本發明涉及一種根據權利要求1前序部分所述的方法。

背景技術：

由wo2015/120939a1公知這種方法。如果期望在微機械構件的空穴中有確定的內壓，或者在空穴中應包含具有確定的化學組分的氣體混合物，則通常在封裝微機械構件時或者在襯底晶片與罩晶片之間的鍵合過程中調節內壓或化學組分。在封裝時例如將罩與襯底連接，由此罩與襯底共同包圍空穴。通過調節在封裝時在周圍環境中存在的氣體混合物的大氣或壓力和/或化學組分，可以因此調節在空穴中的確定的內壓和/或確定的化學組分。

通過由wo2015/120939a1已知的方法可以有針對性地調節在微機械構件的空穴中的內壓。通過該方法尤其可能的是，制造具有第一空穴的微機械構件，其中，在第一空穴中可以調節第一壓力和第一化學組分，該第一壓力或第一化學組分不同于在封裝時刻的第二壓力和第二化學組分。

在根據wo2015/120939a1的用于有針對性地調節微機械構件的空穴中的內壓的方法中，在罩中或者說在罩晶片中或在襯底中或者說在傳感器晶片中產生到空穴的窄的進入通道。接著以所期望的氣體和所期望的內壓通過進入通道充滿空穴。最后借助激光器局部地加熱圍繞進入通道的區域，襯底材料局部液化并且在固化時密封地封閉進入通道。

技術實現要素：

本發明的任務是，以相對于現有技術簡單并且成本有利的方式提供一種用于制造相對于現有技術機械牢固的以及具有長使用壽命的微機械構件的方法。此外，本發明的任務是，提供一種相對于現有技術緊湊的、機械牢固的并且具有長使用壽命的微機械構件。根據本發明，這尤其適用于具有(第一)空穴的微機械構件。通過根據本發明的方法和根據本發明的微機械構件也還能夠實現微機械構件，在該微機械構件中，在第一空穴中可以設定第一壓力和第一化學組分，并且在第二空穴中可以設定第二壓力和第二化學組分。例如設置這樣的用于制造微機械構件的方法，對于該微機械構件有利的是，在第一空穴中包含第一壓力并且在第二空穴中包含第二壓力，其中，第一壓力應不同于第二壓力。例如當用于轉速測量的第一傳感器單元和用于加速度測量的第二傳感器單元要集成到微機械構件中時是這種情況。

該任務通過這樣的方式解決:

-在第四方法步驟中，為了與襯底或罩的在第三方法步驟中轉變到液態聚集態的材料區域混合，一個層在進入開口區域中在襯底或罩的表面上沉積或者生長。

由此，以簡單的并且成本合理的方式提供一種用于制造微機械構件的方法，通過該方法能夠使所述層與襯底或罩的材料區域共同轉變到液態聚集態。從而能夠通過將所述層與材料區域混合而有針對性地調節至少部分地包括所述層和至少部分地包括所述材料區域的混合材料的性能。因此，尤其能夠例如借助混合材料封閉進入開口。例如可以因此減少在進入開口區域中的裂紋形成或者提高相對于進入開口區域中的裂紋形成的阻力。此外，可以例如提高進入開口區域的機械牢固性。

此外，如果只局部加熱襯底材料并且加熱的材料不僅在固化時而且在冷卻時相對于它的周圍收縮，通過根據本發明的方法更少出現問題，因為例如在固化時和在冷卻時的收縮可以通過所述層的靈活的材料選擇而降低。也更少出現問題的是，在封閉區域中能夠出現拉應力，因為該拉應力可以通過所述層的靈活的材料選擇而降低。由此，根據應力和材料自發而出現的裂紋形成以及在微機械構件受熱或機械負載的情況下的裂紋形成在繼續加工時或者在場中更不可能。

