專利名稱：制造微機(jī)械部件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請(qǐng)涉及根據(jù)權(quán)利要求1前序部分所述的、在微機(jī)械部件中，尤其是在
微機(jī)械SOI晶片(SOI-wafer)結(jié)構(gòu)中獲得狹窄間隙的方法。
本發(fā)明還涉及根據(jù)權(quán)利要求8-9中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，和根據(jù)權(quán)
利要求20-21中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方法，硅-微機(jī)械器件，例如加速度傳,和其它類似器件， 主要鵬J頓SOI (絕緣體上外延硅)晶片結(jié)構(gòu)進(jìn)^f隨，在該SOI晶片結(jié)構(gòu) 上蝕刻出槽，氧化槽的壁面，然后通過(guò)氟-等離預(yù)刻使得槽的表面平坦。
由Hsu等人[W.-T. Hsu, JKClark^禾卩C.T.-C Nguyen, 'A sub-micron capacitive gap process for multiple-metal國(guó)dsctrocfe lateral micromechanical resoimtors(用于多金 屬電極橫向微機(jī)械諧振器的亞微米電容間隙工藝)'.尸rac.壓五M5MSCo—^2ce, (Interlaken Switzerland^ 2001),p.349]在上面的出版物中公開了一種在微機(jī)械結(jié)構(gòu) 和它的金屬電極之間形成水平電容間隙的方法，在該方法中生長(zhǎng)出氧化物和 LPCVD氮化硅的膜，這些層將該器件和來(lái)自電傳導(dǎo)硅襯底的連接器單元隔離， 在此之后形成連接的多晶硅層，對(duì)其進(jìn)行摻雜質(zhì)并且在該多晶硅層上形成結(jié)構(gòu) 圖案。氧化物層也形成在結(jié)構(gòu)圖案的頂部，該層在之后的等離子蝕刻中充當(dāng)犧 牲層。在形成M1 各(vias)后，形成結(jié)構(gòu)多晶鵬，對(duì)其進(jìn)行摻雜質(zhì)并進(jìn)行熱處
理。m等離子蝕刻產(chǎn)生最終結(jié)構(gòu)。根據(jù)所述公開的方法，最終結(jié)構(gòu)中的電極
是金屬，而可動(dòng)部件是多晶硅。
Mil使用與Hsu等人在出版物中所公開的方法相對(duì)應(yīng)的方法，也可在SOI 襯底上形成豎直的電容間隙[S.Pourkamali和F.Ayaa, 'SOI-Based HF and VHF Single-Crystal Silicon Resonators with Sub-100 Nanometer Vertical Capacitive Gaps(具有亞100納米的豎直電容間隙的SOI基HF和VHF單晶硅諧振器)，， Z)扭對(duì)q/"決e /"fe/7 "rto""/ Cb"，e"ce o"/Stote 力ctotow朋d
A/,cm^對(duì)ews (Tram^cera 03」，Boston, June 8-12，2003,pp.837國(guó)840]。在之前的出
版物中，該出版物中的方法也通過(guò)采用等離子蝕刻產(chǎn)生最終結(jié)構(gòu)。在該出版物 提出的結(jié)構(gòu)中，電極由多晶硅構(gòu)成，而可動(dòng)部件由單晶硅構(gòu)成。
Quey等人在出lfe物(E.Quevy, B丄egran4 D Collard, LBuchaillot 'Ultimate Technology for Micromachining of Nanometric Gap HF Micromechanical Resonators (納米間隙HF微機(jī)械諧振器的微機(jī)械加工的最后工藝)，，l她正EE Micro Electro Mechanical System, Kyoto,Jap叫2003)中表示水平電容間隙能夠做成 60nm那么窄。根據(jù)所述出版物，兩種材料可以用于可動(dòng)部件，也就是單晶硅和 通常由乙g生長(zhǎng)出的LPCVD多晶硅。重?fù)诫s的多晶硅被用作電極材料。
