用于微機械構件的吸氣裝置的制作方法

本發明涉及一種用于微機械構件的吸氣裝置。本發明還涉及一種用于制造用于微機械構件的吸氣裝置的方法。

背景技術：

mems(英文：microelectromechanicalsystems，微機電系統)轉速傳感器要求機械mems元件的高機械性能。所述性能基本上通過mems空腔的內壓限定。通過剩余氣體和機械振動器結構之間的摩擦持續地從系統中抽走能量，由此限制了機械系統中的最大性能。

為了設定低的內壓(即傳感器的高性能)，傳感器晶片和罩晶片在期望的內壓下鍵合在一室中。這個方法提供了設定大于約1mbar的內壓的可能性。剩余壓力和表面的析出氣體限制了可達到的最小壓力。

在公知的方法中，內壓可以借助于在轉速傳感器的罩中平面地施加的、被化學激活的膏狀吸氣材料降低。這個方法被使用，以便在組合mems系統(具有兩個分開的空腔，例如轉速傳感器和加速度傳感器)中提供用于轉速傳感器的低壓并且同時提供用于加速度傳感器的較高壓力。傳感器晶片和罩晶片在達到加速度傳感器的目標壓力的情況下鍵合。以這種方式設定用于加速度傳感器所需要的內壓。然后在罩晶片中的吸氣材料束縛住在轉速傳感器中的剩余氣體。由此可以將在轉速傳感器中的必要的內壓降低到大約1mbar。

此外，公知宏觀構造的真空設備，在該真空設備中使用具有金屬吸氣材料(例如鈦)的吸氣泵，其中，通過吸氣材料的蒸發將剩余氣體吸走，并且由此產生真空。

技術實現要素：

本發明的任務是，提供一種用于微機械構件的改進的吸氣裝置。

根據第一方面，通過一種用于微機械構件的吸氣裝置解決所述任務，所述吸氣裝置具有：

-金屬的吸氣結構，該吸氣結構在微機械構件的空腔中布置；

-其中，吸氣結構可以借助于限定的電流加熱，其中，吸氣結構的材料可限定地蒸發。

根據第二方面，通過一種用于制造用于微機械構件的吸氣裝置的方法解決，所述方法具有以下步驟：

-提供一種金屬吸氣結構，該吸氣結構可借助于限定地電流操控，其中，吸氣結構可通過借助于限定電流的操控而限定地蒸發；并且

-將金屬吸氣結構布置在微機械構件的空腔中。

用于微機械構件的吸氣裝置的優選實施方式是從屬權利要求的主題。

吸氣裝置的有利擴展方案的特征在于，吸氣結構在微機械構件的空腔中懸置地布置。以這種方式，吸氣結構可以在蒸發時將吸氣材料非常好地釋放到空腔中的周圍環境上。

吸氣裝置的另一有利擴展方案的特征在于，吸氣結構在微機械構件的空腔中布置在支承結構上。由此有利地改善吸氣結構的機械穩定性，這使得微機械構件的長運行時間成為可能。

吸氣裝置的另一有利擴展方案的特征在于，微機械構件的支承結構是硅結構。由此可以有利地使用已存在的微機械構件的材料用于吸氣結構的支承元件。由此有利地簡化吸氣裝置的機械構造。

吸氣裝置的另一有利擴展方案設置為，吸氣結構是絕熱的。由此可以更快地加熱吸氣結構并且以更少的電能消耗來實施。此外，以這種方式能夠有利地使微機械構件的運行溫度保持為低，因為吸氣結構到微機械構件上的熱附接被最小化。

吸氣裝置的其他有利擴展方案的特征在于，吸氣結構在微機械構件的傳感器晶片區域中或罩晶片區域中布置。以這種方式可使用吸氣結構的布置的替代方案，其中，可以考慮傳感器晶片和罩晶片的局部情況。

吸氣裝置的其他有利擴展方案的特征在于，吸氣結構的材料是下面材料中的至少一種：鋁、鋇、鈣、鈰、鎂、鈮、磷、鍶、鉭、鋱、釷、鈦、鋯。以這種方式，對于吸氣過程可以使用不同材料，其中，在了解材料特性的情況下可以非常精確地設定微機械構件的空腔的內壓。

接下來參考兩個附圖通過其他特征和優點詳細描述本發明。在此，所有公開的特征與它們在專利權利要求中的引用無關地以及與它們在說明書中和在附圖中的描述無關地形成本發明的主題。附圖尤其考慮用于闡明發明基本的原理并且不必按正確比例地和詳細地示出。

公開的裝置特征類似地由相對應的公開的方法特征得出，反之亦然。這尤其意味著，與用于微機械構件的吸氣裝置有關的特征、技術優點和實施以類似的方式由相對應的與用于制造用于微機械構件的吸氣裝置的方法有關的實施、特征和優點得出，反之亦然。

