[发明专利]用于制造微结构的方法

说明书

按照本发明的方法涉及在衬底(1)中制造具有膜状的、跨接式或悬伸式的面(2)的微结构。在此，悬伸式的面(2)是由于通过蚀刻过程导致的材料弱化并且通过材料去除来在衬底中产生凹空(3)而获得的。为此，在第一方法步骤中，在例如由玻璃构成的衬底(1)中，借助于激光辐射将修饰部(4)沿着环形闭合的周围轮廓(5)引入衬底(1)中。在第一步骤中，将不耐湿化学蚀刻浴的牺牲层(6)施加到如此修饰的衬底(1)上，并且将耐蚀刻介质的膜层(7)、例如金属层施加到牺牲层(6)上。随后通过未进一步示出的蚀刻介质进行蚀刻作用。在此，蚀刻作用导致衬底材料的沿着周围轮廓(5)的线状的、槽状的去除。在达到牺牲层(6)之后，牺牲层按照周围轮廓(5)并且沿横向溶解。由此，被周围轮廓(5)包围的区域失去其附着力或结合力并且可以整体地从衬底(1)移除。

本发明涉及一种用于在衬底中制造具有膜状的、跨接式或悬伸式的面的微结构、尤其MEMS和MOEMS(微机电系统和微光机电系统)的方法，所述面是由于通过蚀刻过程导致的材料弱化、通过材料去除来在衬底中产生凹空(腔)而获得的。

这类微结构例如作为基于这样的微机电系统(MEMS)的压力检测装置或麦克风已知，其中，提供跨接式结构，跨接式结构作为膜构成微机械系统的基础。因此，重要的方面是有针对性的材料弱化，通过该材料弱化提供易弯曲的面。

因此，悬伸式或跨接式的结构最佳地适合于麦克风或传感器。在实践中，目前几乎唯一使用的用于制造这样的结构的方法是深反应离子刻蚀(英文：deep reactive ionetching，缩写：DRIE)，该方法可实现受控的去除，以便将层厚度减小至希望的残留厚度。该方法目前只能与硅结合使用，这导致高的材料成本。

例如，专利文献US 4,236,137 A公开了一种半导体测压传感器。此外，专利文献US5,178,016A和US 6,093,579A公开了半导体压力传感器。

专利文献DE 10 2017 216418 A1涉及一种具有加长的浅多边形腔的压力检测装置、尤其基于微机械系统(MEMS)的压力检测装置。该压力检测装置具有硅载体衬底、在硅载体衬底的上侧中形成的加长的浅多边形腔、嵌入的二氧化硅层、形成在该二氧化硅层上的装置层以及至少四个结合片，这些结合片在装置层的上侧中形成并且布置在该上侧上。该至少四个结合片与加长的浅多边形腔隔开。更准确地说，至少四个结合片与加长的浅多边形腔如此隔开，使得这些结合片不与加长的浅多边形腔连接。压力检测装置可以具有布置在多边形腔上方的膜，该膜的形状由多边形腔的形状确定，并且该膜的尺寸与多边形腔的尺寸大致相同。

已知由于硅膜的挠曲在MEMS压力检测装置中可能出现压力非线性(pressurenonlinearity)。然而，膜挠曲的能力还决定了MEMS压力检测装置检测压力变化的能力。如果膜挠曲增加，则输出非线性也增加。

当膜尺寸减小时，MEMS压力检测装置的压力灵敏度变得更成问题。然而，较小的膜和较小的MEMS压力检测装置能够使MEMS压力检测装置自身的以及其中要放置MEMS压力检测装置的壳体的制造成本降低。

还已知由这种微结构构造的麦克风，其构造类似于压力传感器，并且麦克风将声压转换成电信号，同时泄漏路径确保了麦克风前后的容积之间的静压力均衡。麦克风由至少一个独立式结构构成，该结构暴露于环境中并且根据施加的声压移动。

其中，通过测量膜和位于膜前或膜后的穿孔的反电极之间的电容来检测膜的移动。

可选择的已知的基本原理基于直接的压电效应，该基本原理允许检测独立式结构的移动。在这种类型的麦克风中，通过结构的挠曲来影响压电层，继而在压电层的表面上产生电荷。该电荷可以作为输出电压被检测和评估。

通过激光诱导深度蚀刻对玻璃进行精密加工的通用方法已经以LIDE(LaserInduced Deep Etching)为名。LIDE方法能够以最高的速度引入极精确的孔和结构并且因此为在微系统技术中更多地使用玻璃作为材料创造了条件。