根據本發明，進入開口區域尤其是指固化的混合材料和/或在固化的混合材料和剩余的襯底或剩余的罩之間的界面和/或在所述界面周圍的區域。

此外，襯底或罩的吸收部分例如至少部分地包括所述層和至少部分地包括襯底和罩的材料區域。

與本發明相關地，可以如此理解概念“微機械構件”，即該概念不僅包括微機械構件而且包括微電子機械構件。

本發明優選設置用于制造具有一個空穴的微機械構件或者說用于具有一個空穴的微機械構件。但是本發明例如也設置用于具有兩個空穴或者具有多于兩個即三個、四個、五個、六個或多于六個空穴的微機械構件。

優選地，通過借助于激光將能量或熱量引入到吸收該能量或熱量的襯底或罩的部分中來封閉進入開口。在此優選將能量或熱量在時間上先后地分別引入到多個微機械構件的襯底或罩的吸收部分中，這些微機械構件例如在一個晶片上共同制造。但是替代地也設置為，將能量或熱量在時間上并行地引入到多個微機械構件的襯底或罩的各個吸收部分中，例如在使用多個激光束或者說激光裝置的情況下。

在從屬權利要求以及參照附圖的描述中可給出本發明的有利構型和擴展方案。

根據優選的擴展方案設置，罩與襯底包圍第二空穴，其中，在第二空穴中存在第二壓力并且包含具有第二化學組分的第二氣體混合物。

根據優選的擴展方案設置，所述層在襯底或罩的背離第一空穴的表面上沉積或者生長。由此可以有利地實現，所述層能夠與襯底或罩的背離第一空穴的表面上的材料區域共同轉化到液態聚集態。

根據優選的擴展方案設置，第四方法步驟在時間上在第一方法步驟之前實施。由此可以有利地實現，所述層能夠在時間上在構成進入開口之前在所述表面上沉積或者生長。

本發明的另一主題是具有襯底和與襯底連接并且與襯底包圍第一空穴的罩的微機械構件，其中，在第一空穴中存在第一壓力并且包含具有第一化學組分的第一氣體混合物，其中，襯底或罩包括封閉的進入開口，其中，微機械構件包括在進入開口區域中在襯底或罩的表面上沉積或者生長并且至少部分地與襯底或罩的在封閉進入開口的過程中轉變到液態聚集態的材料區域混合的層。由此以有利的方式提供緊密的、機械牢固的并且成本有利的、具有設定的第一壓力的微機械構件。根據本發明的方法的所述優點相應地也適用于根據本發明的微機械構件。

根據優選的擴展方案設置，所述層布置在襯底或罩的背離第一空穴的表面上。由此可以有利地實現，所述層可以至少部分地與至少部分在襯底和罩的背離第一空穴的表面上的材料區域共同轉化到液態聚集態并且由此可以與至少部分地包括所述層和至少部分地包括所述材料區域的混合材料共同封閉進入開口。

根據優選的擴展方案設置，所述層的熔化溫度低于材料區域的熔化溫度和/或低于襯底的熔化溫度和/或低于罩的熔化溫度。由此可以實現，能夠有針對性地調節至少部分地包括所述層和至少部分地包括所述材料區域的混合材料的熔化溫度，或者說將該熔化溫度調節到低于材料區域的熔化溫度和/或低于襯底的熔化溫度和/或低于罩的熔化溫度。

根據優選的擴展方案設置，至少部分地包括所述層和至少部分地包括所述材料區域的混合材料的熔化溫度低于所述層的熔化溫度和/或低于材料區域的熔化溫度和/或低于襯底的熔化溫度和/或低于罩的熔化溫度。由此可以有利地實現，將混合材料的熔化溫度調節得相對較低，使得混合材料在相對較低的溫度中固化。

根據優選的擴展方案設置，所述層的膨脹系數低于材料區域的膨脹系數和/或低于襯底的膨脹系數和/或低于罩的膨脹系數。由此有利地實現，所述層或者混合材料在冷卻時比材料區域或襯底或罩更少地收縮。

根據優選的擴展方案設置，罩與襯底包圍第二空穴，其中，在第二空穴中存在第二壓力并且包含具有第二化學組分的第二氣體混合物。由此以有利的方式提供緊湊的、機械牢固的且成本有利的具有設定的第一壓力和第二壓力的微機械構件。

根據優選的擴展方案設置為，第一壓力小于第二壓力，其中，在第一空穴中布置有用于測量轉速的第一傳感器單元，并且在第二空穴中布置有用于測量加速度的第二傳感器單元。由此以有利的方式提供機械牢固的用于測量轉速和測量加速度的微機械構件，該微機械構件不僅對于第一傳感器單元而且對于第二傳感器單元具有優化的運行條件。

附圖說明

圖1以示意性視圖示出根據本發明的示例實施方式的具有敞開的進入開口的微機械構件。

圖2以示意性視圖示出根據圖1的具有封閉的進入開口的微機械構件。

圖3以示意性視圖示出根據本發明的示例實施方式的用于制造微機械構件的方法。

具體實施方式

在不同的附圖中相同的部件總是設置有相同的參考標記，并因此通常也分別只命名或提及一次。

在圖1和圖2中示出根據本發明的示例實施方式的微機械構件1的示意性視圖，該微機械構件在圖1中具有敞開的進入開口11并且在圖2中具有封閉的進入開口11。在此微機械構件1包括襯底3和罩7。襯底3和罩7相互間優選密封地連接并且共同包圍第一空穴5。微機械構件1例如如此構造，使得襯底3和罩7附加地共同包圍第二空穴。然而，第二空穴在圖1中和在圖2中未示出。

例如在第一空穴5中、尤其在如圖2中所示的進入開口11封閉的情況下存在第一壓力。此外，在第一空穴5中包含具有第一化學組分的第一氣體混合物。此外，例如在第二空穴中存在第二壓力，并且在第二空穴中包含具有第二化學組分的第二氣體混合物。優選地，進入開口11布置在襯底3中或罩7中。在這里的本實施例中，進入開口11示例性地布置在罩7中。然而，根據本發明對此替代地也可以設置，進入開口11布置在襯底3中。

例如設置，第一空穴5中的第一壓力小于第二空穴中的第二壓力。例如也設置，在第一空穴5中布置有在圖1中和圖2中未示出的用于轉速測量的第一微機械傳感器單元，而在第二空穴中布置有在圖1和圖2中未示出的用于加速度測量的第二微機械傳感器單元。

在圖3中以示意性視圖示出根據本發明的示例實施方式的用于制造微機械構件1的方法。在此，

-在第一方法步驟101中，在襯底3中或在罩7中構造連接第一空穴5與微機械構件1的周圍環境9的、尤其是狹長的進入開口11。圖1示例性地示出在第一方法步驟101之后的微機械構件1。此外，

-在第二方法步驟102中，調節第一空穴5中的第一壓力和/或第一化學組分或者說使第一空穴5通過進入通道以所期望的氣體和所期望的內壓力充滿。此外例如，

-在第三方法步驟103中，通過借助于激光將能量或熱量引入到襯底3的或罩7的吸收部分21中來封閉進入開口11。例如替代地也設置，

-在第三方法步驟103中，僅優選通過激光局部加熱環繞進入通道周圍的區域并且密封地封閉進入通道。因此有利地可能的是，根據本發明的方法也設置其他不同于激光器的能量源來封閉進入開口11。圖2示例性地示出第三方法步驟103之后的微機械構件1。

在時間上在第三方法步驟103之后，在圖2中示例性示出的橫向區域15中在罩7的背離空穴5的表面上以及在垂直于橫向區域15到微機械構件1的表面上的投影、即沿著進入開口11并且向著第一空穴5的方向的深度中產生機械應力。該機械應力、尤其是局部的機械應力尤其存在于罩7的在第三加工步驟103中過渡到液態聚集態并且在第三方法步驟103后過渡到固態聚集態并且封閉進入開口11的材料區域13與罩7的在第三方法步驟103中保持固態聚集態的剩余區域之間的界面上和界面附近。在此罩7的在圖2中封閉進入開口11的材料區域13尤其關于它的橫向的、尤其平行于表面延伸的延伸尺度或成形部而言并且尤其關于它的垂直于橫向延伸尺度、尤其垂直于表面延伸的大小或造型結構而言僅視為示意性的或者說示意性地示出。