附圖說明

在附圖中示出：

圖1用于微機械構件的吸氣裝置的實施方式；和

圖2用于制造用于微機械構件的吸氣裝置的方法的實施方式原理流程圖。

具體實施方式

圖1以俯視圖示出微機械構件100，具有用于微機械構件100的吸氣裝置30的第一實施方式。在此，微機械構件100構造為具有轉速傳感器10和加速度傳感器20的慣性傳感器。鍵合框50將轉速傳感器10和加速度傳感器20的空腔相互分開。吸氣裝置30構造為在轉速傳感器10的空腔中的懸置的或者說懸空的金屬吸氣結構，該吸氣結構借助于操控電流i變熱并且由此以限定的方式將吸氣材料蒸發到轉速傳感器的空腔中。操控電流i的供給通過微機械構件100的電接頭40實現。由于通過吸氣結構的金屬吸氣材料的電流使該吸氣材料加熱、更進一步蒸發并且可以均勻地分布在空腔中。結果是吸氣結構的吸氣層吸收了在傳感器中的剩余氣體并且以這種方式降低了空腔中的內壓。由此可以適宜地設定轉速傳感器10的空腔中的內壓。

為了使吸氣材料達到在蒸發點(大約1000℃)范圍中的高溫，該吸氣材料優選盡可能良好絕熱地構造。這可以通過接下來的設計實現：

-將吸氣材料施加到懸空的硅結構(例如呈u形的導體軌)上。

-使吸氣材料在傳感器區域中懸空地結構化。這可以例如通過施加到氧化物上并且隨后移除氧化物來實現，由此產生懸空的吸氣結構。

因此可以改善吸氣結構的機械穩定性。借助于公知的微機械結構化過程可以例如由硅材料以簡單的方式制造所述支承結構。

通過已述的吸氣結構相對于周圍環境的絕熱有利地促進，為吸氣裝置30的升溫或者說加熱需要更少的電能，從而可以更快地實施。此外，以這種方式也有利地促進，熱能以縮小的規模釋放到微機械構件100上，并且因此該微機械構件可以保持更低的運行溫度。

吸氣結構既可以布置在傳感器晶片區域中，又可以布置在罩晶片區域中。

吸氣結構優選由金屬構造，其中，用于吸氣結構的合適的金屬材料例如可以是下面材料中的至少一種：鋁(al)、鋇(ba)、鈣(ca)、鈰(ce)、鎂(mg)、鈮(nb)、磷(p)、鍶(sr)、鉭(ta)、鋱(tb)、釷(th)、鈦(ti)、鋯(zr)。也可以考慮的是，提供由上述材料組成的合金作為用于吸氣結構的材料。

為了實施吸氣過程，電流以限定的信號形式(例如電流脈沖、交變信號、直流信號)被驅動經過吸氣結構。電流的信號形式和電流的持續時間被適宜地確定大小，以便實現爭取達到的吸氣作用。

有利地，例如可能的是，使電流脈沖經過在完成的微機械構件100中的asic(applicationspecificintegratedcircuit，專用集成電路)或者通過已經在晶片平面上的微機械構件100，使得限定內壓在空腔中的引入可以在微機械構件100的不同制造階段中實施。以這種方式有利地促進生產過程的優化。

有利地，借助于吸氣裝置30可能的是，吸氣過程一次地實施或者在有需要時也多次地實施，例如在開始時和也在微機械傳感器裝置的運行期間。以這種方式可以有利地根據需要來實施補充吸氣。這可以例如由此實現：設置對傳感器空腔的內壓的感測(未示出)，該感測可以作為用于操控吸氣裝置30的反饋來使用。在內壓過低的情況下實施吸氣。

內壓在傳感器的使用壽命期間的可能改變也可以以這種方式在之后通過吸氣材料的重新分布或者說蒸發來補償。

有利地，通過根據本發明的吸氣裝置30可能的是，在一個芯片上在轉速傳感器的空腔中和在加速度傳感器的空腔中實施不同壓力的分開設定。

看作特別有利的是，相對于傳統的方法，通過芯片可以實現內壓的更精確的設定并且由此實現微機械傳感器性能波動的減小。這基于，傳統的方法是通過膏狀吸氣材料的一次性實施的化學、熱激活的吸氣方法，而本發明所提出的方法設置了特定地引導操控電流i通過吸氣結構，以這種方式能夠實現在空腔中的內壓的精細調校。

圖2示出用于制造用于微機械構件的吸氣裝置的根據本發明的方法的實施方式的原理流程圖。

在步驟200中提供金屬吸氣結構，該金屬吸氣結構可借助于限定的電流操控，其中，吸氣結構可以通過借助于限定電流的操控而限定地蒸發。

在步驟210中實施金屬吸氣結構在微機械構件100的空腔中的布置。

總結而言，通過本發明提供用于微機械構件的吸氣裝置或者說吸氣泵和用于它的制造的方法，該方法能夠有利地實現在慣性傳感器的微機械傳感器的空腔中的內壓設定。由于通過電流的操控可以多次限定地實施吸氣過程，由此可以以有利的方式在運行壽命期間提升微機械構件的性能或傳感質量。

雖然本發明如上所述與微機械慣性傳感器相關地被公開，但顯而易見的是，本發明也可用于其他微機械構件。因此，專業人員也將如上所述不實現或者僅部分實現公開的實施方式，而不偏離本發明的核心。