[发明专利]具有膜的MEMS器件和制造方法

说明书

背景技术

将膜并入的MEMS器件（MEMS=微机电系统）用在多种不同的应用中。示例是麦克风、传感器、电容器、开关以及以无源或有源方式使用柔性膜的其他类型的设备。

通常，通过使用平面处理和块微机加工技术在硅或陶瓷基板上制造MEMS器件。这样的技术包括如物理和化学刻蚀、薄膜层淀积、形成导体线、形成通过导管（through-conduct）的步骤以及如抛光和研磨的机械方法。此外，微构造可以包括接合步骤，其中通过各种方法将两个晶片接合在一起。

具有膜的MEMS器件需要其中在膜的两侧形成自由空间的构造方法。基板侧的自由空间可以例如通过刻蚀在膜下面淀积的牺牲层来形成。当如大部分膜结构的情况那样，水平和竖直尺寸的深宽比变得过大时，以上技术带来了问题。这样，牺牲层的去除变得日益困难。此外，难于实现牺牲层和永久层之间的高选择性，潜在地对设计强加了额外的约束。最后，当先前的层具有例如由凸起和凹陷组成的地貌时，难于产生在其上施加膜的平面区域。

发明内容

本发明的目的在于提供一种回避所提到的这些问题的具有膜的MEMS器件。

该问题通过根据权利要求1的MEMS器件解决。在另外的权利要求中给出了本发明的另外的实施例以及用于制造微机械器件的方法。

提供了一种MEMS器件，该MEMS器件包括经微机加工的块本体以及固定到其的膜。该膜不是淀积或溅射的，而是从平面金属箔切割下来的。可以通过在直接位于所关注的MEMS器件的表面上面以外的任何位置进行切割来构造可用作膜的金属箔。这意味着构造膜的工艺完全与构造块本体的工艺无关。因此，在加工微构造块本体时出现的问题对形成膜的工艺没有任何影响。此外，可以在一个步骤中将膜形成为任意的二维形状而不会有任何问题并且不必注意在之后的步骤中将膜安装在其上的微机加工的块本体的表面的地貌。

膜的材料可以选自所有适当的金属箔。因此，金属的选择不受如已知方法中的那样形成刻蚀选择性的需求的限制。不存在对金属箔的厚度的限制并且因此不存在对膜厚度的限制。没有任何问题地，可以使用厚度介于1和50 μm之间的厚度的金属箔，其涵盖了使用这样的膜的大部分器件的需求。在一些情况下，也可以使用具有更小的厚度或者使给定范围延伸的厚度的金属箔。

在一个实施例中，膜包括平面部件。在MEMS器件的大部分应用中，平面部件用作器件的平面电极。因此平面部件的面积对于限定MEMS器件的性质和电参数是重要的。

MEMS器件的第二电极通常是固定电极并且可以集成到块本体中或固定到块本体。

在另一实施例中，预知从平面部件横向延伸的悬臂。在它们的最远端，悬臂被扩宽到悬臂垫，悬臂垫用于将悬臂固定到块本体上的各个接触垫。

悬臂可以以任意数目存在。三个悬臂的数目足以将膜固定在相对于块本体的表面稳定且与其平行的位置。根据微机加工器件的操作模式，悬臂的数目可以超过三个并且可以可以是四个或更大的数目。

悬臂通常具有足够小的宽度以提供充分的柔性。宽度被选择成提供足以提供用于将膜固定在起始位置的足够的机械强度的悬臂的横截面积。

在另一实施例中，悬臂弯曲以在平面部件的平面上方/下方延伸。此外，悬臂可以弯曲或者在平面部件的平面中成角度，由此提供可用于补偿膜在平面内的平移或者补偿在横向方向上起作用的应力的额外的长度。悬臂可以包括笔直部分以及弯曲部分。

切割工艺用于构造单个膜并且使单个膜与大面积的金属箔分离。可以包括平面部件的膜的整个结构、悬臂以及悬臂垫在一个工件中从金属箔切割下来。

在一个实施例中，膜悬在形成在块本体上面的锚装置之间。平面部件自身或者替选地悬臂可以固定到块本体上的锚装置。在该实施例中，膜可以是平坦的，没有在平面部件的平面上方的延伸。

锚装置处的膜的悬置包括机械固定以及电接触。锚装置可以由所构造的后端层形成并且在该情况下是块本体的一部分。

在所有实施例中，如果不涉及膜，则可以如同已知的MEMS或CMOS器件那样形成MEMS器件。块本体可以包括具有或不具有集成在半导体本体内的集成电路的半导体。在一个实施例中，块本体可以是陶瓷本体。

后端层淀积在半导体或陶瓷本体顶部，其中之一是与膜相对布置并且用作后电极的传导层，该后电极与膜形成的第一电极一起工作。

集成电路与后电极电接触并且通过穿过后端层的各个通过接触件与膜电接触。通过接触件以外的电连接线也可以是各个电连接的一部分。