Компонент на кремниевой основе, имеющий по меньшей мере одну фаску, и способ его изготовления - RU2710522C1

Чертежи

Показать все 10 чертежа(ей)

Описание

Область техники, к которой относится изобретение

Изобретение относится к микромеханическому компоненту на кремниевой основе, имеющему по меньшей мере одну фаску, и способу его изготовления. Говоря более конкретно, изобретение относится к такому компоненту, полученному в результате проведения механической микрообработки пластины на кремниевой основе.

Уровень техники

В швейцарском патенте 698837 описывается изготовление компонента часов в результате проведения механической микрообработки пластины из аморфного или кристаллического материала, такого как кристаллический или поликристаллический кремний.

Такую механическую микрообработку в общем случае получают в результате проведения глубокого реактивного ионного травления (также известного под сокращенным обозначением «ГРИТ»). Как это проиллюстрировано на фигурах от 1 до 4, известный способ механической микрообработки заключается в структурировании маски 1 на подложке 3 (смотрите фигуру 1, стадия А) с последующим проведением глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch», последовательно объединяющего фазу травления (смотрите фигуру 1, стадии В, D, Е) со следующей далее фазой пассивирования (смотрите фигуру 1, стадия С, слой 4) в целях получения из шаблона маски 1 анизотропной, то есть, по существу вертикальной, области 5, представляющей собой результат травления, на пластине (смотрите фигуры 2 и 4).

Как это проиллюстрировано на фигуре 3, один пример глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» продемонстрирован сплошными линиями для потока SF₆ в ст. куб. см./мин в зависимости от времени в секундах, предназначенного для травления кремниевой пластины, и пунктирными линиями для потока C₄F₈ в ст. куб. см./мин в зависимости от времени в секундах, предназначенного для пассивирования, то есть, защиты, кремниевой пластины. Таким образом, как это ясно видно, фазы являются строго последовательными, и каждая из них характеризуется специфическими потоком и временем.

В примере фигуры 3 продемонстрирована первая фаза G₁ травления с потоком SF₆ при 300 ст. куб. см/мин в течение 7 секунд с последующей первой фазой P₁ пассивирования с потоком C₄F₈ при 200 ст. куб. см/мин в течение 2 секунд, со следующей далее второй фазой G₂ травления с потоком SF₆ при 300 ст. куб. см/мин в течение 7 секунд еще раз и, в заключение, со следующей затем второй фазой Р₂ пассивирования с потоком C₄F₈ при 200 ст. куб. см/мин в течение 2 секунд еще раз и так далее. Таким образом, необходимо отметить то, что определенное количество параметров делают возможным варьирование способа глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» для получения более или менее отчетливо выраженной бугристости на стенке вертикальной области 5, представляющей собой результат травления.

Как это было установлено по истечении нескольких лет изготовления, данные вертикальные области 5, представляющие собой результат травления, были неполностью удовлетворительными, в частности, вследствие наличия прямоугольных кромок, которые подвержены выкрашиванию, и «грубой» природы полученных компонентов.

Раскрытие изобретения

Одна цель настоящего изобретения заключается в устранении всех или части вышеупомянутых недостатков в результате предложения нового типа микромеханического компонента на кремниевой основе и нового типа способа изготовления, в частности, для улучшения эстетических характеристик и улучшения механической прочности компонентов, полученных в результате проведения механической микрообработки пластины на кремниевой основе.

Поэтому изобретение относится к способу изготовления микромеханического компонента, полученного из материала на кремниевой основе, включающему следующие далее стадии:

a) обеспечение подложки на кремниевой основе;

b) формирование маски, пронизанной отверстиями, на горизонтальной части указанной подложки;

c) протравливание в травильной камере предварительно определенных наклонных стенок на части толщины подложки от отверстий в маске в целях формирования верхних фасочных поверхностей микромеханического компонента;

d) протравливание в указанной травильной камере по существу вертикальных стенок на по меньшей мере части толщины подложки от дна первой области, представляющей собой результат травления, полученной на стадии с), в целях формирования периферийных стенок микромеханического компонента под верхними фасочными поверхностями;

e) освобождение микромеханического компонента от подложки и маски.

Необходимо понимать то, что в одной и той же травильной камере получают два различных типа области, представляющей собой результат травления, без удаления подложки из камеры. Сразу же ясно то, что наклонное травление на стадии с) удаляет по существу прямоугольные кромки, соответственно, между вертикальными периферийными или внутренними стенками, протравленными для получения нескольких микромеханических компонентов в одной и той же подложке, и верхними и нижними поверхностями подложки. Как это также можно наблюдать, наклонное травление на стадии с) делает возможным получение значительно большего открытого угла и по существу прямолинейного направления травления, что позволяет избегать ограничения параметрами глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch», который, напротив, используют на стадии d) с оптимизированными параметрами вертикального травления.

