用于制造微机械结构元件的方法技术

一种用于制造微机械结构元件(100)的方法，该方法具有以下步骤：‑在结构元件(100)的MEMS元件(5)中或盖元件(6)中构造进入开口(7)；‑连接MEMS元件(5)与盖元件(6)，其中，在MEMS元件(5)和盖元件(6)之间构造至少一个空腔(8a、8b)；‑以及，借助于激光(9)在一个限定的气氛下封闭通到所述至少一个空腔(8a、8b)中的进入开口(7)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于制造微机械结构元件的方法。本专利技术还涉及一种微机械结构元件。
技术介绍
在现有技术中已知用于硅半导体结构元件的掺杂方法，其中，在单晶硅表面上涂覆薄层，该薄层的材料含有掺杂物。此后通过激光脉冲将该表面上的材料熔化至一个浅的深度。在此，熔化深度尤其取决于所使用的激光辐射的波长以及其作用时长。硅在凝固之后的适当的过程控制的情况下再次单晶化并且所设置的掺杂物原子嵌入硅的晶格中。从DE19537814A1已知一种用于转速和加速度传感器的制造方法，其中在衬底上制造多个独立的、厚的多晶功能结构。在所述功能结构下面布置掩埋的导体轨和电极。这样制造的微机械结构通常在另一个工艺过程中用盖晶片封闭。视用途而定，在封闭的容积内封入适当的压力。在此，在转速传感器中封入一个非常小的压力，典型地约1mbar。背景是，在这种传感器中，可运动的结构的一部分被谐振地驱动，其中，由于压力小时阻尼小，所以应该以相对较小的电压激励振动。而在加速度传感器中，一般不希望该传感器陷于在施加外部加速度时可能造成的振动中。因此，加速度传感器在较高的内部压力下运行，一般约500mbar。附加地，这种传感器的可运动的结构的表面常常设有有机涂层，所述有机涂层可防止上述结构彼此粘接。如果要制造非常小且成本有利的转速传感器和加速度传感器的组合，则可在一个半导体结构元件上既设置转速传感器也设置加速度传感器。在此，在一个衬底上同时制造这两种传感器。借助于给每个半导体结构元件设置两个空腔的盖晶片来将传感器封装在衬底平面上。在转速传感器的空腔以及加速度传感器的空腔中所需的不同压力例如可以通过使用吸气剂实现。在此，在转速传感器的空腔中在局部布置一吸气剂。首先在两个空腔中封入高压力。接着，通过一个温度步骤激活吸气剂，由此该吸气剂将转速传感器上方的空腔容积泵吸到一个小压力。但所述吸气过程不利地需要由稀有气体与非稀有气体组成的混合物并且附加地需要较贵的吸气剂涂层(该吸气剂涂层不仅必须被沉积而且还必须被结构化)，由此是相对费事且昂贵的。除了在一个结构元件内提供两个压力不同的空腔这个问题之外，通常也困难的是：仅在一个空腔中在不使用吸气剂或其他附加步骤的情况下成本有利地实现低的内部压力。但视设计而定，这对于转速传感器可能是非常重要的。用盖晶片密封MEMS(英语micro-electro-mechanicalsystems)元件大多在高温下进行，或者用密封玻璃作为连接材料或者用不同的其他键合材料或键合系统、诸如共晶铝锗系统或铜锌铜系统。在此，所述键合方法优选在真空下进行。但如果该MEMS元件在高温下(约400℃或更高)被密封，则这可能导致：在所述高温下从键合系统或从传感器晶片或盖晶片蒸发出的气体在MEMS元件中引起剩余压力，该剩余压力与键合方法期间键合腔中的非常低的压力无关。借助于键合方法密封MEMS元件时的另一个问题是：可防止MEMS结构彼此粘接的上述有机层在键合方法中的高温下退化和不再有效。此外，退化的有机层蒸发到所述空腔中并且在此会在MEMS元件封闭之后以不希望的方式提高内部压力。已知的是用于在空腔中构造进入孔的方法，所述进入孔用氧化物封闭。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务是，提供一种用于改进地制造微机械结构元件的方法。根据第一方面，该任务通过一种用于制造微机械结构元件的方法解决，所述方法具有以下步骤：-在所述结构元件的MEMS元件中或盖元件中构造进入开口；-将MEMS元件与盖元件连接，其中，在MEMS元件和盖元件之间构造至少一个空腔；以及-在限定的气氛下借助于激光来封闭通到所述至少一个空腔的进入开口。根据本专利技术的方法设置：在时间方面首先实施MEMS元件和盖元件之间的连接过程，并且在连接过程的高温减退后才进行用于微机械结构元件的其他加工步骤。因此，随后的其他加工步骤(例如在空腔中引入限定的内部压力、调适(konditionieren)MEMS结构表面等)有利地可以在较低的温度下更灵活且更成本有利地实施。根据第二方面，该任务通过一种微机械结构元件解决，该微机械结构元件具有：-用盖元件封盖的MEMS元件；-在盖元件和MEMS元件之间构造的至少一个空腔；和-通到该空腔中的进入开口，该进入开口已借助于激光在一个限定的气氛下封闭。根据本专利技术的方法和根据本专利技术的结构元件的有利的扩展是从属权利要求的主题。