[发明专利]微机械构件及其制造方法

说明书

本发明涉及用于微机械系统的构件(16)和用于制造构件的方法。构件具有上侧和与上侧相对置的下侧且包括：至少一个第一结构元件，第一结构元件设置在构件(16)的第一区域内并且由至少一个第一间隙(19)界定；以及至少一个第二结构元件，第二结构元件设置在构件(16)的与第一区域(21)不同的第二区域(22)中并且由至少一个第二间隙(20)界定。第一区域(21)通过构件(16)的下侧中的第一凹部(6)限定，其中构件(16)在第一区域(21)中的第一厚度(C)相对于构件(16)在第二区域(22)中的第二厚度(B)减小。至少一个第二间隙(20)的第二最小间隙宽度大于至少一个第一间隙(19)的第一最小间隙宽度。

技术领域

本发明涉及一种用于微机电系统(MEMS)的微机械构件以及一种用于制造所述微机械构件的方法。

背景技术

MEMS(微机电系统)、例如作为传感器或致动器的可运动的弹簧-质量系统目前利用不同的技术手段使用硅技术来制造。通常这种制造这里以对晶片的批处理工艺进行。在制造静电或电容工作原理的MEMS系统时，当前主要有表面技术或近表面技术(例如SiO₂牺牲层上的多晶硅层、SOI技术、空腔SOI技术、SCREAM技术等等)。这些技术的共同之处在于，由硅层制成并且具有在10μm与75μm之间的常见厚度的微机械元件通过利用各向异性的干蚀刻来蚀刻间隙而结构化。

为了制造所述结构，纵横比(间隙深度与间隙宽度的比值)是一个重要参数。电容结构的间隙的高纵横比(HAR)使得对于传感器能实现高灵敏度以及对于致动器实现更好的力输入。大结构高度一方面关于所述弹簧实现了高纵横比，并且由此实现较小的横向灵敏度(抑制了不希望的运动模式)，以及另一方面使得可以实现较大的质量以及由此较低的噪声。对于高灵敏度的MEMS由此希望实现大结构高度以及HAR。

但间隙利用蚀刻技术上可实现的纵横比不能任意地提高。所述纵横比受到蚀刻介质能够以怎样的速度进入狭窄的间隙以及反应产物能够以怎样的速度从所述间隙中输出的限制。因此，已知纵横比相关的蚀刻(“ARDE”-英文：aspect ration dependent etching)现象，就是说，与较宽的间隙相比，在相同的时间内，狭窄的间隙达到的蚀刻深度更小。反应和所形成的蚀刻轮廓受到很多参数影响，尤其是也受到间隙长度的影响。通常，基本工艺供应商提供的纵横比在10:1至30:1的范围内，常见的利用蚀刻技术实现的间隙宽度在2至3μm的范围内。进一步提高纵横比只能在蚀刻工艺得到明显改进时才能实现。

发明内容

本发明的目的是，至少部分的规避由现有技术出现的所述问题并且提出一种具有大纵横比的高性能构件以及一种快速和经济的用于制造这种构件的方法。这里例如应能够通过蚀刻制造例如具有高纵横比的狭窄间隙并且同时对于要制造的结构在结构高度、结构宽度以及间隙宽度方面实现高度的灵活性。

所述目的通过具有独立权利要求1的特征的构件以及通过具有权利要求18的特征的方法来实现。有利的实施形式由从属权利要求以及由说明书或附图得出。

所提出的用于微机械系统的构件具有上侧和与上侧相对置的下侧。在所述构件的第一区域中设置至少一个第一结构元件，所述第一结构元件由至少一个第一间隙界定。在所述构件的与所述第一区域不同的第二区域中设置至少一个第二结构元件，所述第二结构元件由至少一个第二间隙界定。这里，通过所述构件的下侧中的第一凹部限定所述第一区域。构件在第一区域中的第一厚度由于所述凹部相对于构件在第二区域中的第二厚度减小。所述至少一个第一间隙在第一区域中从上侧延伸到下侧并结束于第一凹部中。第一间隙的间隙深度具有由此通过构件在所述第一区域中的第一厚度限定。类似地，所述至少一个第二间隙在第二区域中从上侧延伸到下侧并结束于第一凹部之外。所述第二间隙的第二间隙深度通过构件在所述第二区域中的第二厚度限定并且由此大于所述第一间隙深度。所述至少一个第二间隙的第二最小间隙宽度这里大于所述至少一个第一间隙的第一最小间隙宽度。

可以配设给所述构件的坐标系可以设计成，使得第一和第二厚度沿z方向延伸并且构件的横向尺寸以及间隙宽度和第一和第二结构的结构宽度沿x和/或y方向延伸。