[发明专利]用于制造微机械装置的组合式激光钻孔和等离子蚀刻方法以及微机械装置

说明书

本发明涉及一种微机械装置，具有第一衬底(11)、具有至少一个第一空腔(100)、具有通到第一空腔(100)的封闭的通道(1)，其中，通道穿过第一衬底(11)延伸。本发明的核心在于，通道(1)具有激光钻孔的第一部分区段(12)和等离子蚀刻的第二部分区段(13)，其中，等离子蚀刻的第二部分区段(13)具有通到第一空腔(100)的开口，其中，通道(1)在第一部分区段(12)中通过由至少第一衬底(11)的熔化物构成的熔化封口部(5)封闭。本发明还涉及用于制造微机械装置的组合式激光钻孔和等离子蚀刻方法。

技术领域

本发明涉及一种微机械装置，具有第一衬底、具有至少一个第一空腔、具有通往第一空腔的封闭通道，其中，该通道穿过第一衬底延伸。

背景技术

由文献WO 2015/120939 Al已知一种用于有针对性地调整MEMS元件的空腔中的内压力的方法。在此，在罩晶片中或传感器晶片中产生狭窄的、通往MEMS空腔的进入通道。空腔通过进入通道被灌注以希望的气体和希望的内压力。之后，通过激光局部加热围绕进入通道的区域。在此，衬底材料局部液化并且在凝固时严密地封闭进入通道。

当想要在具有两个空腔的一个MEMS元件中要在两个空腔中产生不同的内压力时，大多利用这种方法(图1)。

当例如想要将加速度传感器和旋转速度传感器组合时，这是必要的。加速度传感器为了优化的工作方式需要高的内压力，相反，旋转速度传感器需要小得多的内压力。该方法允许在每个空腔中设定各自的优化的内压力。

当在空腔中由于在过程进行期间的气化而不能达到很低的内压力时，也可以利用该方法，因而能够事后调整该内压力。

在离散的布置中仅实现MEMS元件并且分析处理电路单独设置，在该布置中可以同时进行进入通道(1)的产生和电接触面(2)的空出。在这样的布置中通常使用相对薄的罩晶片。在罩晶片(3)键合到传感器晶片(4)上之后可以通过光掩模和沟道方法在一个步骤中既产生通往第一空腔的狭窄通道开口、又产生到接触面的大通道开口。

在德国专利DE 102011103516 B4中提出，MEMS结构借助沉积多晶硅层来包封并且然后借助激光钻孔工艺在多晶硅层中产生进入通道。然后在MEMS空腔中设定限定的气氛并且借助激光封闭工艺来封闭该进入通道。这样施加进入通道与仅施加一个进入通道的单纯沟道工艺相比是成本有利的。缺点是，在激光钻孔过程中总是形成浓烟，该浓烟能够危害MEMS结构。进一步不利的是，激光钻孔工艺不能针对不同材料很有选择性。也就是说，在激光钻孔时，与材料无关地不但产生通过多晶硅层的通道孔，而且同时在位于其下面的层中钻出孔。

发明内容

找到了允许在厚的衬底中成本有利地制造进入通道的一种方法或一种布置。该进入通道应在空腔中终止并且在那里在制造过程中不产生浓烟和其它脏物。该方法也应该一旦达到空腔就停止并且不继续钻入位于空腔下面的材料中。此外，该方法应在衬底表面上产生一些很小的进入孔，这些进入孔可以借助激光熔化方法来封闭。

本发明涉及一种微机械装置，具有第一衬底、具有至少一个第一空腔、具有通往第一空腔的封闭通道，其中，所述通道穿过第一衬底延伸。本发明的核心在于，该通道具有激光钻孔的第一部分区段和等离子蚀刻的第二部分区段，其中，等离子蚀刻的第二部分区段具有通到第一空腔的开口，其中，该通道在第一部分区段中通过由至少第一衬底的熔化物构成的熔化封口部来封闭。

本发明的有利构型设置，第一衬底具有附加层并且该通道也通过附加层的熔化物来封闭。

有利地，该微机械装置是混合集成的微机械装置，其中，该装置具有带有ASIC电路的第二衬底。

本发明还涉及用于制造微机械装置的组合式激光钻孔和等离子蚀刻方法。