所述方法的一个有利的改进方案设置：在封闭之前在所述空腔中设定一个限定的内部压力。通过该方式可将该空腔在低温下抽空并通过随后的封闭简单地在该空腔内设定一个限定的内部压力。所述方法的一个有利的改进方案设置：在所述空腔中封入限定的内部压力约在室温下进行。由此有利地消除了温度下降对该空腔内的压力情况的负面影响，使得一次设定的内部压力非常稳定地保持。所述方法的一种有利的改进方案设置：或者在MEMS元件与盖元件连接之前构造进入开口，或者在MEMS元件与盖元件连接之后构造进入开口。这有利地有助于灵活地构造进入开口。所述方法的另一个有利的改进方案设置：将所述进入开口实施得窄，以便可以简单地借助于激光脉冲封闭该进入开口。为此能被证实为有利的是：在盖中或在传感器中设置构造得比进入开口宽并且并迎向进入开口的竖直凹进部。在这种布置中，可减小进入开口的窄区域的深度。由于用典型的蚀刻方法(沟道法)并不能蚀刻具有任意大的纵横比(宽度与高度或者说深度的比例)的竖直通道，因此，以这种布置可以在纵横比相同时实现较窄的进入开口或进入通道。所述方法的有利的改进方案设置：通过所述进入开口实施对MEMS元件的MEMS结构的表面的调适。通过这种方式可以在连接过程之后将一种气态介质例如以有机抗粘接涂层的形式经由进入开口引入到所述空腔中。该抗粘接涂层由此有利地不经受高温并且在其特性方面不由此受损。所述方法的一个有利的改进方案设置：所述调适包括使MEMS结构的表面变粗糙，和/或将薄的氧化层沉积到MEMS结构的表面上，和/或将抗粘接涂层沉积到MEMS结构的表面上。通过该方式可在低环境温度的情况下保护材料地实施多个加工步骤。所述方法的一个有利的改进方案设置，将限定的内部压力封入到所述空腔中约在室温下进行。通过该方式可以有利地基本上避免释气，释气会造成在空腔内封入较高的内部压力。所述方法的一个有利的改进方案设置，所述进入开口的构造借助于MEMS元件的传感器芯上的蚀刻停止装置实施。通过该方式可以有利地避免微机械结构元件的敏感的传感器芯的损坏或损伤。所述方法的一个有利的改进方案设置，所述进入开口的构造构成相对于所述空腔的分隔壁，其中，产生通到空腔的连接通道。由此有利地对于在激光封闭步骤时产生颗粒的情况而言避免由于所述颗粒而对微机械结构造成损害。此外通过该方式提供针对蒸发的有效保护。所述方法的一个有利的改进方案设置，借助于脉冲激光或借助于红外激光实施对该空腔的封闭。由此该方法可以用不同类型的激光实施，这些激光各有特定的优点。所述方法的一个有利的改进方案设置：MEMS元件与盖元件的连接借助于键合工艺或借助于层沉积工艺实施。通过该方式，根据本专利技术的方法可以有利地普遍适用于与盖晶片的键合工艺以及适用于MEMS元件的薄层封盖工艺。根据本专利技术的结构元件的一个有利的改进方案的特征在于：所述进入开口与所述MEMS元件的微机械结构布置成在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制造微机械结构元件(100)的方法，该方法具有以下步骤：‑在所述结构元件(100)的MEMS元件(5)中或盖元件(6)中构造进入开口(7)；‑将所述MEMS元件(5)与所述盖元件(6)连接，其中，在所述MEMS元件(5)和所述盖元件(6)之间构造至少一个空腔(8a、8b)；以及‑在限定的气氛下借助于激光(9)封闭通到所述至少一个空腔(8a、8b)的所述进入开口(7)。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.17 DE 102014202801.91.一种用于制造微机械结构元件(100)的方法，该方法具有以下步骤：-在所述结构元件(100)的MEMS元件(5)中或盖元件(6)中构造进入开口(7)；-将所述MEMS元件(5)与所述盖元件(6)连接，其中，在所述MEMS元件(5)和所述盖元件(6)之间构造至少一个空腔(8a、8b)；以及-在限定的气氛下借助于激光(9)封闭通到所述至少一个空腔(8a、8b)的所述进入开口(7)。2.根据权利要求1的方法，其中，在封闭所述进入开口(7)之前在所述空腔(8a、8b)中设定一个限定的内部压力。3.根据权利要求1或2的方法，其中，通过所述进入开口(7)实施对所述MEMS元件(5)的MEMS结构的表面的调适。4.根据权利要求3的方法，其中，所述调适包括：使所述MEMS元件(5)的MEMS结构的表面变粗糙；和/或将薄的氧化层沉积到所述MEMS结构的表面上；和/或将抗粘接涂层沉积到所述MEMS结...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·贡斯卡，J·赖因穆特，M·阿梅托沃布拉，
申请(专利权)人：罗伯特·博世有限公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE