CN102874737A - 微系统及/或纳米系统类型的装置及其制造方法 - Google Patents

微系统及/或纳米系统类型的装置及其制造方法 Download PDF

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赫曼·德赛
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Abstract

本发明公开一种微系统及/或纳米系统类型的装置及其制造方法，所述装置包含：第一衬底，包含称为下电极的至少一个电极，以及至少一个介电层；中间衬底，延伸横跨称为装置的主平面的平面，所述中间衬底包含移动部；上衬底，贴附至所述中间衬底，其中，所述移动部被设置为在所述下电极与所述上衬底之间移动。

Description

微系统及/或纳米系统类型的装置及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种微系统及纳米系统类型的装置及其制造方法。
背景技术
在这种装置中，移动机械结构通过材料层或牺牲层的选择性蚀刻制造而成，这些层位于移动部的底部。
本发明特别地使陀螺仪能够被制造，具有并联电容性电极的检测组件在移动部层的上方及下方。
本发明更具体地应用于微系统的领域，其具有电容性电极的检测组件与制造于结构薄层（举例来说，微陀螺仪）的移动部的平面并联。
作为这样的系统的一个示例，可引用在文件US2006/0208326中所描述的微机电系统（MEMS）。在此份文件中，AlGe气密封接的金属密封件在两个衬底之间被制造。移动式MEMS设置于第一衬底。第二衬底（顶部（Cap））可以为具有铝质上电极的互补型金属氧化物半导体（CMOS）。
这样的微结构可通过多种已知的方法来制造。
具体地，这些微结构可从牺牲层(举例来说，二氧化硅)沉积于其上的散装形式（bulk type）的硅衬底被制造，或是可被制造以随着结构层(举例来说，多晶硅)生长。然后，散装的硅衬底可在牺牲层和结构层沉积之前被结构化以获得（举例来说）电极或连接器。
然而，在这种情况下，结构层不能为单晶硅，因为所述结构层不可能在绝缘层或任何本来就非单晶硅的层上沉积或生长单晶硅。此外，这种非单晶结构层相较于单晶硅具有较差的机械特性。最后，厚结构层不能被沉积，因为需要非常长的处理时间以及较多的处理成本。
此外，厚结构层的应力产生问题已被提出，如在Ganchandani等人的文件Impact of long,high temperature anneals on residual stress inpolysilicon（长时间高温退火对多晶硅中的残余应力的影响），1997International Conference on Solid-State Sensor and Actuators中所述。
不同的是，从两个硅衬底制造微系统是有可能的，两个硅衬底中的一个覆盖有氧化层。且两个衬底是通过直接连接进行贴附。
作为上述系统的例子，描述于Yamamoto等人的文章内的其中一个可被引用。标题：“Capacitive Accelerometer with high aspect ratio singlemicrostructure Using the SOI structure with polysilicon-basedInterconnect technique”，其描述了利用直接连接两个衬底的MEMS的制造。在第一衬底上，在沉积氧化层之后，多晶硅层沉积在其上，然后被结构化形成下电极。在沉积且抛光新的氧化层之后，衬底即可通过直接连接至其他硅衬底被连接，然后通过结构化表面使其被薄化。MEMS于是形成于已经通过深反应离子蚀刻被薄化的衬底内，且通过牺牲层的蚀刻而被露出。
这种制造方法具有两个缺点。
首先，在直接连接且薄化后，第一水平线和对准标记均被埋藏且因此看不见。利用被埋藏的第一水平线（特别是下电极）来对准后续步骤的水平线（特别是MEMS水平线）是必须的。Yamamoto等人的文章提到上述程序以在制造方法的开始产生深的对准标记，并用氧化物填充这些对准标记，最后，在薄化后再去除氧化物。其他方法是在第二衬底的背面产生对准标记，且以对准标记密封两个衬底。在薄化位于背面的对准标记后，第二衬底将可被用于对准后续步骤的水平线。
此外，使用这种制造方法，不可能产生下电极对衬底的接触。
最后，在文件US2010/0193884中所描述的技术使用两个金属密封件形成具有下电极和上电极的MEMS。
上述方法的缺点在于，在第一金属密封件及下电极形成之后，必须限制热预算。
此外，在此技术中，两个衬底被单独地结构化。然后使用两个衬底的对准标记被密封(通过金属密封)，这需要特定且昂贵的设备。
因此，提出寻找一种新的制造方法以及不具有上述缺点的微系统及/或纳米系统类型的新结构的问题。
发明内容
首先提出一种微系统及/或纳米系统类型的装置（举例来说，MEMS及/或NEMS），其包含：
第一衬底，包含至少一个下电极，以及设置于下电极和第一衬底之间的介电层；第一衬底或下衬底可以（举例来说）由单晶或多晶半导体材料制成，或其包含硅基绝缘衬底，或具有若干个堆叠的材料；
中间衬底，其具有移动部，通过分子连接贴附在移动部的外部或直接连接于第一衬底，其中，移动部是面向下电极的至少一部分；
上衬底，贴附于中间衬底，举例来说可为CMOS型，其中，移动部被设置以在下电极与上衬底之间移动。
电极或若干个电极使移动部的与所述装置的主平面垂直的运动分量能够被初始化或被检测到；然而，移动部的该运动还可另外具有其他分量，特别是在与所述主平面平行的平面上。
这种结构使得在下电极形成之后，热预算应力的顾虑能够被避免。的确，这种结构可在中间衬底与第一衬底之间产生连结，以使下电极形成后的后续步骤不受温度限制。
上电极可包含至少一个电极，其中，移动部是面向所述上电极的至少一部分，且其中，移动部被设置以在所述下电极与所述上电极之间移动。
上衬底可通过密封焊道(sealing bead)的手段被牢固地固定至中间衬底。
可提供组件以在所述下电极与所述上电极之间形成电接触，及/或可提供组件以在所述下电极与所述第一衬底之间形成电接触。
优选地，中间衬底可由单晶硅制成。
还提出了一种用于制造MEMS及/或NEMS类型的装置的方法，所述方法包含下列步骤：
形成第一衬底，所述第一衬底包含称为下电极的至少一个电极及第一介电层；
接着进行组装，通过分子连接组装中间衬底与第一衬底；
组装步骤后，于是接着在所述中间衬底内部制造移动部；
制造移动部步骤后，于是接着在所述第一介电层内部且至少在所述移动部下方形成孔穴，以使所述移动部面向所述下电极的至少一部分；以及
形成孔穴步骤后，于是接着组装称为上衬底的衬底与中间衬底，以使移动部可被设置为在所述下电极与所述上衬底之间移动，至少一个移动方向垂直于此下电极，且至少一个移动方向也可能在平行于主平面或此下电极的平面上。因此，电极或若干个电极使移动部的垂直于装置的主平面的运动分量可被初始化或被检测到，应了解的是，移动部的该运动也可具有其他分量，特别是在平行于主平面的平面上。
上衬底可包含称为上电极的至少一个电极，其中，这样组装使得移动部是面向上电极的至少一部分，及其中，移动部被设置以在下电极与上电极之间移动。
对准标记可被形成于下衬底的背面。于是，将此结构化的下衬底牢固地固定至中间、非结构化的衬底是有可能的。此密封方式可无需特殊设备而被完成。当中间衬底已被薄化时，若可应用，不同的水平线可与在下衬底背面产生的标记对准。特别是，当上衬底与剩下的结构组装时，这些标记也可被用于上衬底的对准。
上述所介绍的方法或装置，或解释如下：
通过密封焊道的手段，上衬底可被牢固地固定至中间衬底；
及/或在下电极与上电极之间形成电接触的组件可被提供，及/或在下电极与第一衬底之间形成电接触的组件可被提供；
及/或中间衬底可由单晶硅制成；
及/或气密性地及/或使用密封焊道，及/或通过共晶密封或通过热压使用密封焊道，上衬底可被牢固地固定至中间衬底。
