[发明专利]一种密封结构以及制造这种密封结构的方法

说明书

技术领域

本发明涉及制造一种结构的方法。

而且，本发明涉及一种结构。

背景技术

MEMS(micro-electro-mechanical systems，微电子机械系统)技术涉及包括电子部件以及包括微机械部件的装置，其中可以采用集成电路工艺步骤来生产所述电子部件，以及通常采用兼容的“微机械加工”工艺来生产所述微机械部件，所述“微机械加工”工艺选择性地去除(例如蚀刻掉)半导体(例如硅)晶片的部分和/或添加新的带结构的层，来形成所述的机械和机械电子装置。

Zook，JD，Herb，WR，Ahn，Y and Guckel，H所著的“Polysiliconsealed vacuum cavities for microelectromechanical systems”，J.Vac.Sci.Technol.A 17(4)，July/August 1999公开了用于硅基微电子机械系统的密封真空腔。密封的多晶硅腔可以用作压力传感器的基准腔，并给高Q机械谐振器提供外壳。光学谐振微束可能适于能够经受严酷环境(包括高温)的基于光纤的传感器。因此，Zook等于1999年公开了通过反应式密封所形成的多晶硅真空腔。在牺牲层的顶部沉积多晶硅层可以形成腔。较薄的牺牲结构的图案被用作蚀刻通道。在去除牺牲层材料之后，用SiH₄进行反应式密封。SiH₄分解，只留下通过硅能扩散出去的氢，从而留下高度真空。

不过，形成Zook等人所论述过的多晶硅密封真空腔的过程会很复杂，并缺乏稳定性。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种对结构的组件进行有效密封的方法。

根据本发明的示范性实施例，提供了一种制造结构的方法，所述方法包括：在衬底上形成罩元件；去除位于所述罩元件下的衬底材料和/或去除在衬底上的罩元件的材料从而形成所述罩元件和衬底之间的间隙；以及随后重新布置所述罩元件和/或衬底的材料，从而合并所述罩元件和衬底来桥接间隙，从而由衬底和/或所述罩元件的材料形成桥元件。

根据本发明的另一个示范性实施例，提供了一种结构，所述结构包括衬底和形成在所述衬底上的罩元件，其中，重新布置所述罩元件和/或所述衬底的材料来形成桥元件，以合并所述罩元件和所述衬底，从而桥接所述罩元件和所述衬底之间的之前的间隙。这种结构可以具有例如在电子显微镜图像上可见到的特征横截面形状。

在本申请的上下文中，术语“结构”可以特别表示任何层序列或其它的集成电路组装。特别地，这种结构可以是微电子机械系统(MEMS)。

术语“微电子机械系统(MEMS)”可以表示通过微制造技术在普通的半导体衬底(例如硅衬底)上集成机械元件、传感器、执行器和电子电路的技术。当采用集成电路(IC)工艺步骤(例如，CMOS、BIPOLAR、或BICMOS工艺)生产电子电路时，根据本发明的示范性实施例，在半导体技术中同样生产微机械部件(例如作为线MEMS器件的前端)也是可行的。微电子机械系统可以是采用通常用于微电子的技术所生产的特别是用来集成机械或液压功能和电子功能的装置和机械装置。微电子机械系统可以集成机械结构和微电子电路。MEMS器件可以是以要求被处理器控制的机械运动为目的而定制设计的。应用领域包括传感器、医疗装置和过程控制。

术语“罩元件”特别指的是包围或屏蔽功能性部件以使其不受环境的机械方式、化学方式和/或电学方式影响的任何罩或密封元件。这种罩元件可以是具有其中容纳了功能性元件的内部腔的罩元件。在允许功能性元件在其内运动(例如振荡)的罩元件的内部可能有或可能没有真空容积或气体容积。

术语“间隙”特别指的是衬底和罩元件之间的小尺寸开口或凹槽。通过在衬底和罩元件之间沉积薄层(例如10nm厚的氧化硅层)，之后去除这个牺牲层的材料，可以形成这种间隙。

术语“牺牲元件”特别指的是一种结构，这种结构不是以长时间保留为目的而形成的，而是以之后可以选择性地去除为目的而形成的，例如通过化学处理(例如蚀刻)。根据形成间隙或气体容积的目的，牺牲元件可以是被形成为随后去除的间隔。一个示例是通过蚀刻(例如采用HF)可以被选择性地去除的氧化硅(SiO₂)，而在去除氧化硅牺牲元件时例如包围的氮化硅部件(Si₃N₄)基本上不受影响。