专利名称：用于制造含设置有过滤器的掩埋区域的微机械结构的方法
技术领域：
本发明涉及用于制造含设置有过滤器的掩埋区域的微机械结构的方法，该微机械结构是使用微加工技术在由半导体材料(特别是硅)制成的本体中形成的，以及发现针对例如微流体应用的有利使用。
背景技术：
众所周知，在半导体产业中，微加工技术能够实现具有广泛应用的微机械结构或 MEMS (微机电系统)结构的制造。具体而言，在微流体领域中，通常在硅衬底(或其它半导体材料本体)内制造包括掩埋区域(例如通道、室或空腔)的结构，该结构例如用于实现流体(诸如将给药给病人的药物或者用于打印操作的墨水)的通过，或者用于实现甚至复杂的化学反应(诸如通过 PCR(聚合酶链反应)方法的DNA序列的增殖反应)。通常，制造的掩埋区域使得能够获得基本与外部环境隔开或区分开(并且可能通过一个或更多个进出管道与外部环境连通)的环境，在其中流体的流动、交换或化学反应以受控的方式发生。已知的用于制造设置有掩埋区域的微流体结构的方法一般构思使用从硅衬底或晶片(或其它半导体材料的本体)的背面处理的技术。这些方法构思对衬底的背面进行化学刻蚀以限定将掩埋的区域(例如限定通道或空腔)的第一壁(例如顶壁)，以及然后将衬底与不同的结构本体(例如玻璃板或粘合层)接合，使得将掩埋区域闭合从而限定其对应的第二壁(例如底壁)。这些操作可以部分地在用于组装封装体或者微流体结构的“模塑” 的方法(整体称为“后端”操作的操作)期间执行。此外，用于进出掩埋区域的管道可以利用特意设计的从衬底正面的刻蚀(整体称为“前端”技术的硅处理的技术)来提供。然而，这些制造方法具有无法实现其特性的全面开发的某些缺陷，其中-后处理的技术以及在不同本体之间接合的后续操作一般必然生成不希望的颗粒和污染物，这会损害最终微流体器件的操作；以及_后端操作和接合操作通常是复杂的、昂贵的且一般需要长的处理时间。特别地，就来自外部颗粒的污染会损害微流体器件的性能或者与之关联的流体的递送或通过操作的适当执行而言，来自外部颗粒的污染的问题特别明显，该外部颗粒不仅是由于前述制造操作以及处理的残留物引起的，而且存在可以与掩埋区域相互作用的外部颗粒的其他原因。出于这个理由，已经提出使用或多或少复杂的过滤器，过滤器被设计为耦合到与掩埋空腔流体连通的至少一个进出管道(入口或出口管道)。具体而言，给定这些过滤器具有微米度量或亚微米度量的孔，则它们能够实现流体流动期间对可能的杂质的过滤和后续去除。例如，美国专利No. 5，753，014公开了借助于具有数微米厚度的硅薄膜的化学刻蚀形成薄膜过滤器。具体而言，借助于从硅衬底的背面的化学刻蚀获得薄膜，并且随后利用光刻技术通过薄膜限定微米尺度或亚微米尺度的孔的期望图案。因而获得的薄膜过滤器可以作为外部元件耦合到具有掩埋区域的结构或具有从数微米到数百微米或者甚至数毫米的直径(尺寸)的管道，用于对流入/流出的流体的过滤操作。然而，从制造方法的简化和经济的角度来说，这种解决方案不是最佳的，例如因为它需要将过滤器耦合到分开形成的结构的复杂步骤，它需要符合机械和/或光学对准的规范，并且它无法在任何情况下都实现减少掩埋区域的制造方法中固有的污染物。还已知这样的解决方案，其中通过接合两个本体使得在与流体流动方向横切的方向中限定根据期望的格栅布置的垂直支柱来限定过滤元件。这些解决方案受到其他不利因素的影响，其中接合各种本体的方法受到失准误差的影响，该失准误差的值(例如 +/-20 μ m)可能无法使得形成充分小的过滤孔(例如0.5μπι直径的孔)；在接合操作期间， 垂直支柱与面对它们的本体之间的距离可能不是可充分重复用于实现足够的过滤动作；并且，为了获得足够的流体流动，需要掩埋通道具有例如数十微米的高度(例如50 μ m的高度)，作为结果，从通道的底壁垂直延伸到顶壁的上述支柱易碎(支柱的失效会损害过滤动作并且它本身会造成流体流动中的杂质)。