附图说明
图1绘示了具有两个检测组件的陀螺仪，检测组件具有位于摆动块的上方及下方的若干个平行的电容性电极；
图2A至2K绘示了制造所述装置的多个步骤；
图3A至3G绘示了制造另一装置的其他步骤；
图4绘示了硅基绝缘衬底结构；
图5绘示了具有移动部的中间衬底的简化俯视图；
图6绘示了使衬底被对准的系统。
具体实施方式
在本文件参考的其余部分是有关分子连接，也称为直接连接或直接密封。此种组装技术特别由Q.Y.Tong在“Silicon Wafer Bonding Technology forVLSI and MEMS applications”（由S.S.Iyer及A.J.Auberton-Hervé所编辑的，2002年，INSPEC,London，第1章第1至20页）中进行描述。
首先描述图1绘示的结构的示例，图1是以剖面图表示。
在文件的其余部分，当提及“衬底”100、200、300时，用语“层”也应被理解。因此，对于上述三个组件，这些用语中的一个或其他的使用是没有分别的。
图1的结构可被制造成三个互相堆叠的衬底100、200、300，其中，衬底200可位于衬底100与衬底300之间。
衬底200的厚度，举例来说，可在数十个微米和数百个微米之间，举例来说，在10微米和100微米或500微米之间。
这些衬底中的每个大体上沿着平面xy延伸，其中，z轴垂直于这些衬底中的每个。因此，平面xy也可被称为装置的主平面。沿着z轴被测量的每个衬底的厚度相较于装置的横向延伸（也就是，与在平面xy中测量的装置的尺寸p及尺寸l比较）相当的微小；p（沿着x轴被测量），举例来说，在10微米和10000微米之间，l（沿着y轴被测量），举例来说，在10微米和10000微米之间。
衬底100可包含由半导体材料（可以是单晶或多晶）所制成的部分10，举例来说，部分10由硅、SiGe、SiC、SiGeC、GaAs、InAs、InP或Ge制成。不同的是，衬底100可为硅基绝缘体（SOI）类型的衬底，包含（如图4所绘示的）由半导体材料所制成的衬底10，埋藏式氧化层11以及硅基薄层12。在这种情况下，介电层101及下电极102可分别通过埋藏式氧化层11及可能被掺杂的硅基薄层12被形成。此种实施例的显著优点是，当整个装置已被制造完成时，能够通过背面使衬底薄化至介电层，以及通过背面使在介电层中形成电接触的组件彼此连接。
另一不同之处在于，衬底100可包含若干个堆叠层，其中每一层（举例来说）可为上述提及的材料中的一种或其他。若干个堆叠层的显著优点在于，堆叠若干个传感器或一个传感器及其相关的电子仪器，以节省最终产物所占的空间。
衬底200可为半导体材料，可为单晶或多晶，举例来说，可为硅、SiGe、SiC、SiGeC、GaAs、InAs、InP或Ge。
衬底300（顶部）可为CMOS衬底，举例来说，包含其他传感器或仅有一个上电极的衬底30或再有一个保护机械式顶部。
在本文件的剩余部分，装置的底面或底侧代表朝着衬底100的方向的部分，且装置的顶面或顶侧代表朝着衬底300的方向的部分。
气密封接的密封焊道107被制造成位于两个衬底100与300之间；密封焊道107，举例来说，为共晶密封或通过热压的密封，使用的材料像是AlGe、AuSn、AuGe或AuSi。这种密封焊道107的厚度是由位于衬底200的顶面与上电极302之间的空间107’所限定。这个空间107’允许移动部210大约垂直于装置的主平面在z轴方向具有一定的流动性。移动部的一个例子会在下面结合图5进行描述，移动部也可在装置的主平面上移动，也就是在平面xy上移动。
优选地，若干个衬底100及200通过分子连接（以良好的气密性密封）连接于通过氧化层103所形成的界面处。因此，优选地，这些衬底中的每个为半导体材料。层103是牺牲层：层103的一部分可被移除，以形成孔穴103’，孔穴103’使移动部210可具有在z轴方向的移动自由度，其大致上垂直于装置的主平面。移动部210被设置于孔穴103’以及孔穴107’之间。
