[发明专利]用于加工用于控制流体流的部件的方法以及按该方法加工的部件

说明书

背景技术

本发明涉及一种用于控制流体流的微机械结构部件以及其加 工方法。

由DE 102005042648.4已知一种用于加工联通空腔的方法。 为此建议只从晶片一侧形成硅衬底结构，这与从两面加工晶片的加 工方法相比带来明显的时间和成本优点。为了形成联通的空腔这个 文献以外延生长的硅附加层的形式涂覆和构造其它所谓的功能层， 它们通过外延加工、漆掩膜和相应的腐蚀工艺。覆盖的玻璃层形 成这个多层结构的封闭，玻璃层具有在其中构成的用于所谓的“流 体结构”的进入孔。

这些联通空腔的基础形成电化学加工的空穴，它由硅层形式的 膜覆盖在硅衬底的表面上。膜的形状和位置通过多孔硅的重排构成 并且作为活动的元素与其它功能层的元素一起构成用于控制微流 的密封的元素。

在此已经证实需要大量用于加工这些联通空腔的工艺步骤是 有缺陷的，这些空腔具有用于微流应用的阀或泵功能。

发明内容

因此本发明的目的是，改进上述的现有技术。

这个目的通过下文详述的内容得以实现。在后文中给出本发明 的有利和适宜的改进方案。

因此本发明涉及一种用于加工控制流体流的微机械结构部件 的方法，包括下列步骤：

-通过构成位于薄膜下面的从相同表面开始的空穴在载体层 的表面上加工可振动薄膜，

-通过中间层覆盖载体层，

-形成中间层结构，且

-通过封闭微机械结构部件的盖层覆盖中间层。

其特征在于，这样形成中间层的结构，使得在薄膜上产生流体 阀的密封部件，它封闭和/或包围在盖层中构成的阀孔。

这种工作原理的优点是，为了加工微机械阀门通过表面微机械 加工工艺无需特殊工艺步骤地仅仅加工两个层。第三层、所谓的盖 层可以在独立的加工过程中预加工并且为了配备阀门而施加到这 样预备的底层和中间层上并且与这个层相应对准地固定连接。因此 与目前已知的现有技术相比可以节省许多工艺步骤、尤其是非标准 化的工艺步骤，它们为了构成目前附加地由于半导体技术标准所需 的其它中间层是必需的。

在此可以这样形成中间层的结构，使得围绕密封部件产生空 腔。由此一方面可以实现用于阀门的内腔，另一方面使密封部件本 身功能性地构造或轮廓。

还有利地建议，在形成中间层结构时产生导流的穿过薄膜到位 于下面的空穴的通孔。由此能够在最好通过重排多孔硅在薄膜下面 产生的空穴与位于其上的在中间层中的空腔之间实现压力平衡。由 此一方面可以使薄膜自由振动，另一方面这个连接扩展阀门整个现 有的内部容积，这例如在加工进入阀时是有利的。

为了加工排出阀相对有利的是，通孔在第一薄膜中这样构造， 它使位于薄膜下面的空穴与阀孔连接。

因此能够在阀孔部位中包围微机械结构部件的外部压力与在 空穴中存在的内部压力之间实现压力平衡。

在此要注意，这个空穴也在微机械结构部件内部构成，并且使 位于其上的薄膜通过改变外部压力和伴随而来在其底面上的力作 用可以影响其位置。

通过相应地改变对置的薄膜面、即面对中间层和盖层的一侧上 的压力存在另一使薄膜改变其位置的可能性。为此需要改变空腔中 围绕相关密封部件的内压，它通过薄膜流体密封地与位于其下面的 空穴分开。例如可以通过提高包围密封部件的空腔中的压力引起这 种压力变化。在空腔中围绕密封部件的压力与也在薄膜下面构成的 空穴内部的外压之间的压差足够大时，可以使薄膜这样多地顶压到 空穴内部，使得密封部件与阀排出孔之间的密封座可以导流地打 开。由此能够使空腔中围绕密封部件处于过压下的流体排流。

为了防止这样构成的阀门的密封部件粘附在(例如)可能是预钻 孔的玻璃板的盖层的底面上，可以在密封部件与盖层之间涂覆防粘 附层。防粘附层可以涂覆在硅或玻璃板上或两者上并形成结构。代 替和/或附加地对于粘附层也可以通过一个或两个接触部位、玻璃 和/或硅的相应表面改型实现防粘附功能。在此碳化硅、氮化硅或 类似物质是尤其适合的。这一点不仅对于进入阀而且对于排出阀、 最好对于两者都是可以的。阳极粘接使硅与玻璃非常可靠地连接。 如果盖层(玻璃)以阳极粘接涂覆，例如可以事先涂覆介电层如氮化 物或SiC(碳化硅)并形成结构。