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用于制造微机械层结构的方法


技术摘要:
本发明涉及一种用于制造微机械层结构的方法,包括以下步骤:‑提供第一保护层,其中,第一保护层结构化有至少一个进口,该进口填充以牺牲层材料,‑将包括至少一个功能层的功能层‑层结构施加到第一保护层上,‑在功能层‑层结构中通向第一保护层的至少一个进口地制造  全部
背景技术:
微机械共振器例如作为节拍器使用在钟表中或者也使用在高时钟驱动的电子通 信器具中,例如用于WiFi、蓝牙、NFC或类似物。为了制造这种共振器,制造微机械层结构,尤 其使这些微机械层结构结构化并且施加牺牲层,所述牺牲层之后又被移除。为了移除牺牲 层,经常使用气相蚀刻方法。 微机械共振器的品质由相应的RC元件的电阻确定。在这里,所述品质影响微机械 共振器的精度和电流消耗。电流消耗越小,共振器的品质越高。在这里,RC元件的电阻由电 极和供应导线组成,其中,对于电极例如使用钨,以便实现较小的电阻,这能够实现共振器 的小的电流消耗和高的品质。
技术实现要素:
在实施方式中,本发明提供一种用于制造微机械层结构的方法,所述方法包括以 下步骤: -提供第一保护层,其中,第一保护层结构化有至少一个进口,该进口填充以牺牲 层材料, -将包括至少一个功能层的功能层-层结构施加到第一保护层上, -在功能层-层结构中通向第一保护层的所述至少一个进口地制造第一进口,使得 在功能层-层结构中的第一进口在功能层-层结构的层的至少一个层中的宽度大于或等于 第一保护层的所述至少一个进口的宽度, -将第二保护层这样施加到功能层-层结构上,使得第一进口填充以第二保护层的 材料, -使第二保护层和填充的第一进口结构化有通向第一保护层的第二进口,其中,第 二进口具有等于或小于第一进口的宽度,使得在第二进口宽度较小的情况下第二进口的壁 通过第二保护层的材料形成, -移除至少在第一保护层的进口中的牺牲层材料,并且, -移除至少在第二进口中的保护层材料。 在另外的实施方式中,本发明提供一种通过根据权利要求1-10中任一项所述的方 法制造的微机械层结构,该微机械层结构包括:尤其包含硅的第一保护层;布置在第一保护 层上的功能层-层结构,包括至少一个功能层、尤其是压电层;布置在功能层-层结构上的、 尤其包含硅的第二保护层,其中,布置有至少一个进口,该进口沿垂直方向延伸穿过功能 4 CN 111587301 A 说 明 书 2/7 页 层-层结构和保护层以用于露出微机械层结构的部件。 在说明书中、优选在权利要求书中,概念“保护层”尤其理解为以下层,该层的材料 相对于至少一个蚀刻方法、尤其是气相蚀刻方法是不敏感的。在此,保护层可以由硅制造并 且用作为用于接触功能层的电极层。换言之,概念“保护层”同样理解为电极、导体轨或类似 物。 在说明书中、优选在权利要求书中,概念“进口”尤其理解为在相应层中的呈孔、沟 槽、垂直通道、缝隙、开口或中断部或者类似物的形式的结构化部,该进口能够实现与一个 或多个位于其下方的层和/或进口的流体连接。 由此实现的优点中的一个优点是,通过保护层保护功能层免受由于另外的侵蚀性 的过程步骤、尤其是以氟化氢的气相蚀刻的不利影响。另一优点是,保护用于实施之后的制 造步骤的过程设施免受由于功能层的材料的污染。例如在约1000℃时进行外延硅的沉积, 或者在约600-800°时进行共晶硅和二氧化硅的沉积,使得在这里由于高温实现功能层的材 料析出,这污染了过程设施。通过施加保护层,不再需要针对该污染过程的单个过程设施, 使得避免明显的额外费用。同样地,取消过程设施的费事的成本密集的清洁和重新校准。另 外的优点是,相应的保护层由硅制造,使得该层可以同时用作为电极或用于功能层的电接 触的电供应导线。另外的优点是,当尤其可以使用含金属的压电材料时,可以制造更好的共 振器、即具有更高品质的共振器。 作为用于功能层的材料例如可以使用 -氮化铝, -锆钛酸铅(Bleizirkontitanat),和/或 -钪掺杂的氮化铝。 作为用于包括金属或金属化合物或至少部分由其制造的电极层/导体轨的材料例 如可以使用: -钨, -硅化钨, -钛, -氮化钛, -硅化钛, -铂, -钯, -铜, -钽, -钼, -硅化钽或类似物。 本发明的其他特征、优点和另外的实施方式在下面描述或也可以由此公开。 根据有利的扩展方案,在所述保护层的至少一个保护层的进口中沿横向方向移除 保护层材料。由此优点是,能够实现限定的露出。此外,提高灵活性,因为在功能层-层结构 中的功能层也可以借助于进口以不同的宽度露出并且这样可以不仅垂直地、而且横向地移 除之前施加的保护层。 5 CN 111587301 A 说 明 书 3/7 页 根据另外的有利的扩展方案,借助于气相蚀刻实现牺牲层材料和/或保护层材料 的移除。由此优点是,尤其可以采用可靠的和已知的方法来移除牺牲层。 