雖然借助這些已有技術(shù)已經(jīng)可以制成具有平坦表面形貌且在其中具有相當(dāng) 狹窄的電容間隙的結(jié)構(gòu)，然而這些解決方案存在缺點(diǎn)，即由于采用了等離子蝕 亥lj，該結(jié)構(gòu)的表面仍然是粗糙的，由此當(dāng)空氣和顆粒能夠進(jìn)入該結(jié)構(gòu)的內(nèi)部配 件時(shí)，所述結(jié)構(gòu)不冑的多緊密地附接在其它結(jié)構(gòu)上。
另外，所謂的平面阻層必須采用平面嫩lj。該阻層的厚度和LPCVD多晶 硅的厚度一起，限制了可得到的結(jié)構(gòu)層的厚度。
因此，需要提供一種方法，M31該方法可以制成具有平滑表面的結(jié)構(gòu)，通 過(guò)使表面平坦且不會(huì)限制結(jié)構(gòu)層的厚度的方式，該結(jié)構(gòu)能夠緊密地連接到其它 對(duì)以的結(jié)構(gòu)上和器件的壁面上。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種經(jīng)過(guò)改進(jìn)的制造硅-微機(jī)械結(jié)構(gòu)的方法，所述硅-微機(jī) 械結(jié)構(gòu)例如是諧振器，加速度傳感器和其它對(duì)以的器件。通過(guò)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu) 選實(shí)施例，可采用研磨和拋光以制作出具有光滑表面的結(jié)構(gòu)。
借助本發(fā)明，由SOI-晶片結(jié)構(gòu)制造出用于獲得狹窄間隙的微機(jī)械部件，在 該結(jié)構(gòu)中嫩咄槽，氧化槽的壁面。根據(jù)該方法
a) 生長(zhǎng)出厚層的電極材料，該層覆蓋了所有其它的材料，
b) Maa行研磨使表面光滑，
c) 使用化學(xué)機(jī)械拋光法拋光硅，由Jt暖面的高度也恢復(fù)到原始高度，
d) 在該結(jié)構(gòu)中卞蟲刻出釋放孔，
e) 形成結(jié)構(gòu)圖案，并且
f) 4頓氫氟酸進(jìn)行蝕刻從而釋放旨在進(jìn)行移動(dòng)的結(jié)構(gòu)。
更具體而言，根據(jù)本發(fā)明的方法，其特征在于，如禾又利要求1的特征部分 所述的內(nèi)容。
進(jìn)而，根據(jù)本發(fā)明的硅-微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，如^5l利要求8-9所述的內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的硅-微機(jī)械結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，其特征在于，如權(quán)利要求20-21所述
的內(nèi)容。
根據(jù)本發(fā)明的方法不同于現(xiàn)有技術(shù)，尤其是在使表面光滑這個(gè)階段，其中，
在本發(fā)明的方法中，并不采用如參考出版物中提到的等離子蝕刻，取而代之的
M用機(jī)械研磨和化學(xué)機(jī)械拋光。
本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例中，還微多形^^狀電極結(jié)構(gòu)。 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中的方法的優(yōu)點(diǎn)在于借助研磨和拋光得到非常平坦
和光滑的表面，另一方面通過(guò)采用不同的晶片粘接工藝，能夠制造出例如氣密
的結(jié)構(gòu)和器件。
該方法的第二個(gè)實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于它還能夠適用于比根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的方
法得到更大的結(jié)構(gòu)厚度，因?yàn)樵谠摲椒ㄖ胁恍枰拗屏撕穸鹊钠矫孀鑼印?采用本發(fā)明的實(shí)施例，其中表面先通過(guò)研磨進(jìn)行機(jī)械磨光，然后采用化學(xué)
機(jī)械拋光(CMP)進(jìn)行拋光，比起現(xiàn)有技術(shù)中所采用的等離子嫩U，該結(jié)構(gòu)變 得更加平坦和光滑。
本發(fā)明的其它細(xì)節(jié)和優(yōu)點(diǎn)Mil接下來(lái)的詳細(xì)描述將變得更加明顯。


圖la是根據(jù)本發(fā)明的一4^實(shí)施例的l-D加鵬傳麟的詳圖。該圖是 從頂部觀察到的，結(jié)構(gòu)的全視圖。