发明内容
本发明的目的在于全部或部分地解决前面强调的问题，并且特别地提供一种方法，使得能够在半导体材料的本体中形成设置有用于过滤污染杂质的结构的掩埋区域，该方法将是可简单且不昂贵地实现的。根据本发明，一种用于制造微机械结构的方法，包括以下步骤-在具有顶表面的半导体材料的本体内形成掩埋空腔，所述掩埋空腔通过所述本体的第一表面层而与所述顶表面隔开；以及-形成第一进出管道，所述第一进出管道被设计为能够实现在所述掩埋空腔与所述本体外部的环境之间的流体连通，其特征在于，包括以下步骤-在第一进出区域处的所述顶表面上形成刻蚀掩膜；
-在所述顶表面以及所述刻蚀掩膜上形成第二表面层；-执行刻蚀操作使得在所述第一进出区域处例如去除所述第二表面层的部分以及下面的未被所述刻蚀掩膜覆盖的所述第一表面层的部分，直到到达所述掩埋空腔，所述刻蚀操作从而形成所述第一进出管道以及过滤器元件，所述过滤器元件设置在所述第一进出管道与所述掩埋空腔之间并且由所述刻蚀掩膜覆盖的所述第一表面层的剩余部分形成。
为了更好地理解本发明，现在参照附图并仅以非限制性示例的方式描述其优选实施例，其中-图Ia-图Ij示出了根据本发明一个方面的用于制造包括设置有过滤器的掩埋区域的微机械结构的方法的连续步骤中的半导体材料的本体的示意性横截面；-图2示出了图Ia的半导体材料的本体的部分的示意性顶部平面-图3a和图3b示出了根据相应变体实施例的图Ij的微机械结构的过滤器的部分的示意性顶部平面图；-图4示出了包括图Ij的微机械结构的微流体器件的示意性横截面；-图5a示出了在变体实施例中的微机械结构的部分的示意性且简化的顶部平面图；以及-图5b和图5c示出了沿着横截面的相应线所取的图5a的微机械结构的横截面。
具体实施例方式现在描述根据本发明的一个实施例的制造方法；将注意到的是，该制造方法的一些初始步骤至少部分地基于在欧洲专利No. 1324382B 1和No. 1577656B 1中描述的方法。如图Ia(未按比例绘制，因为任何一个都不是连续图)所示，制造方法的初始步骤构思了在单晶硅的衬底1内形成多个槽2。槽2是借助于掩膜处理以及各向异性化学刻蚀的已知技术通过衬底1的表面部分挖掘出的。具体来说，在衬底1的顶表面Ia上形成掩膜3，该掩膜由抗化学刻蚀的材料(例如光致抗蚀剂)制成。掩膜3在形状基本对应于将在随后获得(如以下详细描述的那样)的掩埋区域的延伸的区域之上延伸(也参见图2的顶部平面图)，并且具有格栅构造例如蜂窝构造。图 Ia示出了掩膜3的部分3a，在该部分3a之间限定了空的间隔3b (连接部分3a以形成上述格栅)。借助于衬底1的明显各向异性化学刻蚀在对应于通过掩膜3留下的空的间隔3b 的区域中挖掘出具有垂直延伸的槽2，并且该槽2例如具有从5 μ m到500 μ m的深度。接下来(图lb)，再次利用定位在衬底1的顶表面Ia上的掩膜3，执行氧化硅 (SiO2)或其它介电材料(诸如氮氧化硅或氮化硅)的沉积，以使得在槽2的内部侧壁上形成间隔物6 (取而代之，利用各向异性刻蚀去除可能形成在槽2的底部上的硅电介质)。然后(图Ic)，利用各向同性的特性，执行化学刻蚀(例如TMAH类型(S卩，使用四甲基氢氧化铵)的刻蚀)的步骤，使得形成设置在槽2下方并与槽2流体连通的开放区域 8。具体而言，各向同性化学刻蚀使得在深度方向(槽2的延伸的垂直方向)中挖掘在槽2 下方的衬底1的部分，并且在与垂直方向横切的横向方向中较少程度地挖掘在槽2下方的衬底1的部分。开放区域8的横向延伸因而基本对应于之前在衬底1上方形成的掩膜3的延伸。