氧化层101形成于第一衬底100上，作用为电极102的支撑。因此，氧化层101设置于衬底100与电极层102之间。其可被形成或可不被形成。就硅基绝缘体衬底（图4）而言，这些层可分别通过氧化层11及半导体材料层12形成，其中后者可能被掺杂。
衬底200被形成以限定移动部210。
图5绘示了衬底200的简化俯视图，其具有作为示例的移动部210结构，也包含检测移动部在层200的平面上移动的组件。
图5的结构绘示了移动部210与相互交叉的静电梳横向装配，其中，某些静电梳500、502是固定的，且另外的静电梳504、506是可移动的，其中，可移动的静电梳504、506与固定的静电梳500、502相互交叉设置。固定的静电梳与对面的可移动的静电梳之间的距离的变化是由于可移动的静电梳的移动，可移动的静电梳的移动是由于移动部210的移动，导致为此目的提供的组件检测到电容的改变。
此外，举例来说，移动部210可沿着z轴自由移动。然而，移动部的移动也可具有沿着大致上平行于z轴的方向的分量或者还具有在平行于装置的主平面的平面上的分量。
这样的位移通过下电极102及上电极302被检测到。
电极302，可称为上电极，设置在衬底300的朝向移动部210的表面上。后者因此面向电极102、302中的每个，且移动部210在装置的平面的外部的移动将使用这两个电容性检测电极进行检测。这两个电极被设置为平行于包含移动部210的衬底200。
上电极302及下电极102特别允许移动部210在层的平面的外部的移动可被检测到。
此检测优选地以电容形式。然而，在其他的实施例（绘示于图2K）中，装置可仅有一个电极面向移动部，其中，移动部的移动的检测在这种情况下也可通过移动部与电极间的电容改变而被获得。不同的是，图2K的相同装置可能装设有顶部300而没有上电极。也可包含接触面104、106，其分别位于下电极102和衬底100之间，及/或电极和衬底200的表面之间。特别的是，接触面106能在下电极102和上电极302之间建立电连接。
参考点被设计成可能的对准标记99、99’，其形成于衬底100的背面100’，所述背面100’并不支撑层101、102、103。
此种结构可以在下述的其他示例性实施例中进行描述。
本发明的这些方面可应用于在本文件的剩余部分中描述的所有装置。
图2A至2K绘示了上述装置的制造方法的第一示例。
在此示例性方法中，说明了由厚单晶硅制成的MEMS的结构层200如何与下电容性电极102一起被形成，用以与衬底的下电极102的接触面104检测MEMS的活性区的外部。
以衬底100开始（图2A），其可由上述材料中的一种组成。如果适用，对准标记99、99’可在衬底的背面100’进行制造，其中，此背面被定义为将完成多种沉积过程的表面的反面。这些对准标记的功用将会在以下进行描述。这些对准标记也可在随后的步骤中进行制造。
举例来说，由二氧化硅或其他具有低介电常数（举例来说，小于5）的材料制成的绝缘层101（图2B）可被沉积或生长于此衬底100上。此绝缘层使得衬底100的将来的下电极102可被绝缘。
在图2C中可以看到，为了顺序地（举例来说）使下电极102与衬底100接触，此绝缘层可被形成（举例来说，通过化学或等离子蚀刻）。然后，一个或多个开口101’形成于层101中，开口101’中的一个或多个可使衬底的沉积有层101的表面露出。
举例来说，可由多晶硅、掺杂非晶硅、多晶或非晶锗、一般来说可能被掺杂的半导体材料或一般导电材料制成的下电极层102可被沉积在层101（图2D）上。其他特定的示例为N或P掺杂的多晶硅。为此层102选择半导体材料使得有可能实现分子连接。举例来说，层102的厚度在100纳米与5微米或10微米之间。沉积技术可从下列其中一项技术中选择：LPCVD、PECVD、MBD或其他技术。如果层101已预先被形成，则构成该电极层的材料通过开口101’到达衬底100的表面，因此可与后者形成接触面104。此接触面104可使装置的特定组件被接地；衬底100的背面100’也可被接地。
如图2D所绘示，通过孔穴102’的形成，层102可被形成，孔穴102’举例来说通过蚀刻形成，其中，该蚀刻会在绝缘层101处停止。
下电极的结构可使特定部分彼此绝缘。如果其中一个已具有硅基绝缘衬底（图4），则孔穴101’将会通过从背面10’蚀刻介电层11而获得。
下一步骤则是沉积绝缘层103，当衬底200已经贴附至第一衬底100时，绝缘层103的厚度将会限定使电极102与衬底200分开的距离（因此，限定使该电极与移动部210分开的距离）。举例来说，此层由氧化物诸如氧化硅（例如，TEOS氧化物）所制造而成。也可以是几百纳米厚的等级，举例来说，在50纳米至500纳米或1微米之间。
如图2E所绘示，此绝缘层103可仅被沉积于下电极102，或仅沉积于衬底200或部分沉积于下电极102且部分沉积于衬底200（如图2G所绘示，层103及201）。无论选择哪种可能性，此绝缘层将会形成牺牲层，牺牲层被蚀刻以露出如下所述的移动部210。
如果层102已经被预先形成，则绝缘层103的材料也填充形成或蚀刻于层102的部分102’，并与绝缘层101的上表面接触。下电极102的某些部分可通过此绝缘层103被绝缘。
如图2F所绘示，孔穴109可被蚀刻于绝缘层103以及电极层102，而此蚀刻可被停止于绝缘层101。这因此可能形成层103且可能形成层102。如前所述地，下电极的不同部分可通过这些孔穴109及/或通过绝缘层103在此电极层中的区域的存在彼此绝缘。
以分子式连接的观点来完成也是有可能的：
层103的致密化，举例来说，通过在靠近连接温度（举例来说，1050℃）的温度进行氧化作用，以使全部的层的热预算相当于连接温度（值得注意的是，此阶段可允许层脱气）。致密化的步骤能使层103及201获得相同的密度，以增进连接效率，以在最后去除层103及201时具有相近的蚀刻速率（在后续的步骤，位于移动部下方的这些牺牲层将被蚀刻）；
及/或层103的抛光，其可获得极平滑的表面以用于分子密封。
然后，可将直接连接（或分子连接）应用于以此方法制备的衬底100与衬底200，优选地，衬底200可由厚单晶硅制成（图2G）。然后，绝缘层103的表面与衬底200或与形成于衬底200上的可能的绝缘层201接触（图2H）。
无论层103形成与否(换句话说：无论孔穴109是否存在)，均可完成两个衬底100、200的直接连接。此步骤可在常压常温下被完成（特别是当在不具有任何孔穴109的情况下或在真空下完成密封时）。
此过程也可通过连接界面的整合退火（consolidation annealing）(通常是在1000℃至1200℃的温度条件下，达数个小时)被完成。
衬底200可（举例来说）通过抛光技术从与衬底100接触面相反的表面被薄化(图2I)。于是可获得在10微米至100微米之间的厚度，特别是在MEMS的应用上。
如图2J所绘示，然后，MEMS的移动部通过蚀刻(例如，等离子蚀刻)层200'(由于衬底200被薄化的结果)被限定于层200'中，该蚀刻在绝缘层201、103处停止。
此步骤使得垂直通道210可被制造出，其可限定MEMS的移动部的轮廓。
最后，蚀刻在层200'下的牺牲层201、103的步骤(图2K)使得刚被限定的移动部露出。通过此步骤，孔穴103'可形成于移动部210与电极102之间。
在此阶段的步骤是可以被停止的，在此种情况下，衬底300(或顶部)是未被组装完成的，因此不会具有第二电极。然而，以密封焊道107继续上述制造过程，进而再组装顶部是有可能的，如在下面结合图3C至图3F(具有或不具有接触面106)所解释的。如果此顶部包含电极302，则可制造出具有两个电极的装置。顶部可以为不具有任何电极的保护机械式顶部。
这种方法的特别示例可在二氧化硅层103与二氧化硅层201之间获得具有满意品质(也就是两牺牲层的蚀刻速度不会不一样)的直接连接界面，其步骤如下：
沉积下电极层102，举例来说，N或P掺杂多晶硅，具有100纳米至数个微米的厚度(图2A至图2D)；