圖lb是圖la中所示的結(jié)構(gòu)的橫截面圖(B-B，)。
圖lc是突出部結(jié)構(gòu)的特寫圖。
圖ld是突出部結(jié)構(gòu)的橫截面圖(A-A，)。
圖2示出了硅-微機(jī)械部件的制造方法。
圖3a示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)ttil實(shí)施例的平面諧振器的頂視圖。 圖3b是圖3a中所示的結(jié)構(gòu)的一個(gè)可選方案的橫截面圖。 圖3c是圖3a中所示的結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的，皿面圖。 在附圖中使用下面的附圖標(biāo)號(hào) 1單晶硅的浮動(dòng)塊
2經(jīng)過(guò)襯底的槽
3電極
4錨固器
5懸簧
6狹窄間隙
7釋放蝕刻的孔
8電極的突出部結(jié)構(gòu)
9單晶硅的突出部結(jié)構(gòu)
10在SOI-晶片結(jié)構(gòu)中的凹坑
11在突出部結(jié)構(gòu)之間的縱向槽
12襯底
13在突出部之間的橫向槽 14電極材料
具體實(shí)施例方式
在圖1中，由單晶硅制成的可動(dòng)結(jié)構(gòu)1 "浮"在四賴固器4上，其借助 懸簧5附接在錨固器上。槽2環(huán)繞可動(dòng)結(jié)構(gòu)1進(jìn)行設(shè)置，該槽通過(guò)使可動(dòng)結(jié)構(gòu)1 與襯底12分離來(lái)從而確保所述結(jié)構(gòu)的可動(dòng)性。檢測(cè)孔7還被設(shè)置在單晶硅中用 于釋放蝕刻。在單晶硅中，具有至少兩個(gè)突出部9，同時(shí)相對(duì)于它們?cè)O(shè)置相應(yīng)數(shù) 目的電極突出部8。在單晶硅的突出部9和電極突出部8之間蝕刻出狹窄間隙6， 該間隙由縱向槽11和橫向槽13構(gòu)成，且形成M突出部8， 9形成了結(jié)電容的 空隙。當(dāng)/Ai:方進(jìn)行觀察時(shí)，突出部使得電極結(jié)構(gòu)成為梳狀外形。
圖2示出了在硅-微機(jī)械部件中有禾哋形^^狀電極結(jié)構(gòu)的制造方法的於 步驟(步驟l-7):
1) 在SOI晶片結(jié)構(gòu)中蝕刻出凹坑IO，
2) 在凹坑10的位置處將縱向槽11和橫向槽13都蝕刻到晶片中，
3) 氧化槽ll， 13的壁面，
4) 在 ^結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)出厚層的電極材料14，
5) fflii研磨和化學(xué)機(jī)械拋光磨平表面，
6) 形成結(jié)構(gòu)圖案和釋放孔7，并且
7) 采用氫氟酸溶液進(jìn)行蝕刻從而釋方處萬(wàn)述結(jié)構(gòu)。
如圖3所示，根據(jù)本發(fā)明的一^Hte實(shí)施例的平面諧振器中，固定的硅區(qū) 域借助錨固器4被錨固在襯底12上。在該平面諧振器結(jié)構(gòu)中，具有與圖1中所 示的加速度傳感器中對(duì)以的"浮動(dòng)"硅板1 。圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施 例的電極結(jié)構(gòu)的可選橫截面，其中一個(gè)是一體化的(圖3b)，而另一個(gè)是薄的突 出部(圖3c)。在兩種可選結(jié)構(gòu)中，諧振器l僅ffiil狹窄間隙6與電極結(jié)構(gòu)3分 隔開。
用于本發(fā)明中的術(shù)語(yǔ)"SOI"，是指在絕緣材料之上的硅(絕緣體上外延硅)。 SOI襯底，也就是SOI晶片，特別地用于需要極高精度的小型結(jié)構(gòu)的制造中， 其中SOI襯底作為電絕緣基層材料。SOI晶片的最廣泛應(yīng)用領(lǐng)域是高速、緊密 的集成電路。在這些應(yīng)用之中，所采用的SOI結(jié)構(gòu)層是薄的(幾百納米)，然而 在微機(jī)械中是幾個(gè)或者幾十微米。
"多晶硅"是多晶體的硅。在本發(fā)明中，多晶硅主要用作電極材料。在根 據(jù)本發(fā)明的方法中，大量使用的第^#料是單晶硅，這是一種機(jī)械穩(wěn)定的材料， 由此對(duì)于本發(fā)明的目的來(lái)說(shuō)是相當(dāng)合適的。多晶硅和單晶硅在微機(jī)械器件的制 造方面來(lái)說(shuō)均應(yīng)用廣泛。