接下来(图Id)，借助于湿法化学刻蚀，从衬底1的顶表面Ia去除掩膜3，并且还去除之前沉积的氧化硅。具体而言，在该步骤中，间隔物6被从槽2的内部侧壁去除。然后(图Ie)，优选地在脱氧环境中(典型地在具有高浓度氢的气氛中，优选在三氯硅烷(SiHCl3)中)执行单晶硅或多晶硅的外延生长的步骤，与之相随的是例如在氮气气氛中进行退火的步骤。如上述欧洲专利中详细讨论的那样，退火步骤造成硅原子的迁移，硅原子往往移动到较低能量的位置中。因此，并且由于槽2之间的短距离，在该步骤之后，在衬底1内形成掩埋空腔10，该掩埋空腔与外部环境完全隔离并且包含在衬底本身之内，在该衬底的顶部上保留有紧密且均勻的第一表面层12，该第一表面层部分由外延生长的单晶硅原子或多晶硅原子构成并且部分由迁移的硅原子构成，并且该第一表面层具有例如在2 μ m和50 μ m之间的厚度。掩埋空腔10例如限定衬底1内的具有下列尺寸的掩埋通道30 μ m的高度(在垂直方向中考虑，在对应的底壁(底)和顶壁(顶或顶部)之间)；200μπι的宽度；Icm的长度；通道位于第一表面层12的相应顶表面12a下方25 μ m的深度处，现在顶表面12a构成其中掩埋有通道的衬底1的表面部分。显然，特别地根据用于形成槽2的方法的掩膜3的特性，掩埋空腔10可以具有其它几何形状并且限定另外的掩埋结构(室或通路)。接下来，根据本发明的特殊方面，在第一表面层12的顶表面12a上限定具有适当形状(如将在下面更好地澄清的那样)的掩膜，通过该掩膜执行氧化步骤。因而获得图If的结构，其中在第一表面层12的顶表面12a上，在适当位置(如将在下面更好地澄清的那样)中提供(“硬掩膜”类型的)刻蚀掩膜14，该刻蚀掩膜通过介电氧化硅形成并具有例如格栅结构，该格栅结构限定例如按照规则距离隔开(沿着图If的横截面的线)布置的空的间隔。然后，如图Ig所示，方法继续到外延沉积的步骤，随后第二表面层15外延生长在第一表面层12上。在该步骤中两个外延层形成半导体材料(特别是单晶硅(或多晶硅)) 的单一同质区域，而且在衬底1内形成单一(紧密且均勻)单体本体。第二表面层15特别地涂覆刻蚀掩膜14，该刻蚀掩膜14包入并集成在上述半导体材料的同质区域中。例如，第二表面层15的厚度为13. 2 μ m。接下来(图Ih)，在第二表面层15的顶表面15a上形成光刻掩膜16，这使得垂直对应于刻蚀掩膜14的第一进出区域17a暴露，并且可能使得与第一进出区域17a不同的至少一个第二进出区域17b暴露。然后执行(图Ii)硅的深刻蚀的步骤，其中各向异性的特性和刻蚀的深度使得涉及第一表面层12和第二表面层15的整个厚度并且到达空腔10。具体而言，执行的刻蚀释放刻蚀掩膜14的结构以使得它直接悬置在掩埋空腔10 上方，从而形成由硅制成的过滤器元件20，该过滤器元件对进入/离开该掩埋空腔10的颗粒进行过滤。刻蚀掩膜14实际上操作为用于刻蚀的屏障，并且使得下面的硅部分保持基本完整，实际上复制了该刻蚀掩膜14在平面图中的格栅结构和构造，并因而限定了过滤器元件 20。过滤器元件20因而通过具有垂直延伸(其高度等于第一表面层12的厚度)的格栅结构形成，在其内部限定了多个开口 22 (或孔)，使得流体能够通过并且阻止不期望的颗粒 (其尺度与开口 22的尺度不相容)。在相邻开口 22之间存在垂直壁或薄板。具体而言，硅通过光刻掩膜16的深刻蚀导致形成第一进出管道18a(根据流体的方向用于入口或出口)，该第一进出管道在其整个厚度上横切第二表面层15，并通过过滤器元件20到达掩埋空腔10。过滤器元件20设置在离第二表面层15的顶表面15a的等于第二表面层15的厚度的距离处，并且设置在第一进出管道18a与掩埋空腔10之间。因此强调的是，由于在适当位置并且利用适当配置预先形成刻蚀掩膜14，所以导致限定与掩埋空腔10流体连通的第一进出管道18a的刻蚀步骤自动地且同时地导致限定与该第一进出管道18a相关联的过滤器元件20 ；特别地，过滤器元件20直接形成在掩埋空腔10上。