根据另外的有利的扩展方案,基于氟化氢实现牺牲层材料的移除,和/或,基于卤 素氟化物实现保护层材料的移除。由此优点是,可以借助于不同的蚀刻物质有针对性地或 选择性地移除牺牲层材料和/或保护层材料,而不进行相应的另外的材料的不期望的剥除。 根据另外的有利的扩展方案,功能层-层结构的施加包括以下步骤: -将功能层施加到第一保护层上, -将电极层施加到所施加的功能层上,该电极层至少部分地包括金属和/或金属化 合物、尤其是金属氮化物和/或金属硅化物。 对于该电极层尤其使用高导电性的金属。由此优点是,由此一方面通常提高灵活 性,因为多个层可以布置在功能层-层结构中,另一方面能够实现功能层借助于电极层的改 善的、即较低欧姆的接触,该电极层至少部分地包含金属和/或金属化合物,例如由金属、金 属氮化物或金属硅化物制造。在此,功能层的接触既可以通过至少部分地包含金属和/或金 属化合物的电极层实现,也可以通过由硅制成的保护层实现。整体上,用于功能层的接触 的、既在电极中也在供应导线中的电阻下降。 根据另外的有利的扩展方案,在电极层中的第一进口制造有以下宽度,该宽度大 于或等于位于其下的功能层的第一进口的宽度。由此能够以简单的方式在制造方法的进一 步进程中在电极层的区域中沿横向方向涂覆保护层,该保护层随后沿横向方向保护电极 层。 根据另外的有利的扩展方案,在施加电极层之前将中间保护层施加在功能层上。 以该方式例如可以防止,两个层、一侧的功能层和另一侧的、至少部分地包含金属和/或金 属化合物的电极层的材料沿垂直方向相互反应。为此的示例是由氮化铝制造的功能层和由 钨制造的电极层。 根据另外的有利的扩展方案,在电极层的第一进口中的保护层材料在进口的上部 区域中完全地移除,在下部区域中沿横向方向仅部分地移除。由此实现的优点中的一个优 点是,由此可以更好地防止所述层、一侧的功能层和另一侧的电极层的材料的反应。 根据另外的有利的扩展方案,在第一保护层上方的不同层中的进口以不同宽度制 造,其中,第一进口的宽度尤其逐层地从上向下减小。以该方式,例如可以从上向下保留在 相应层中的横向的保护层,使得该保护层在相应的后续过程中、例如移除牺牲层时受保护。 根据另外的有利的扩展方案,在施加第二保护层之前沉积牺牲层材料以用于封闭 第一进口,和/或,在结构化第二保护层之后沉积牺牲层材料以用于封闭第二进口。在施加 牺牲层材料之后,该牺牲层材料尤其还可以被结构化。由此优点是,能够实现微机械层结构 的简单制造。同样地,可以在之前在第一保护层下面将牺牲层材料沉积在衬底或类似物上。 根据微机械层结构的有利的扩展方案,在功能层下方和/或上方的保护层中的进 口具有比在功能层中更大的宽度。以该方式,能够实现尽可能大的露出,例如通过由功能层 的露出形成的共振器。 根据另外的有利的扩展方案,电极层布置在功能层上方,该电极层至少部分地包 含金属和/或金属化合物。由此能够在电阻小的情况下实现简单的和可靠的接触。 根据另外的有利的扩展方案,在电极层中的进口的宽度大于或等于在功能层中的 6 CN 111587301 A 说 明 书 4/7 页 进口的宽度。以该方式,例如能够以更简单的方式使电极层沿横向方向在电极层内部设有 保护层材料,而由此在整体上减小在第一保护层上方的层中的所有进口的最小宽度。 根据另外的有利的扩展方案,在功能层和电极层之间布置有中间保护层并且在中 间保护层的区域中的进口具有大于两个相邻层的至少一个层的宽度。中间保护层能够实现 两个层在结构上的分离并且防止两个相邻层的材料在微机械层结构的制造过程期间相互 反应。 根据另外的有利的扩展方案,所述保护层的至少一个保护层部分地布置在所述功 能层的至少一个功能层中的进口中,其中,该保护层尤其仅布置在相应功能层的进口的下 部区域中。由此优点是,电极层除了其与功能层的垂直分离之外也部分地沿横向方向设有 保护层,这能够实现功能层-层结构的露出区域的特别稳固的构造。 本发明的其他重要特征和优点由从属权利要求、附图和参照附图的配属的附图描 述得出。 当然,前面提到的和下面还要阐明的特征不仅能够以相应说明的组合、而且也以 另外的组合或单独地使用,而不偏离本发明的框架。 本发明的优选的实施方案和实施方式在附图中示出并且在下面的说明书中详细 阐释,其中,相同的附图标记表明相同的或类似的或功能相同的构件或元件。 附图说明 图1a-g示出根据本发明的实施方式的方法的步骤。 图2以横截面示出根据本发明的实施方式的微机械层结构的一部分。 图3a-c分别以横截面示出根据本发明的另外的实施方式的微机械层结构。 图3d-e以横截面示出在根据本发明的实施方式的方法的步骤之后的微机械层结 构。 图4a-4b以横截面示出在根据本发明的实施方式的方法的步骤之后的微机械层结 构。 图5以横截面示出根据本发明的实施方式的微机械层结构。
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