根據(jù)本發(fā)明的一^H^實(shí)施例，硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)由薄soi-晶片結(jié)構(gòu)加工而成，
并在晶片中蝕刻出槽(圖2，步驟1—2)。該晶片的厚度為大約5—150um，優(yōu) 選大約20um。采用熱氧化在槽的壁面上生長(zhǎng)出薄氧化膜(步驟3)，當(dāng)在隨后 的步驟中進(jìn)行蝕刻時(shí)，該膜作為犧牲層并且其厚度決定了在最終結(jié)構(gòu)中電容間 隙的寬度。膜的厚度肖,變化，但是一般為50nm，或者更薄/更厚，例如，10 一200nm。在3fe后，厚層的電極材料填滿該槽(步驟4)，并且覆蓋了所有其 他的材料。
在生長(zhǎng)出電極豐才料之后，該表面是不平坦的，因?yàn)樗c結(jié)構(gòu)的原始皿一 致。因此必須使得表面平坦。在本發(fā)明的一個(gè) 實(shí)施例中，先M31粗糙地機(jī) 械研磨，再ffi31化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)(步驟5) 行平坦化。拋光后，表面 變得光滑并且高度回復(fù)到原始高度，由此其中用作犧牲層的氧化層從電極材料 (多晶硅)的下面顯露出來(lái)。
在表面變平后，狹窄或微小的孔被形成穿過(guò)結(jié)構(gòu)層，這些 L有助于隨后用 于釋放蝕刻的蝕刻溶液滲入結(jié)構(gòu)的各個(gè)部件，且結(jié)構(gòu)圖案形成在單晶構(gòu)造硅中 (步驟6)。釋放孔的直徑為大約1—10um， 1tit大約4um。
最終結(jié)構(gòu)鵬蝕刻產(chǎn)生(步驟7)，其中HF溶液(氫氟酸溶液)作為蝕刻 溶液，由此旨在進(jìn)行移動(dòng)的結(jié)構(gòu)被釋放，且其中在電極和可動(dòng)部件之間的薄硅 氧化膜被去除。非常狹窄的電容間隙代替所述的氧化膜留下。
根據(jù)本發(fā)明的第二^H尤選實(shí)施例，用于硅-微機(jī)械結(jié)構(gòu)制造的SOI晶片首先 嫩咄凹坑10，然后在凹坑中蝕刻出槽，其中一些槽11相對(duì)于觀看圖ld的方 向是縱向的，而其他槽13相對(duì)于觀看圖ld的方向是橫向的。在這個(gè)優(yōu)選實(shí)施 例中，橫向槽13形^^狀結(jié)構(gòu)，其包括至少兩個(gè)， 為3—4個(gè)，單晶硅突 出部9。由于凹坑IO，這個(gè)結(jié)構(gòu)的高度為大約1—2um，優(yōu)選大約lum，低于 環(huán)繞它的結(jié)構(gòu)的高度。采用熱氧化生成硅指梳結(jié)構(gòu)壁面的氧化膜，其在隨后步 驟中t頓J時(shí)作為犧牲層。在iit后，在硅突出部9之間的槽用厚層的電極材料 14 (多晶硅)填滿，i媚覆蓋了所有其他的材料。通常，具有與單晶硅突出部9 數(shù)目相同的多晶硅突出部8 (參見(jiàn)圖la)。另外，也可以具有比單晶硅突出部9 多1個(gè)或者2個(gè)的多晶硅突出部8。當(dāng)電極材料14不僅填滿槽，還填滿之前在 晶片中蝕亥咄的凹坑10時(shí)，甚至當(dāng)在表面變平后其他結(jié)構(gòu)的高度回復(fù)到它們?cè)?始高度、顯露出在它們上面生成的氧化層時(shí)(圖2，步驟5)，電極的多晶硅指8 保持彼此接觸。還是根據(jù)這個(gè)實(shí)施例，通過(guò)研磨和拋光來(lái)使表面變平，由此得 到平坦且光滑的表面，該表面在最后成品中仍然保持平坦和光滑(圖2，步驟7)。
Mi^二優(yōu)選實(shí)施例，得到梳狀電極結(jié)構(gòu)3，皿可動(dòng)結(jié)構(gòu)1與固定主 體12之間粒了更大電容表面面積和更大總電容。當(dāng)微機(jī)械部件受靜電控制時(shí)， 所述狹窄間隙允許采用更低的工作電壓。
多晶硅，例如，LPCVD多晶硅， 在外反應(yīng)器(epireactor)中生長(zhǎng)出的 表層多晶硅(鄰ipolysilicon)，育g夠被用作電極材料。單晶硅，用于可動(dòng)部件1 中。電極3被固定且僅M前述的狹窄間隙6與固定的結(jié)構(gòu)硅分隔開。