硅通过光刻掩膜16的深刻蚀还导致形成第二进出管道18b(根据流体的方向以及第一进出管道18a的功能用于流体的出口或入口)，该第二进出管道18b从第二表面层15 的顶表面15a开始，穿过第一表面层12和第二表面层15的整个厚度，到达掩埋空腔10。例如，第一进出管道18a可以设置在与掩埋空腔10限定的通道的入口对应的位置中，并且第二进出管道18b可以设置在与该通道的出口对应的位置中。该方法终止(图Ij)于以下步骤借助于选择性化学刻蚀的相应步骤，从第二表面层15的顶表面15a上方去除光刻掩膜16并且从过滤器元件20上方去除刻蚀掩膜14的步
马聚ο在这些去除步骤结束时，因而获得微机械结构的形成，该微机械结构由25整体标示，包括掩埋空腔10 (例如限定通道)，该掩埋空腔借助于第一进出管道18a和第二进出管道18b与外部环境连通。使用该方法步骤，在微机械结构25中，形成过滤器元件20，该过滤器元件被设计为使得，在其中所述过滤器元件20设置在与入口管道对应的位置中的情况下，能够去除从外部进入掩埋空腔10的杂质和污染物，或者在其中过滤器元件20设置在与出口管道对应的位置中的情况下，能够去除从掩埋空腔10的内部移向外部的杂质和污染物。掩埋空腔10和过滤器元件20集成在半导体材料的同一单体本体中。此外要强调的是-一旦方法完成，刻蚀掩膜14的图案带来对应的过滤器元件20的过滤图案；以及-刻蚀掩膜14本身关于掩埋空腔10的布置确定过滤器元件20的对应位置，并因而确定其关于从外部进入掩埋空腔10或从掩埋空腔10本身移向外部的杂质的过滤的功能。图3a和图3b分别是在其中具有方形或十字形的开口 22的情况下过滤器元件20 的两种可能图案的示意性顶部平面图(限定具有对应形状的开口 22的格栅)。如所清楚的那样，刻蚀掩膜14在该情况下分别具有类似的形状、形成限定在平面图中具有方形或十字形的开口的格栅。应明白的是，过滤器元件的横向延伸可以根据过滤的要求以及微流体结构的设计而变化。具体而言，开口 22具有微米尺度或亚微米尺度，其中宽度(在横向方向中)例如大于0. 5 μ m且小于50 μ m。在本身已知的方式中，开口 22以及通常的过滤器元件20的形状和最佳几何特性可以在任何情况下根据将过滤的杂质(例如根据该杂质的尺度或结构特性)而变化。如前面所指出的，第一表面层12的厚度确定过滤器元件20的开口 22 (以及对应的垂直壁或薄板)的高度(或厚度)，并因而确定过滤器元件20的过滤性质等。而第二表面层15的厚度确定与过滤器元件20流体连通的进出管道的高度(或厚度)，并因而确定例如流体流速的对应特性。例如，在其中微机械结构25构成微泵(如下面详细描述的那样)的情况下，第二表面层15的厚度确定入口和出口泵送空腔的高度。根据本发明的制造方法的优势根据前面的描述是清楚的。在任何情况下都要强调的是，在前端处理步骤(具体而言仅仅借助于从半导体材料的起始衬底的正面的刻蚀)期间提供掩埋空腔10和对应的过滤器元件20，而不需要后端操作，其中明显的优势在于减少了污染物(来自外部和来自内部二者的)的风险和杂质的生成，并且简化了制造方法和降低了相关成本。只要从该半导体材料的单个本体获得，所产生的微机械结构25就极其紧密，其中过滤器元件20、掩埋空腔10和对应的进出管道18a、18b集成在本体内部。