В соответствии с другими предпочтительными вариантами изобретения:

- стадию с) осуществляют в результате перемешивания травильного газа и пассивирующего газа в травильной камере в целях получения указанных предварительно определенных наклонных стенок;

- на стадии с) непрерывные потоки травильного и пассивирующего газов подают в режиме пульсации для улучшения пассивирования на уровне дна;

- стадию d) осуществляют в результате чередования потока травильного газа и потока пассивирующего газа в травильной камере в целях получения по существу вертикальных стенок;

- между стадией d) и стадией е) способ дополнительно включает следующие далее стадии: f) формирование защитного слоя на указанных предварительно определенных наклонных стенках и указанных по существу вертикальных стенках, оставляя при этом дно области, представляющей собой результат травления, стадии d) без какого-либо защитного слоя и g) протравливание в указанной травильной камере вторых предварительно определенных наклонных стенок на оставшейся толщине подложки от дна области, представляющей собой результат травления, полученной на стадии d), без какого-либо защитного слоя в целях получения нижних фасочных поверхностей микромеханического компонента;

- стадию g) осуществляют в результате перемешивания травильного газа и пассивирующего газа в травильной камере в целях получения указанных вторых предварительно определенных наклонных стенок;

- на стадии g) непрерывные потоки травильного и пассивирующего газов подают в режиме пульсации для улучшения травления на уровне дна;

- стадия f) включает следующие далее фазы: f1) окисление указанных предварительно определенных наклонных стенок и указанных по существу вертикальных стенок для получения защитного слоя диоксида кремния; и f2) направленное травление защитного слоя диоксида кремния в целях селективного удаления только части защитного слоя со дна области, представляющей собой результат травления и полученной на стадии d);

- перед стадией е) способ дополнительно включает стадию h): заполнение полости, созданной во время указанных травлений микромеханического компонента, образованной верхней фасочной поверхностью, периферийной стенкой и нижней фасочной поверхностью, металлом или металлическим сплавом в целях придания средства присоединения микромеханическому компоненту.

Кроме того, изобретение относится к микромеханическому компоненту, полученному при использовании способа, соответствующего любому из предшествующих вариантов, характеризующемуся тем, что он содержит тело на кремниевой основе, по существу вертикальная периферийная стенка которого граничит с горизонтальной верхней поверхностью через верхнюю фасочную поверхность.

Выгодным образом, в соответствии с изобретением микромеханический компонент демонстрирует значительное улучшение эстетических характеристик в результате получения компонентов, которые демонстрируют наличие намного более тщательно проработанной эстетической отделки. Кроме того, по существу прямолинейная фасочная поверхность обеспечивает достижение улучшенной механической прочности, в частности, в результате уменьшения возможности образования крошек, свойственной для по существу прямоугольных кромок, соответственно, между вертикальными периферийными и/или внутренними стенками и верхней и/или нижней поверхностями микромеханического компонента.

Также ясно то, что вертикальные периферийные и/или внутренние стенки обеспечивают уменьшенную поверхность контакта, обеспечивающую получение улучшения в отношении трибологического контакта с другими компонентами или в отношении вставления элемента конструкции вдоль внутренней стенки микромеханического компонента. В заключение, углубленные области вертикальных периферийных и/или внутренних стенок являются более открытыми в результате наличия фасочной поверхности, что может обеспечить увеличение объемной вместимости для принятия адгезива или смазки.

В соответствии с другими предпочтительными вариантами изобретения:

- по существу вертикальная периферийная стенка тела также граничит с горизонтальной нижней поверхностью через нижнюю фасочную поверхность;

- микромеханический компонент также содержит по меньшей мере одну полость, имеющую по существу вертикальную внутреннюю стенку, также включающую промежуточные верхнюю и нижнюю фасочные поверхности между упомянутыми верхней и нижней горизонтальными поверхностями;

- упомянутая по меньшей мере одна полость по меньшей мере частично заполнена металлом или металлическим сплавом для придания средства присоединения микромеханическому компоненту;

- микромеханический компонент образует весь элемент или часть элемента в движущихся деталях или наружных деталях часов.