根據(jù)前述的第二實(shí)施例(圖2)的電極結(jié)構(gòu)中的硅突出部8在縱向上形成 梳狀結(jié)構(gòu)。由于之前在SOI晶片結(jié)構(gòu)中形成的凹坑IO，在電極結(jié)構(gòu)中的突出部 8 ffi51大約l一2"m厚的一體電極結(jié)構(gòu)連接，該電極結(jié)構(gòu)填滿了之前在該處的 凹坑。所述的多晶硅突出部8增強(qiáng)了所述結(jié)構(gòu)并且防止電極結(jié)構(gòu)3最外面的部 分搖擺，即使在釋放t喊忡采用的溶液也已能夠部分地浸入甚至到多晶硅層之 下和之后。
單晶硅突出部9的寬度(W*)至少為幾微米，,大約5ixm，而分隔
它們且形成了多晶硅突出部8的槽寬約4um且相對(duì)于晶片表面皿角。整個(gè)電 極結(jié)構(gòu)3的總寬度(Wpoty)可根據(jù)下列公式進(jìn)行i十算 Wpoly=n*4+(n-l)*5
其中n是填滿多晶硅的狹窄槽的數(shù)目(例如，在圖2中，n=3)，而數(shù)目4 對(duì)應(yīng)于當(dāng)前所述槽的寬度。例如，如果槽的數(shù)目是3 (也就是n二3)，如圖2所 示，整個(gè)梳狀結(jié)構(gòu)的寬度，也就是電極結(jié)構(gòu)3，育g夠通過(guò)所述公式計(jì)算為大約 27um。通過(guò)改變單晶體突出部9和在它們之間的槽的寬度，能夠形成總寬度為 大約20—35"m的電極結(jié)構(gòu)3 (當(dāng)n二3時(shí))。
為了從基層材料，也就是SOI晶片，上釋放單晶硅，根據(jù)本發(fā)明的i^實(shí) 施例，包括在最后HF蝕刻之前，在單晶硅中蝕刻釋放孔7，這樣做是為了釋放 結(jié)構(gòu)。通過(guò)釋放孔7，蝕亥賂液將軎辦作用于相當(dāng)大面積的單晶硅之下。
由于在單晶硅中所述的釋放 L 7必須穿過(guò)結(jié)構(gòu)層形成，硅突出部的最大高 度受到限定。通過(guò)制作更大的孔，就可能釆用更厚的結(jié)構(gòu)層。結(jié)構(gòu)層的厚度與 孔的寬度的比值(長(zhǎng)寬比，最大AR)是10: 1，也就是，如果孔的直徑是大約 4 u m，就會(huì),采用厚度40 u m的結(jié)構(gòu)層。AR在某種程度上是器件的特定參數(shù)。
如果不需要前述的釋放孔，硅突出部的最大高度則由在梳狀結(jié)構(gòu)中的槽的 卞賅脷填充限定。如果槽的估算最大AR是25: l且填充層的厚度是2um，最 大可能的槽深激絵是大約lOOixm，根據(jù)下列公式進(jìn)tfi十算
高度=(2+2) *maxAR
前述槽的寬度僅由熱氧化決定，i!31熱氧化，隨后在這些槽的壁面上形成 蝕刻的氧化膜。
從圖1中肖嫩看到每個(gè)單晶,突出部9與一個(gè)多晶硅突出部8形成一 對(duì)。這些對(duì)8， 9形成所述的梳狀結(jié)構(gòu)。在圖la中，在每個(gè)電極3處有四對(duì)這
樣的對(duì)子。因此，根據(jù)所述圖中的電極結(jié)構(gòu)的總電容(Qot)應(yīng)當(dāng)是只有一對(duì)突 出部8， 9的結(jié)構(gòu)的電容(d)的四倍大。因此總電容直接正比于突出部對(duì)8， 9 的數(shù)目(n)。
根據(jù)本發(fā)明的方法和采用該方法制作的結(jié)構(gòu)或部件能夠用于許多不同的方 面。根據(jù)本發(fā)明的工藝得到的通常的最終產(chǎn)品是硅-微機(jī)械結(jié)構(gòu)。例如，可以是 用作私皆振器中的振蕩電路的硅-微機(jī)械平面諧振器，換句話說(shuō)，作為石英晶體
的替代物。另一種可選方式是，本發(fā)明肖,應(yīng)用至,如加速度傳感器的制造中。 根據(jù)本發(fā)明制成的結(jié)構(gòu)或者部件育,用于各種晶片粘合應(yīng)用中，其中通過(guò) 采用本發(fā)明能夠制造，例如適用于真空密封或者包裝的機(jī)構(gòu)，由于通過(guò)研磨和 化學(xué)機(jī)械拋光的磨平表面比通過(guò)蝕刻磨平的表面要更加平坦，因此空氣或者灰
塵和其J1^粒不肖,iaA^些真空密封的結(jié)構(gòu)或者包裝內(nèi)。
根據(jù)本發(fā)明的方法還允許微機(jī)械部件的制造和它們?cè)谶@種應(yīng)用中的4頓， 其中在這些應(yīng)用中在電極之間需要大的電容。電容的微機(jī)械傳s^廣忍也用于， 例如，在自動(dòng)化工業(yè)中。微傳感器的優(yōu)勢(shì)包括低能量消耗和在電子學(xué)中的可積 分性。它們完射腿用于，例如精確測(cè)量。根據(jù)本發(fā)明制造的加鵬傳感器能 夠用于，例如，在汽車中測(cè)量加鵬，或者在各種工業(yè)設(shè)備中測(cè)量振動(dòng)的程度。