具体而言，所述的方法能够实现过滤器元件20的甚至在数十微米量级(例如 30 μ m)上的大厚度，使得减少了例如在碰撞或掉落之后跟随的机械故障的风险。通常，过滤器元件20和所得到的微过滤效应的存在从流体通路的角度提供优势， 只要它阻止外部颗粒进入微机械结构的不期望的区域中(并且阻止外部颗粒妨碍例如诸如阀之类的移动部件)，并且还使得能够维护流动流体的高纯度(特别是在将药物给药给病人的情况下)。此外，将过滤器元件20(特别是对应垂直壁)布置成与向掩埋空腔10的入口 /从掩埋空腔10的出口处的流体流动方向平行是有利的。上述特性使得上述方法的使用以及对应的微机械结构25的使用在非常广泛的应用中是有利的。例如，图4示出了由30标示的微流体器件的例子，该微流体器件包括微机械结构 25，并且特别是包括在内部提供掩埋空腔10和过滤器元件20的衬底1。在特定情况下，微流体器件30是例如用于将胰岛素给药给病人的药物给药的微泵。在这种情况下，制造方法以及特别是TMAH各向同性刻蚀的步骤(参见前面的描述)可以通过如下方式进行调整，该方式使得掩埋空腔10利用衬底1的底表面Ib (与顶表面15a相反)限定弹性薄膜32(即，其厚度使得具有足够的变形能力特性的半导体材料区域)。微流体器件30还包括示意性地示出的机械致动器34 (例如通过压电元件致动的带)，该机械致动器(关于衬底1从外部)耦合到弹性薄膜32并且可以被致动以引起该弹性薄膜32的变形，特别是利用收缩和膨胀的交替运动。该交替运动产生包含在掩埋空腔10 内的流体从对应的入口开始向对应的出口的流动(将注意到的是，按照未图示的方式，可以给出入口阀和出口阀来调节和控制流体关于掩埋空腔10流动的方向性和入口 /出口，该方向在图4中由箭头指示)。在图4所示的例子中设置在至掩埋空腔10的入口处的过滤器元件20由流体在平行于其垂直延伸的方向中经过，并且防止外部颗粒堵塞流体通道或防止外部颗粒妨碍入口阀和/或出口阀的正常开/关(妨碍入口阀和/或出口阀的正常开/ 关会造成不希望的流体溢出)。特别地，在所示的情况中，流体在垂直方向中在入口处经过过滤器元件20。最后，应清楚的是，可以对这里已经描述和图示的内容进行修改和变化，而由此并不脱离在所附权利要求中限定的本发明的范围。例如，可能的方法变体(未图示)可以构思在对应于入口管道和出口管道二者的位置中形成关于掩埋空腔10设置的成对过滤器元件20。而且用于进出掩埋空腔10的管道的本身的数目还可以关于所图示的一个是不同的。在通道形成的情况中，掩埋空腔10可能可以划分成若干段，如图5a至图5c中示意性所示，然后这些段可以在单一通道中连接。在这种情况中，掩埋空腔10可以具有由IOa 标示的横向连接部分，该横向连接部分直接与进出管道18a连通，并且该掩埋空腔10例如
9在长度上可以具有由IOb标示的三个段，这三个段在横向连接部分IOa处连接并且汇聚到单个通道中(未示出)。这个解决方案对于防止形成机械应力的问题以及对于分配可能在整个微机械结构25上产生的压力可以是有利的。过滤器元件20的宽度(在与垂直延伸的方向横切的方向)可能比对应的入口 / 出口的进出管道的宽度小。显然，根据特定的过滤要求，针对过滤器元件20可以等同地构思其它形状或图案。最后，应明白的是，不管之前形成掩埋空腔所用的方式如何，从在半导体材料的本体内提供的掩埋空腔10开始都可以有利地应用所述用于制造过滤器元件20的方法；此外， 应明白的是，微机械结构25在所有如下应用中都可以进行有利使用，在这些应用中需要设置有与掩埋空腔流体连通的过滤器元件的这种掩埋空腔的存在。
权利要求
