[发明专利]微机械结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及微机械结构。本发明还涉及通过碳材料、氧材料和/或氮材料的插入，形成导电的和稳健的微机电结构薄膜。本发明还涉及碳材料、氧材料和/或氮材料的插入，该插入用于微复合材料和/或纳米复合材料的制造。

背景技术

术语微机电系统(MEMS,microelectromechanicalsystem)或微机械系统/结构通常被用于指向结合了电气部件和机械部件的小型集成器件或集成系统。当关注于微机械部分时，术语“微机械系统”可被用于描述包括一个以上的微机械元件并且可能但不必须包括电气部件和/或电子部件的小型集成器件或集成系统。

例如，微机械系统可被用作致动器(actuator)、换能器(transducer)或传感器(sensor)(例如，压强传感器)。压强传感器现今是汽车电子和生活消费品电子中的大批量产品。对于许多这些应用，传感器被集成在专用集成电路(ASIC)中的系统被使用。例如，InfineonTechnologiesAG提供一种此种系统作为侧气囊传感器。

特别地，微机械系统中的机械活动元件(mechanicallyactiveelement)通常可能需要相对复杂的结构，比如，凹槽、梁、悬臂、底切、腔体等。可能需要相对高数目的制造步骤。此外，例如，被用于执行微机械系统的过程可能需要与被用于创建电气和/或电子部件的可能的后续制造步骤相兼容。

微机械系统或微机械结构(MMS)可包括可偏离结构(比如，膜)。微机电结构(MEMS)可包括一个以上的微机械结构，该微机械结构的可偏离结构可以被电学地偏离(致动器)。可替换地或额外地，MEMS可响应于MMS(传感器)的可偏离结构的偏离来提供电信号。该被偏离结构的移动可引起机械应力。因此，需要提供具有提高的耐用性和/或偏离性能的微机械结构。

发明内容

发明人已发现当可偏离结构的硬度在一部分中被局部地增加时，微机械结构的耐用性和/或偏离性能可被提高。例如在受应力部分处，通过将碳材料分段地(sectionally)注入至可偏离结构之中，该可偏离结构的硬度可分段地被增加，从而该可偏离结构的载荷能力(loadability)可被增加，和/或其空间可被减少。

实施例提供了一种微机械结构，该微机械结构包括衬底和被布置在该衬底处的功能结构。该功能结构包括功能区，该功能区响应于作用在该功能区上的力相对于衬底可偏离。该功能结构包括导电基层，该导电基层具有导电基层材料。该导电基层材料分段地包括在硬化(stiffening)部分中的碳材料，以使碳材料在该导电基层材料中的碳浓度是每立方厘米(cm³)至少10¹⁴(1e+14)，并且至少为邻近该硬化部分的导电基层材料的10³(1e+3)倍。

另一个实施例提供一种用于制造微机械结构的方法。该方法包括提供衬底，并且在该衬底处布置具有导电基层的功能结构，该导电基层具有导电基层材料，从而该功能结构响应于作用在功能区上的力在该功能区中相对于衬底可偏离。该方法还包括将碳材料分段地注入至硬化部分的导电基层材料之中，以使碳材料在该导电基层材料中的碳浓度是每立方厘米至少10¹⁴(1e+14)，并且与导电基层材料中邻近该硬化部分的材料中的碳浓度相比至少高出10³(1e+3)倍。

附图说明

本发明的实施例在本文中参考附图进行描述。

图1示出了根据一实施例的包括衬底和被布置在该衬底处的功能结构的微机械结构的示意性视图；

图2A示出了根据另一个的实施例的包括硬化部分的功能区的示意性剖视图；

图2B示出了根据另一个的实施例的包括硬化部分的功能区的示意性剖视图，该硬化部分包括碳材料、氮材料和氧材料；

图3A-I每个示出了功能区的根据一个实施例的其它的实施例的可能实施的示意性顶视图或底视图；

图4A-P每个示出了根据另一个实施例的实施例的包括方形导电基层的功能结构的示意性顶视图或底视图，该导电基层在夹持区处被夹持；

图5示出了根据另一个实施例的功能区的示意性顶视图，该功能区具有在该功能区的硬化区中的三个功能部分；

图6A示出了根据另一个实施例的一种微机械结构的示意性剖视图，该微机械结构例如可以是在制造图1中所示的微机械结构期间的中间产物；

图6B示出了根据另一个实施例的图6A中所示出的微机械结构在屏蔽层已被布置在导电基层处之后的示意性剖视图；