參考文獻(xiàn)
由Kaajakari等^v在出lfe物中(Ville Kaajakari, Tomi Ma他4 Aame OJ4 Jyrid Kiihamaki, and Heikki Sepp^ Square畫Extensional Mode Single-Crystal Silicon Mcromechanical Resonator for Low-Phase-Noise Oscillator Applications(用于4氐相
噪音振蕩器應(yīng)用的平方外延模式單晶硅微機(jī)械諧振器)，壓朋艦c的"Z>v/ce Lete^VoUS^NoA 2004)公開了一種微機(jī)械諧振器的制造方法。
權(quán)利要求
1、在由微機(jī)械SOI晶片結(jié)構(gòu)制成的微機(jī)械部件中獲得狹窄間隙的方法，其中在該SOI晶片結(jié)構(gòu)中蝕刻出槽，槽的壁面被氧化，該方法的特征在于，a)在該晶片結(jié)構(gòu)上生長(zhǎng)出厚層的電極材料(14)，該層覆蓋了所有其他的材料，b)通過(guò)進(jìn)行研磨使表面平坦，c)通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光法拋光所述表面，d)在該結(jié)構(gòu)中蝕刻出細(xì)小的釋放孔(7)，e)形成結(jié)構(gòu)圖案(1，8，9)，并且f)采用氫氟酸溶液進(jìn)行蝕刻從而釋放該結(jié)構(gòu)(1，8，9)。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所采用的電極材料(14)是在 夕卜反應(yīng)器中生長(zhǎng)出的表層多晶硅。
3、 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，單晶硅被用在微機(jī)械部件 的可動(dòng)部件0)中。
4、 如權(quán)利要求1—3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，嫩IMA該晶片 結(jié)構(gòu)的槽(13)形成了包括至少兩個(gè)單晶硅突出部的梳狀結(jié)構(gòu)。
5、 如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，在t賅贈(zèng)(13)之前在該晶片 結(jié)構(gòu)中蝕亥咄凹坑(10)，由lt晰述梳狀結(jié)構(gòu)具有比該結(jié)構(gòu)的其余部^[氐大約1 u m的高度。
6、 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，以材料完全填滿至少槽03) 和凹坑(10)的這種方式，將所述梳狀結(jié)構(gòu)中的槽(13)用電極材料(14)填滿。
7、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，為了釋放旨在進(jìn)纟豫動(dòng)的結(jié)構(gòu) (1)且為了在可動(dòng)結(jié)構(gòu)(1)和電極G)之間形成電容間隙(6)，采用氫氟酸鵬。
8、 硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，所述硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)包括 —主體(12)，一柔性附接至U主體(12)上的塊(1)，一在主體(12)和塊(1)之間形成的電容結(jié)構(gòu)(8, 9)， 其特征在于，為了產(chǎn)生最大可能的電，度，彼此對(duì)應(yīng)且相對(duì)的突出部(8， 9)形成在塊(1)和主體(12)中。
9、 如權(quán)利要求8所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于，—所述結(jié)構(gòu)具有由單晶硅制成的可動(dòng)結(jié)構(gòu)(1)，其浮動(dòng)支撐在四44苗固器 (4)上，并借助懸簧(5)附接到錨固器上，—槽(2)圍繞可動(dòng)結(jié)構(gòu)(1)進(jìn)行設(shè)置且確保該結(jié)構(gòu)的可動(dòng)性，并且檢測(cè) 孔(7)穿過(guò)該結(jié)構(gòu)以用于釋放蝕刻，—在單晶硅和電極結(jié)構(gòu)G)之間t駭咄狹窄電容間隙(6)，且—在單晶硅中具有至少兩個(gè)突出部(9)并且相應(yīng)數(shù)目的電極突出部(8) 相對(duì)于它們進(jìn)4于設(shè)置。
