气结构可借助于限定地电流操控，其中，吸气结构可通过借助于限定电流的操控而限定地蒸发；并且

-将金属吸气结构布置在微机械构件的空腔中。

用于微机械构件的吸气装置的优选实施方式是从属权利要求的主题。

吸气装置的有利扩展方案的特征在于，吸气结构在微机械构件的空腔中悬置地布置。以这种方式，吸气结构可以在蒸发时将吸气材料非常好地释放到空腔中的周围环境上。

吸气装置的另一有利扩展方案的特征在于，吸气结构在微机械构件的空腔中布置在支承结构上。由此有利地改善吸气结构的机械稳定性，这使得微机械构件的长运行时间成为可能。

吸气装置的另一有利扩展方案的特征在于，微机械构件的支承结构是硅结构。由此可以有利地使用已存在的微机械构件的材料用于吸气结构的支承元件。由此有利地简化吸气装置的机械构造。

吸气装置的另一有利扩展方案设置为，吸气结构是绝热的。由此可以更快地加热吸气结构并且以更少的电能消耗来实施。此外，以这种方式能够有利地使微机械构件的运行温度保持为低，因为吸气结构到微机械构件上的热附接被最小化。

吸气装置的其他有利扩展方案的特征在于，吸气结构在微机械构件的传感器晶片区域中或罩晶片区域中布置。以这种方式可使用吸气结构的布置的替代方案，其中，可以考虑传感器晶片和罩晶片的局部情况。

吸气装置的其他有利扩展方案的特征在于，吸气结构的材料是下面材料中的至少一种：铝、钡、钙、铈、镁、铌、磷、锶、钽、铽、钍、钛、锆。以这种方式，对于吸气过程可以使用不同材料，其中，在了解材料特性的情况下可以非常精确地设定微机械构件的空腔的内压。

接下来参考两个附图通过其他特征和优点详细描述本发明。在此，所有公开的特征与它们在专利权利要求中的引用无关地以及与它们在说明书中和在附图中的描述无关地形成本发明的主题。附图尤其考虑用于阐明发明基本的原理并且不必按正确比例地和详细地示出。

公开的装置特征类似地由相对应的公开的方法特征得出，反之亦然。这尤其意味着，与用于微机械构件的吸气装置有关的特征、技术优点和实施以类似的方式由相对应的与用于制造用于微机械构件的吸气装置的方法有关的实施、特征和优点得出，反之亦然。

附图说明

在附图中示出：

图1用于微机械构件的吸气装置的实施方式；和

图2用于制造用于微机械构件的吸气装置的方法的实施方式原理流程图。

具体实施方式

图1以俯视图示出微机械构件100，具有用于微机械构件100的吸气装置30的第一实施方式。在此，微机械构件100构造为具有转速传感器10和加速度传感器20的惯性传感器。键合框50将转速传感器10和加速度传感器20的空腔相互分开。吸气装置30构造为在转速传感器10的空腔中的悬置的或者说悬空的金属吸气结构，该吸气结构借助于操控电流i变热并且由此以限定的方式将吸气材料蒸发到转速传感器的空腔中。操控电流i的供给通过微机械构件100的电接头40实现。由于通过吸气结构的金属吸气材料的电流使该吸气材料加热、更进一步蒸发并且可以均匀地分布在空腔中。结果是吸气结构的吸气层吸收了在传感器中的剩余气体并且以这种方式降低了空腔中的内压。由此可以适宜地设定转速传感器10的空腔中的内压。

为了使吸气材料达到在蒸发点(大约1000℃)范围中的高温，该吸气材料优选尽可能良好绝热地构造。这可以通过接下来的设计实现：

-将吸气材料施加到悬空的硅结构(例如呈u形的导体轨)上。

-使吸气材料在传感器区域中悬空地结构化。这可以例如通过施加到氧化物上并且随后移除氧化物来实现，由此产生悬空的吸气结构。

因此可以改善吸气结构的机械稳定性。借助于公知的微机械结构化过程可以例如由硅材料以简单的方式制造所述支承结构。

通过已述的吸气结构相对于周围环境的绝热有利地促进，为吸气装置30的升温或者说加热需要更少的电能，从而可以更快地实施。此外，以这种方式也有利地促进，热能以缩小的规模释放到微机械构件100上，并且因此该微机械构件可以保持更低的运行温度。

吸气结构既可以布置在传感器晶片区域中，又可以布置在罩晶片区域中。

吸气结构优选由金属构造，其中，用于吸气结构的合适的金属材料例如可以是下面材料中的至少一种：铝(al)、钡(ba)、钙(ca)、铈(ce)、镁(mg)、铌(nb)、磷(p)、锶(sr)、钽(ta)、铽(tb)、钍(th)、钛(ti)、锆(zr)。也可以考虑的是，提供由上述材料组成的合金作为用于吸气结构的材料。

为了实施吸气过程，电流以限定的信号形式(例如电流脉冲、交变信号、直流信号)被驱动经过吸气结构。电流的信号形式和电流的持续时间被适宜地确定大小，以便实现争取达到的吸气作用。

有利地，例如可能的是，使电流脉冲经过在完成的微机械构件100中的asic(applicationspecificintegratedcircuit，专用集成电路)或者通过已经在晶片平面上的微机械构件100，使得限定内压在空腔中的引入可以在微机械构件100的不同制造阶段中实施。以这种方式有利地促进生产过程的优化。

有利地，借助于吸气装置30可能的是，吸气过程一次地实施或者在有需要时也多次地实施，例如在开始时和也在微机械传感器装置的运行期间。以这种方式可以有利地根据需要来实施补充吸气。这可以例如由此实现：设置对传感器空腔的内压的感测(未示出)，该感测可以作为用于操控吸气装置30的反馈来使用。在内压过低的情况下实施吸气。

内压在传感器的使用寿命期间的可能改变也可以以这种方式在之后通过吸气材料的重新分布或者说蒸发来补偿。

有利地，通过根据本发明的吸气装置30可能的是，在一个芯片上在转速传感器的空腔中和在加速度传感器的空腔中实施不同压力的分开设定。

看作特别有利的是，相对于传统的方法，通过芯片可以实现内压的更精确的设定并且由此实现微机械传感器性能波动的减小。这基于，传统的方法是通过膏状吸气材料的一次性实施的化学、热激活的吸气方法，而本发明所提出的方法设置了特定地引导操控电流i通过吸气结构，以这种方式能够实现在空腔中的内压的精细调校。

图2示出用于制造用于微机械构件的吸气装置的根据本发明的方法的实施方式的原理流程图。

在步骤200中提供金属吸气结构，该金属吸气结构可借助于限定的电流操控，其中，吸气结构可以通过借助于限定电流的操控而限定地蒸发。

在步骤210中实施金属吸气结构在微机械构件100的空腔中的布置。

总结而言，通过本发明提供用于微机械构件的吸气装置或者说吸气泵和用于它的制造的方法，该方法能够有利地实现在惯性传感器的微机械传感器的空腔中的内压设定。由于通过电流的操控可以多次限定地实施吸气过程，由此可以以有利的方式在运行寿命期间提升微机械构件的性能或传感质量。

虽然本发明如上所述与微机械惯性传感器相关地被公开，但显而易见的是，本发明也可用于其他微机械构件。因此，专业人员也将如上所述不实现或者仅部分实现公开的实施方式，而不偏离本发明的核心。