如在圖3中示例地示出的那樣，附加地

-在第四方法步驟104中，為了與襯底3或罩7的在第三方法步驟103中轉變到液態聚集態的材料區域13混合，一個層在進入開口11區域中在襯底3或罩7或者mems-襯底(或者mems-結構的其他種類的封裝層)的表面上沉積或者生長。換言之，在襯底3或罩7或者說在襯底材料上施加第二材料的層，其中，襯底材料和第二材料都在局部加熱過程中熔化和混合。在此，例如所述層或者附加層包括不同于襯底材料或罩材料的材料。此外，例如也設置，所述層包括至少一個與襯底或罩有偏差的晶體結構和/或摻雜。

例如也設置，附加地

-在第四方法步驟104中，為了與襯底3或罩7的在第三方法步驟103中轉變到液態聚集態的材料區域13混合，另外一個層或者另外多個層在進入開口11區域中在襯底3或罩7或者mems-襯底(或者mems-結構的其他種類的封裝層)的表面上沉積或者生長。

此外例如設置，在第一方法步驟101中，既在襯底3中或者在罩7中或者在罩晶片中或者在傳感器晶片中又在所述層中或者說穿過所述層產生或者說構造通向mems-空穴的所述進入開口或者說狹窄的進入通道。此外例如設置，優選通過激光局部地加熱進入開口周圍的區域，并且密封地封閉進入通道。

通過選擇所述一個層或者所述另外一個層或者另外多個層的材料并且隨后將所述層或者所述另外一層或者另外多層與材料區域13混合，能夠由此有針對性地影響混合材料性能。通過第四方法步驟104可以通過一個或者多個下面的效應以及其他未列出的效應實現例如減少裂紋形成：

-效應，例如減少在系統中的拉應力：

-在多個混合系統情況下固化溫度通常低于單純系統情況下的固化溫度。通過將襯底材料與第二材料混合即能夠降低固化溫度。通過在熔化區域和周圍環境之間產生更小的溫度差，在這樣的系統中在熱膨脹系數接近相同的情況下形成更小的應力。

-可以使用在固化時具有反常現象的混合系統。即在固化時材料膨脹，如同例如水在凝固時發生的那樣。

-可以使用具有比襯底材料更小的熱膨脹系數的第二材料或者另一混合材料。

-可以使用這樣的第二材料，該第二材料在與襯底材料的混合物中在固化時結晶成晶體結構，該晶體結構對襯底材料的晶體取向作出反應并且優選帶有壓應力地結晶。

-至少部分地包括材料區域13和至少部分地包括所述層的混合材料或者說新混合材料能夠更容易地變形并且能夠通過非彈性變形而比襯底材料更好地由固化過程和局部冷卻引發地對應力作出反應。

-混合材料或者說新封閉材料(兩種材料的混合物)具有更高的機械牢固性。

-混合材料的抗斷裂強度由于混合材料的彈性模數(該彈性模數與襯底材料的彈性模數有偏差)而比襯底材料的抗斷裂強度更高。

-新混合材料能夠更容易塑性變形并且因此能夠通過變形對由外部施加的壓力或者說外部施加的應力作出反應。

-所述材料或者說混合材料由于其被改變的晶體結構而對裂紋形成不敏感，尤其微裂紋不能夠擴展并且不會導致整個封閉區域的裂開。

此外，根據本發明設置，微機械構件在封閉區域中或者說在封閉的進入開口11區域中包括混合材料，該混合材料至少部分地包括所述層和至少部分地包括所述材料區域。換言之，例如設置，襯底材料或罩材料和附加材料或者說層材料(或者說所述層的材料)在封閉區域中或者說在封閉的進入開口11區域中至少部分地混合。

在此例如設置，層材料或者說附加層的材料具有比襯底材料或罩材料更低的熔點。例如純鍺(ge)的熔點為937℃并且硅(si)的熔點為1410℃。鍺硅混合晶體的熔點位于鍺和硅的熔點之間并且可以通過鍺和硅的比例來調整。