10、 如權(quán)利要求8或9所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，電極材料(14) 是表層多晶硅。
11、 如權(quán)禾頓求8或9所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，可動(dòng)結(jié)構(gòu)(1) 由單晶硅形成。
12、 如權(quán)禾腰求8—11中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，電極 結(jié)構(gòu)(3)中具有大約4um寬的突出部(8)。
13、 如權(quán)禾腰求8—12中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，它的 電極結(jié)構(gòu)(3)中的突出部(8)形成梳狀結(jié)構(gòu)。
14、 如權(quán)利要求8—13中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，梳狀 多晶硅結(jié)構(gòu)的突出部(8)增強(qiáng)了所述結(jié)構(gòu)且防止其最外面部件產(chǎn)生搖擺。
15、 如權(quán)利要求8—14中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，由于 根據(jù)權(quán)利要求5在SOI晶片結(jié)構(gòu)中形成凹坑(10)，梳狀電極結(jié)構(gòu)的突出部(8) M31大約1 u m厚的一體化硅i央進(jìn)^^接。
16、 如權(quán)利要求8—15中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，單晶 硅突出部(9)的寬度為大約5um。
17、 如權(quán)利要求8—16中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，整個(gè) 電極結(jié)構(gòu)(3)的寬度為大約20—35 um。
18、 如權(quán)利要求8—17中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)是諧振器。
19、 如權(quán)利要求8—17中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述 硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)是加 傳 1。
20、 如權(quán)利要求1—7中任一項(xiàng)所述的方法在晶片粘結(jié)應(yīng)用中的使用，由此形成可以用于例如真空密封或者包裝的結(jié)構(gòu)。
21、 如權(quán)利要求8—17中任一項(xiàng)所述的硅微機(jī)械結(jié)構(gòu)在多種應(yīng)用中的f頓，其中在電極之間需要大電容。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造加速度傳感器的方法。在該方法中，采用在其中蝕刻出槽的薄的SOI晶片結(jié)構(gòu)，槽的壁面受到氧化。覆蓋所有其他材料的厚層的電極材料在該結(jié)構(gòu)的頂部上生長(zhǎng)，在這之后研磨且化學(xué)機(jī)械地拋光表面，在該結(jié)構(gòu)中蝕刻出細(xì)小的釋放孔，形成結(jié)構(gòu)圖案，最后采用氫氟酸溶液進(jìn)行蝕刻以釋放旨在進(jìn)行移動(dòng)的結(jié)構(gòu)且打開電容間隙。
文檔編號(hào)B81BGK101351400SQ200680019491
公開日2009年1月21日 申請(qǐng)日期2006年6月2日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月3日
發(fā)明者H·卡特盧斯, J·基哈馬基 申請(qǐng)人:芬蘭技術(shù)研究中心