Краткое описание чертежей

Другие признаки и преимущества станут ясно представляться после ознакомления со следующим далее описанием изобретения, представленным в рамках неограничивающего иллюстрирования при обращении к прилагаемым чертежам, в числе которых:

фигуры от 1 до 4 представляют собой диаграммы, предназначенные для разъяснения способа глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch», использующегося в рамках изобретения;

фигуры от 5 до 10 представляют собой диаграммы стадий изготовления микромеханического компонента, соответствующего первому варианту осуществления изобретения;

фигуры от 11 до 16 представляют собой диаграммы стадий изготовления микромеханического компонента, соответствующего второму варианту осуществления изобретения;

фигура 17 представляет собой диаграмму стадии изготовления микромеханического компонента, соответствующего третьему варианту осуществления изобретения;

фигура 18 представляет собой блок-схему способов изготовления, соответствующих изобретению.

Подробное описание предпочтительных вариантов осуществления

Изобретение относится к способу 11 изготовления микромеханического компонента на кремниевой основе. Как это проиллюстрировано на фигуре 18, способ 11, соответствующий первому варианту осуществления, проиллюстрированному одиночной линией, включает первую стадию 13, заключающуюся в обеспечении подложки на кремниевой основе.

Термин «на кремниевой основе» обозначает материал, включающий монокристаллический кремний, легированный монокристаллический кремний, поликристаллический кремний, легированный поликристаллический кремний, пористый кремний, диоксид кремния, кварц, кремнезем, нитрид кремния или карбид кремния. Само собой разумеется то, что в случае присутствия материала на кремниевой основе в кристаллической фазе может быть использована любая кристаллическая ориентация.

Обычно, как это проиллюстрировано на фигуре 9, подложка 41 на кремниевой основе может быть подложкой «кремний на диэлектрике» (также известной под сокращенным обозначением «КНД»), содержащей верхний слой 40 кремния и нижний слой 44 кремния, соединенные промежуточным слоем 42 диоксида кремния. Однако, в альтернативном варианте, подложка могла бы содержать слой кремния, добавленный на другой тип основы, такой как, например, металлическая основа.

Способ, соответствующий первому варианту осуществления, продолжается стадией 15 формирования маски 43, пронизанной отверстиями 45, на горизонтальной части подложки 41. В примере фигуры 9 маска 43 сформирована на верхней части верхнего слоя 40 кремния. Маска 43 сформирована из материала, способного выдерживать воздействие будущих стадий травления способа 11. Таким образом, маска 43 может быть сформирована из нитрида кремния или из диоксида кремния. В примере фигуры 9 маска 43 сформирована из диоксида кремния.

Выгодным образом в соответствии с изобретением способ 11, соответствующий первому варианту осуществления, продолжается стадией 17 протравливания от отверстий 45 в маске 43 предварительно определенных наклонных стенок 46 на части толщины подложки 41 в травильной камере в целях получения верхних фасочных поверхностей микромеханического компонента.

Стадия 17 наклонного травления не представляет собой описанное выше глубокое реактивное ионное травление от компании «Bosch». Действительно, стадия 17 делает возможным получение намного большего открытого угла и по существу прямолинейного направления травления, что позволяет избегать ограничения параметрами глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch». Действительно, как это считается в общем случае, даже в результате модифицирования параметров глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» угол раскрытия не может превышать 10 градусов при искривленном направлении травления.

Действительно, как это видно на фигурах 5 и 6, в предпочтительном варианте в соответствии с изобретением, стадию 17 осуществляют в результате перемешивания травильного газа SF₆ и пассивирующего газа C₄F₈ в травильной камере в целях получения наклонных стенок 46. Говоря более конкретно, непрерывные потоки травильного газа SF₆ и пассивирующего газа C₄F₈ подают в режиме пульсации для улучшения пассивирования на уровне дна поступательно формирующейся полости.

Таким образом, необходимо понимать то, что стадия 17 делает возможным получение намного большего открытого угла, обычно приблизительно 45 градусов на примере фигуры 5, вместо максимума в 10 градусов, получаемого при использовании глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» с наиболее оптимизированным модифицированием параметров. Таким образом, в выгодном варианте, в соответствии с изобретением стадия 17 может обеспечить получение точного угла раскрытия. Угол между будущими вертикальными стенками 47 и наклонными стенками 46 является высоковоспроизводимым и, в выгодном варианте, может находиться в диапазоне от по существу 0° до по существу 45°. Как это разъяснялось выше, в сопоставлении с глубоким реактивным ионным травлением от компании «Bosch» замечательной является, в частности, именно возможность травления под углом, большим, чем 10°. Предпочтительно соответствующий изобретению угол между будущими вертикальными стенками 47 и наклонными стенками 46 находится в диапазоне от более, чем 10° до менее, чем 45°, а еще более предпочтительно от более, чем 20° до менее, чем 40°.