1.一种用于制造微机械结构(25)的方法，包括以下步骤-在具有顶表面(12a)的半导体材料的本体(1，12)内形成掩埋空腔(10)，所述掩埋空腔(10)通过所述本体的第一表面层(12)而与所述顶表面(12a)隔开；以及-形成第一进出管道(18a)，所述第一进出管道被设计为能够在所述掩埋空腔(10)与所述本体外部的环境之间实现流体连通，其特征在于，包括以下步骤-在第一进出区域(17a)处的所述顶表面(12a)上形成刻蚀掩膜(14)；-在所述顶表面(12a)以及所述刻蚀掩膜(14)上形成第二表面层(15)；-在所述第一进出区域(17a)处，执行刻蚀操作使得去除所述第二表面层(15)的部分以及下面的未被所述刻蚀掩膜(14)覆盖的所述第一表面层(12)的部分，直到到达所述掩埋空腔(10)，所述刻蚀操作从而形成所述第一进出管道(18a)以及过滤器元件(20)，所述过滤器元件设置在所述第一进出管道(18a)与所述掩埋空腔(10)之间并且由所述刻蚀掩膜(14)覆盖的所述第一表面层(12)的剩余部分形成。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述刻蚀掩膜(14)具有格栅结构(3a)，所述格栅结构限定多个具有亚微米尺度或微米尺度的开口(3b)。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述刻蚀掩膜(14)是“硬掩膜”类型的。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成第二表面层(15)的步骤包括在所述第一表面层(12)的所述顶表面(12a)上外延生长所述第二表面层(15)；所述第二表面层(15) 和所述本体(1，12)形成半导体材料的单一单体结构。
5.根据权利要求4所述的方法，其中所述过滤器元件(20)在离所述第二表面层(15) 的相应顶表面(15a)的给定距离处集成在所述单体结构内，所述给定距离等于所述第二表面层(15)的厚度；其中所述第二表面层(15)的所述厚度还限定所述第一进出管道(18a) 的高度。
6.根据权利要求4所述的方法，其中所述半导体材料为单晶硅或多晶硅，并且所述刻蚀掩膜(14)由氧化硅或硅电介质制成。
7.根据权利要求1所述的方法，还包括在所述刻蚀操作结束时去除所述刻蚀掩膜(14) 的步骤。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述刻蚀操作通过形成在所述第二表面层(15)的相应顶表面(15a)上的光刻掩膜(16)来执行，所述光刻掩膜(16)具有在对应于所述第一进出区域(17a)的位置中的第一开口。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述光刻掩膜(16)具有在对应于第二进出区域 (17b)的位置中的第二开口 ；并且其中所述刻蚀操作进一步配置为使得在所述第二进出区域(17b)处去除所述第二表面层(15)的部分和下面的所述第一表面层(12)的部分，直到到达所述掩埋空腔(10)，从而形成第二进出管道(18b)，所述第二进出管道设计为能够实现在所述掩埋空腔(10)与所述外部环境之间的流体连通。
10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一进出管道(18a)为用于将流体引入所述掩埋空腔(10)中/从所述掩埋空腔(10)抽出流体的入口 /出口管道，并且所述第二进出管道(18b)为用于所述流体的出口 /入口管道。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述形成掩埋空腔(10)的步骤包括以下步骤-在半导体材料的衬底(1)的表面部分内挖掘槽(2)；-通过所述槽(2)执行化学刻蚀以在所述槽(2)下方的所述衬底(1)中且与所述槽(2) 流体连通地形成开放区域(8)；-在所述衬底(1)的所述表面部分上外延生长所述第一表面层(12)，所述第一表面层与所述衬底(1) 一起形成半导体材料的所述本体(1，12)，并且所述第一表面层在顶部使得所述槽(2)和所述开放区域(8)相对于所述外部环境闭合；以及_执行所述本体(1，12)的退火的步骤。