沉积介电层103，举例来说，TEOS氧化物，具有数百纳米等级的厚度(图2E)；
完成此氧化层103的致密化，举例来说，通过在靠近连接温度（举例来说1050℃）的温度进行氧化作用，以使全部的层的热预算相当于连接温度（值得注意的是，此阶段可允许层脱气）；
层103的抛光，其可获得极平滑的表面以用于分子密封；
形成或不形成层102和层103；
在常压常温下进行直接连接（当密封是在不具有任何孔穴或在真空下完成时）；
连接界面的整合退火(通常是在1000℃至1200℃的温度条件下，达数个小时)被完成；
薄化衬底200直到其厚度达到与移动部差不多：对于MEMS应用，在10微米至100微米之间，其中，此衬底200的薄化步骤可通过研磨或抛光完成；
通过蚀刻，举例来说通过等离子技术，在层200'中限定移动部，并且该蚀刻步骤停止于绝缘层201、103；
通过蚀刻移动部下方的牺牲层201、103来露出移动部。
如前述指出，对准标记99、99'可（举例来说）通过蚀刻预先被形成于衬底100的背面。
事实上，在衬底200的直接连接和薄化之后，新的水平线可被制造于层200'上，使新的水平线可与先前直接连接所得到的先前的水平线对齐。并且，使用传统微影设备并通过光学勘查使这些先前的水平线不再可见。
为了克服这一难题，使用光学勘查系统使产生在衬底100前侧的不同的水平线与背面的对准标记99、99对齐。
图6的示意图绘示了这样的装置的示例。具有对准标记99、99'的衬底的背面100'被设置于其表面上提供有形成光导401的数个组件的卡盘(或平板)400。这些组件实质上包含光学组件，例如，透镜403、403'，以及镜子402、402'；其将能使光束405朝向衬底的背面100'被导引，以读取对准标记99的位置。此种装置可使产生于背面的对准标记99的位置被精准地定位，因此，位于前侧(相对于背面)的其他水平线可相对这些对准标记而被对齐。
同样地，在衬底200的连接和薄化后，层200'前侧所产生的所有水平线均可与这些对准标记99、99'对齐。
任意数量的衬底可被连接及薄化，像是衬底200，且衬底前侧所产生的所有水平线均可与这些衬底100的背面的对准标记99、99'对齐，或考量这些对准标记的位置以如前所述的方法进行制造。
接下来的描述是与图3A至图3F相关，是说明如何在下电容性电极102及上电容性电极302之间建立接触面。
为了这个目的，从图2I的上述步骤所得到的衬底开始。因此，此种衬底包含至少一下电极102，一个牺牲层103及一个结构层200'。还可在电极102与衬底100之间包含一个或多个接触面区块101'。
下电极102可包含电极的一部分彼此绝缘的一个或多个区块102'、109。
一个或多个通道106'的位置是预先被定义的。而后，在结构层200'以及具有下电极102的绝缘层103中蚀刻这些通道，绝缘层103作为蚀刻的边界层。优选地，这样的蚀刻方式是等离子式蚀刻(图3A)。
在此步骤之后，导电材料层106被沉积在表面上，此导电材料层106（举例来说）可由掺杂多晶硅、金属或聚锗(poly-Ge)等材料所制成(图3B)。这些材料也一并填充孔穴或通道106'。
此导电材料层106可以被直接形成(因此沉积在通道106'中，而不是沉积在衬底200'的表面)，或者通过抛光及/或不需要任何树脂掩膜的总体蚀刻从衬底200'的表面被去除，在此情况下，在通道106'内的材料即是留下来的唯一材料。
在这之后，新的导电材料层107沉积在层200'上且（举例来说）通过蚀刻形成，新的导电材料层107与层106的材料可本质上不同。此步骤使后续焊道的位置以装置的顶部限定。至少一个焊道被放置为与用于填充至少一个通道106'的材料106接触。这些焊道107的厚度将会限定移动部210的上表面与上电极302之间的距离。不同的是，在上电极302而不是衬底200'上预先形成全部或部分焊道107是有可能的。
于是可实施限定移动部210的步骤，接续再进行如前所述的牺牲层103的蚀刻（图3D及图3E）。