Кроме того, пульсация непрерывных потоков делает возможной улучшенную направленность травления и даже может обеспечить получение стенок в форме по существу усеченного конуса, а не сферических стенок (что иногда называют изотропными областями, представляющими собой результат травления), как в случае влажного травления или сухого травления, например, при использовании только газа SF₆.

Для получения формы стенок 46 на фигуре 5 можно, например, использовать последовательность фигуры 6. Данная последовательность включает первую фазу P₁ с потоком SF₆ при 500 ст. куб. см/мин, перемешанным с потоком C₄F₈ при 150 ст. куб. см/мин, в течение 1,2 секунды с последующей второй фазой Р₂, продемонстрированной для потока SF₆ при 400 ст. куб. см/мин, перемешанного с потоком C₄F₈ при 250 ст. куб. см/мин, в течение 0,8 секунды, со следующей далее третьей фазой P₁ еще раз с потоком SF₆ при 500 ст. куб. см/мин, перемешанным с потоком C₄F₈ при 150 ст. куб. см/мин, в течение 1,2 секунды и следующей затем четвертой фазой Р₂ с потоком SF₆ при 400 ст. куб. см/мин, перемешанным с потоком C₄F₈ при 250 ст. куб. см/мин, в течение 0,8 секунды и так далее.

Таким образом, необходимо отметить то, что пульсация непрерывных потоков улучшает пассивирование на уровне дна поступательно формирующейся полости, что будет постепенно сужать на стадии 17 возможное раскрытие области 49, представляющей собой результат травления, в зависимости от ее глубины и, между прочим, более широкое раскрытие области 49, представляющей собой результат травления, в верхней части верхнего слоя 40 вплоть до получения раскрытия области 49, представляющей собой результат травления, более широкого, чем отверстие 45 в верхней части верхнего слоя 40, как это видно на фигуре 5.

Способ 11, соответствующий первому варианту осуществления, продолжается стадией 19 протравливания, осуществляемой в той же самой травильной камере и с той же самой маской 43, по существу вертикальных стенок 47 на по меньшей мере части толщины слоя 40 подложки 41 от дна первой области 49, представляющей собой результат травления, в целях получения по существу вертикальных периферийных стенок микромеханического компонента под верхними фасочными поверхностями.

Стадия 19 по существу вертикального травления обычно представляет собой описанное выше глубокое реактивное ионное травление от компании «Bosch», то есть, чередование потока травильного газа и потока пассивирующего газа в травильной камере в целях получения по существу вертикальных стенок.

Таким образом, стадия 19 делает возможным по существу вертикальное направление травления по отношению к маске 43, как это видно на фигуре 7, которая представляет собой сечение, полученное после стадии 19. Таким образом, получают секцию 51 травления, основа которой по существу образует прямоугольный четырехугольник со следующим за ним по существу коническим сужением.

Первый вариант осуществления завершается стадией 21 освобождения микромеханического компонента от подложки 41 и от маски 43. Говоря более конкретно, в примере, продемонстрированном на фигуре 7, стадия 21 может включать фазу 22 деоксидирования для удаления маски 43 из диоксида кремния и, возможно, части промежуточного слоя 42 диоксида кремния, а после этого фазу 23 освобождения от подложки 41 при использовании, например, селективного химического травителя.

Первый вариант осуществления способа 11, проиллюстрированный одиночными линиями на фигуре 18, делает возможными два различных типа травления в одной и той же травильной камере без удаления подложки из камеры. Сразу же ясно то, что наклонное травление стадии 17 удаляет по существу прямоугольные кромки между протравленными вертикальными периферийными и/или внутренними стенками и верхними и нижними поверхностями слоя 40 подложки 41 для формирования одного или нескольких микромеханических компонентов на одной и той же подложке 41.

Как это также можно наблюдать, наклонное травление стадии 17 делает возможным получение намного большего открытого угла и по существу прямолинейного направления травления, что позволяет избегать ограничения параметрами глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» и использования последнего на стадии 19 с оптимизированными параметрами вертикального травления.

В выгодном варианте, в соответствии с изобретением микромеханический компонент 101, который формирует палеты в примере фигуры 16, демонстрирует значительное улучшение эстетических характеристик в результате обеспечения наличия намного более тщательно проработанной отделки. Действительно, в сопоставлении с фигурой 4 тщательно проработанная природа микромеханического компонента 101 сразу же бросается в глаза.