12.—种微机械结构(25)，包括:-半导体材料的单体本体(1，12，15)，具有顶表面(15a)并且在其内包括掩埋空腔 (10)，所述掩埋空腔(10)通过所述单体本体的表面层(12，15)而与所述顶表面(15a)隔开；以及-第一进出管道(18a)，设计为能够实现在所述掩埋空腔(10)与所述单体本体外部的环境之间的流体连通，其特征在于包括-过滤器元件(20)，设置在所述第一进出管道(18a)与所述掩埋空腔(10)之间，所述过滤器元件(20)集成在所述单体本体内并且设置在离所述顶表面(15a)的给定距离处。
13.根据权利要求12所述的结构，其中所述过滤器元件(20)延伸通过所述表面层 (12,15)的第一部分(12)，所述第一部分与所述掩埋空腔(10)接触设置；并且其中所述第一进出管道(18a)延伸通过所述表面层(12，15)的第二部分(15)，所述第二部分与所述第一部分(12)邻接、与所述顶表面(15a)接触设置并且具有等于所述给定距离的厚度。
14.根据权利要求12所述的结构，还包括第二进出管道(18b)，所述第二进出管道设计为能够实现在所述掩埋空腔(10)与所述外部环境之间的流体连通；所述第二进出管道 (18b)延伸通过所述表面层(12，15)的整个厚度，从所述掩埋空腔(10)开始直到所述顶表面(15a)。
15.根据权利要求12所述的结构，其中所述过滤器元件(20)具有格栅结构，所述格栅结构限定多个具有亚微米尺度或微米尺度的开口(22)。
16.一种微流体器件(30)，包括根据权利要求12的微机械结构(25)，所述微机械结构被配置用于实现用于流体的微泵。
17.根据权利要求16所述的器件，其中所述单体本体(1，12，15)还具有与所述顶表面 (15a)相反的底表面(Ib)以及设置在所述底表面(Ib)与所述掩埋空腔(10)之间的薄膜 (32)；还包括致动器装置(34)，所述致动器装置可以被启动以使所述薄膜(32)变形，从而在所述掩埋空腔(10)内产生流体的流动。
全文摘要
本发明的实施方式公开用于制造含有设置有过滤器的掩埋区域的微机械结构的方法。一种用于制造微机械结构(25)的方法构思了在半导体材料的本体(1，12)内形成掩埋空腔(10)，该掩埋空腔通过第一表面层(12)而与所述本体的顶表面(12a)隔开；以及在掩埋空腔(10)与外部环境之间形成用于流体连通的进出管道(18a)。该方法构思了在第一进出区域(17a)处的顶表面(12a)上形成刻蚀掩模(14)；在顶表面(12a)上以及在刻蚀掩模(14)上形成第二表面层(15)；在对应于第一进出区域的位置中执行刻蚀使得去除第二表面层(15)的部分以及下面的未被刻蚀掩模(14)覆盖的第一表面层(12)的部分，直到到达掩埋空腔，从而形成第一进出管道(18a)以及设置在第一进出管道与该掩埋空腔之间的过滤器元件(20)。
文档编号B81B7/00GK102344111SQ20111021257
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月26日 优先权日2010年7月26日
发明者I·瓦里斯科, L·扎诺蒂, M·佩尔勒蒂, M·费雷拉 申请人:意法半导体股份有限公司