此外，已经制备了称为顶部的另一衬底300，导电材料层302已经沉积并形成于衬底300表面上。此导电材料层302由金属材料或金属合金材料，（举例来说）诸如AlCu、AuSn、AlSI或AuGe等所制造而成（图3F）。密封焊道107可能被形成于此导电材料层302上。
于是，衬底可在真空环境或在可控制的气压下（举例来说）通过共晶密封或热压密封被气密封接。于是，层302可与密封焊道107连接，以相对于移动部210被定位，移动部210于是被定位于两电极102、302之间。或者，当密封焊道被定位于层302时，密封焊道可被形成于层200’上，其中一个密封焊道可被定位以与填充通道106’的材料相连接。如此，图1的结构可被获得。
层302于是也具有气密封接的功能，以在密封的孔穴中得到令人满意的真空度。通过接触面106及密封焊道107，上电极302与下电极102之间的连接也可被形成。两个衬底100、300可优选地在真空或是可控制压力的环境下被密封，以使孔穴与完成密封的包壳具有相同的真空度。共振频率（也就是系统的响应）取决于孔穴内的真空度，以及气压的控制（也就是压力的控制），后者使这个频率可被设置。为了获得固定的频率，应设置固定的压力。
气密封接也使得装置的移动部210可免受环境气压的影响。
于是，此装置已准备好检测移动部210的移动，此移动发生于装置的平面的外部，也就是本质上z轴方向上。
然而，移动部的移动也可能具有在平行于装置主平面的平面上的分量，且因此垂直于z轴。
通过电容性电极102、302，检测也可被完成。所获得的信号可被传送至资料处理组件及资料存储组件，上述两组件未绘示于图中。
在上述任何实施例中：
测量在电极内被检测到的电压的接触面可由衬底100及/或由顶部衬底300制造而成；
及/或上电极及/或下电极可被蚀刻，使得他们不是在密封区域内。
顶部衬底300可以为，举例来说CMOS衬底。在此种情况下，此衬底上最后形成的金属层（举例来说由AlCu或AlSi等制成）可被作为上电极302及作为气密封接层。
本发明并不应被限制于仅制造具有电容性电极的MEMS组件；本发明也可应用于任何包含埋藏式下电极的结构。形成两个电极102、302的上述方法也可被修改或简化以获得只有单一电极的装置。在此情况下，仅需要使材料302不被沉积于衬底300上。如果想要制作气密封接（举例来说，用于装置的机械保护或保护免受环境空气的影响），材料302只需沉积于某些密封焊道107a、107b（如图3G所示）。只具有一个下电极的装置也可检测移动部在z轴的移动，但较不灵敏。
在如上所述的制造方法或装置中，分子连接使装置的气密封接是有可能的，其允许移动结构可作用于真空或是已控制的气压下；特别是对于陀螺仪的情况。分子连接涉及了高的热预算或高温（举例来说在900℃至1200℃；通常是在1100℃，针对二氧化硅与二氧化硅的键结）。因此，优选地，被组装的材料为半导体材料，其可兼容如此高的热预算或温度；特别地，下电极优选地掺杂多晶硅。
本发明也可应用于惯性微系统或纳米系统组件的制造。特别是针对机动车辆领域，用以制造安全气囊的加速度计，或用于方向修正的陀螺仪。
本发明也可应用于作为医疗诊断的超声波传感器的制造（超声波扫描的探针）。特别是允许电容式微机械超声波（CMUT）的制造。
本发明也可允许在机动车辆、航空或太空领域的扩音器或射频开关或压力传感器的制造。

Claims (20)

1.一种微系统及/或纳米系统类型的装置，其特征在于，该装置包含：
第一衬底（10、100），包含称为下电极的至少一个电极（12、102），以及至少一个介电层（11、103）；
中间衬底（200’），延伸横跨称为装置的主平面的平面，所述中间衬底包含移动部（210），并通过分子连接在所述移动部的外部贴附至所述第一衬底（100），其中，所述移动部面向所述下电极（102）的至少一部分；