此外例如設置，混合材料具有比兩個單一材料或者說比層材料并且比襯底材料或罩材料更低的熔點。尤其例如設置，借助硅和鋁的組合或者硅和金的組合調整混合材料的熔化溫度。

此外，根據本發明設置，混合材料或者說混合系統和/或所述層材料和/或襯底材料或罩材料在固化時具有反常現象。尤其設置，襯底和/或罩包括硅。

此外設置，所述層材料或者混合材料具有比襯底材料或罩材料更低的熱膨脹系數。

此外設置，混合材料或者說第二材料，其在與與襯底材料或者與罩材料的混合物中在固化時結晶成晶體結構，該晶體結構這樣地對襯底材料或罩材料的晶體取向作出反應，使得混合材料或者說在與襯底材料的混合物中或者在與罩材料的混合物中的第二材料優選帶有壓應力地結晶，例如在存在連續的晶格畸變時。例如設置，所述層包括鍺層或者硅鍺層或者含鍺的其他層。在此，與硅的相比，鍺的晶格常數是混合晶體的晶格畸變或者說晶格常數例如由混合比例通過vegardsche法則得出：a(si1-xgex)＝asi+x(age-asi)，其中，a(si1-xgex)是合成的混合晶體si1-xgex的晶格常數，asi和age是硅和鍺的晶格常數并且x是鍺組分的百分含量。例如也設置，所述層包括一種元素或者多種其他元素，該元素為了在混合材料中產生晶格畸變而占據在混合材料中的間隙位置或者在混合材料的晶格中的空隙。

此外例如設置，使用能夠更容易變形的層材料。例如設置，層材料或者混合材料具有比襯底材料或者比罩材料更加無彈性的變形性能。換言之，層材料或者混合材料比襯底材料或者比罩材料更加無彈性地對作用的應力或作用力或者說作用到微機械構件1上的作用力作出反應。在此尤其例如設置，混合材料或者由層材料和襯底材料構成的混合物或者由層材料和罩材料構成的混合物具有比襯底材料或者比罩材料更加無彈性的變形性能。所述層材料例如包括鋁al和/或金au。

此外例如設置，所述層或者說混合材料的彈性模數基本上與襯底材料或罩材料的彈性模數相比具有大于15％的偏差。此外，替代地例如設置，所述層或者說混合材料的彈性模數基本上是襯底材料或罩材料的彈性模數的1.15倍，尤其大于1.15倍，或者是襯底材料或罩材料的彈性模數的0.85倍，尤其小于0.85倍。

此外例如設置，所述層或者說混合材料在固化過程或者冷卻過程中能夠無彈性地、尤其塑性地或者至少部分塑性地和/或彈塑性地和/或塑彈性地變形或者無彈性地作出反應。

此外設置，混合材料尤其在液態聚集態中包括均勻的相。此外例如設置，混合材料尤其在固體的聚集狀態中包括至少兩個相，尤其三個、四個、五個、六個、七個、八個或者多于八個的相。換言之，例如設置，使用由層材料或者說附加材料和襯底材料或罩材料構成的混合系統，該混合系統在熔化狀態中均勻混合，并且在固化或者局部固化和冷卻之前、過程中或者之后再次局部離解或者說分成多個相。在此例如設置，在混合材料或者兩種材料中的一種的在固態聚集態中的相的至少一個相或者在所述相的兩個相之間的界面或者說所述材料的界面阻礙例如微裂紋的擴展或者具有相對于現有技術提高的抗裂紋形成阻力。

最后設置，所述層材料或者第二材料包括一種材料，該材料尤其在液態聚集態中能夠完全與尤其處于液態聚集態中的硅混合，并且固化為混合晶體。例如也設置，由層材料或者第二材料和硅構成的液相固化為混合晶體。例如所述層材料或者混合材料尤其在固態聚集態中包括sixgei-x混合晶體。尤其當混合材料或者說混合系統帶有小于單一材料或者層材料或者襯底材料或罩材料的拉應力地固化時，這是有利的。