上衬底（300），贴附至所述中间衬底（200’），其中，所述移动部被设置为在所述下电极与所述上衬底之间移动。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述上衬底（300）包含至少一个上电极（302），其中，所述移动部（210）面向所述上电极的至少一部分，以及其中，所述移动部（210）被设置为在所述下电极（102）与所述上电极（302）之间移动。
3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述装置还包括在所述下电极（102）与所述上电极（302）之间形成电接触的组件（106）。
4.如权利要求1至3中任一项所述的装置，所述装置还包括在所述下电极（102）与所述第一衬底（10，100）之间形成电接触的组件（104）。
5.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述上衬底（300）通过密封焊道（107）的手段被牢固地固定至所述中间衬底（200’）。
6.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述中间衬底（200）由单晶硅制成。
7.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述上衬底（300）密封地贴附至所述中间衬底（200’）。
8.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述上衬底（300）是互补型金属氧化物半导体类型。
9.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述下衬底（100）包含至少一个对准标记（99、99’）。
10.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述下衬底（100）的至少一部分（10）由单晶或多晶半导体材料所制成，或形成硅绝缘体衬底（10，12，14），或由若干堆叠材料所组成。
11.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述下电极包含若干个下电极（102）的区块，且所述区块通过介质材料的至少一部分（102’）及/或至少一个蚀刻区块（109）彼此绝缘。
12.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述移动部的运动分量与所述装置的所述主平面垂直或位于与所述主平面平行的平面上。
13.如权利要求1至3中任一项所述的装置，其中，所述下电极是半导体材料。
14.一种制造微系统及/或纳米系统类型的装置的方法，其特征在于，所述方法包含下述步骤：
形成第一衬底，所述第一衬底包含至少一个下电极及第一介电层；
接着进行组装，通过分子连接将中间衬底与所述第一衬底组装；
接着在所述中间衬底的内部制造移动部；
接着在所述第一介电层的内部形成孔穴，且孔穴至少形成在所述移动部下方，以使所述移动部面向所述下电极的至少一部分；以及
接着将上衬底贴附至所述中间衬底，以使所述移动部被设置为在所述下电极与所述上衬底之间移动。
15.如权利要求14所述的方法，其中，所述上衬底包含至少一个上电极，其中，所述组装使得所述移动部面向所述上电极的至少一部分，及其中，所述移动部被设置为在所述下电极与所述上电极之间移动。
16.如权利要求15所述的方法，所述方法还包括在所述下电极和所述上电极之间形成电接触。
17.如权利要求14或15所述的方法，所述方法还包括在所述下电极和所述第一衬底之间形成电接触。
18.如权利要求14或15所述的方法，其中，所述上衬底通过密封焊道牢固地固定至所述中间衬底。
19.如权利要求18所述的方法，其中，所述上衬底通过共晶密封或经由所述密封焊道通过热压牢固地固定至所述中间衬底。
20.如权利要求14或15所述的方法，其中，所述上衬底密封地且牢固地固定至所述中间衬底。
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