Как это более ясно видно на фигуре 8, которая представляет собой увеличенное изображение части компонента 101, микромеханический компонент 101, таким образом, содержит тело 103 на кремниевой основе, вертикальная периферийная стенка 105 которого граничит с горизонтальной верхней поверхностью 104 через верхнюю фасочную поверхность 106.

Таким образом, ясно то, что по существу прямолинейная верхняя фасочная поверхность 106 обеспечивает получение улучшенной механической прочности, в частности, в результате уменьшения возможности образования крошек, свойственного для по существу прямоугольных кромок, соответственно, между вертикальными периферийными и/или внутренними стенками 105 и верхней и/или нижней поверхностями 104 микромеханического компонента 101.

Также ясно то, что по существу вертикальная периферийная стенка 105 обеспечивает уменьшенную поверхность контакта, обеспечивающую получение улучшения в отношении трибологического контакта с другими компонентами или в отношении вставления палетного камня между двумя по существу вертикальными стенками 105 микромеханического компонента 101. В заключение, углубленные области по существу вертикальных периферийных и/или внутренних стенок 105 являются более открытыми в результате наличия верхней фасочной поверхности 106, что может обеспечить увеличение объемной вместимости для принятия адгезива или смазки, как это имеет место в случае углубленных частей 107, видимых на фигуре 16, которые используют для приема материала, способного присоединять палетный камень к палетам.

В соответствии со вторым вариантом осуществления изобретения способ 11 включает те же самые стадии от 13 до 19, как и первый вариант осуществления, с теми же самыми признаками и техническими эффектами. Второй вариант осуществления способа 11 дополнительно включает стадии, продемонстрированные двойными линиями на фигуре 18.

Таким образом, после стадии 19 получения области 51, представляющей собой результат травления, способ 11 второго варианта осуществления продолжается стадией 25 получения защитного слоя 52 на наклонных стенках 46 и по существу вертикальных стенках 47, оставляя при этом дно области 51, представляющей собой результат травления, без какого-либо защитного слоя, как это видно на фигуре 12.

Предпочтительно защитный слой 52 сформирован из диоксида кремния. Действительно, как это видно на фигурах 11 и 12, стадия 25 может включать затем первую фазу 24, предназначенную для окисления всего верха подложки 41, то есть, маски 43 (в случае изготовления из диоксида кремния), и стенок области 51, представляющей собой результат травления, для получения дополнительной толщины на маске 43 и толщины на наклонных стенках 46, вертикальных стенках 47 и дне области 51, представляющей собой результат травления, в целях получения защитного слоя 52 диоксида кремния, как это видно на фигуре 11.

После этого вторая фаза 26 могла бы заключаться в направленном травлении защитного слоя 52 в целях селективного удаления горизонтальных поверхностей диоксида кремния с части маски 43 и со всей части защитного слоя 52 только на дне области 51, представляющей собой результат травления, как это видно на фигуре 12.

После этого способ 11, соответствующий второму варианту осуществления, может продолжаться стадией 27 протравливания в той же самой травильной камере вторых предварительно определенных наклонных стенок 48 на оставшейся толщине подложки 41 от дна области 51, представляющей собой результат травления, полученной на стадии 19, без какого-либо защитного слоя 52 в целях получения нижних фасочных поверхностей микромеханического компонента.

Стадия 27 наклонного травления подобно стадии 17 не представляет собой глубокое реактивное ионное травление от компании «Bosch» подобно описанной выше стадии 19. Таким образом, в комбинации с защитным слоем 52 стадия 27 делает возможным получение намного большего открытого угла и по существу прямолинейного направления травления, что позволяет избегать ограничения параметрами глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch». Действительно, как это считается в общем случае, даже в результате модифицирования параметров глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» угол раскрытия не может превышать 10 градусов при искривленном направлении травления.

Следовательно, как это видно на фигурах 13 и 15, в предпочтительном варианте в соответствии с изобретением стадию 27 осуществляют в результате перемешивания травильного газа SF₆ и пассивирующего газа C₄F₈ в травильной камере в целях получения вторых наклонных стенок 48. Говоря более конкретно, непрерывные потоки травильного газа SF₆ и пассивирующего газа C₄F₈ предпочтительно подают в режиме пульсации для улучшения травления на уровне дна поступательно формирующейся полости.

Таким образом, необходимо понимать то, что стадия 27 делает возможным получение намного большего открытого угла, обычно приблизительно 45 градусов на примере фигуры 13, вместо максимума в 10 градусов, получаемого при использовании глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» с наиболее оптимизированным модифицированием параметров. Таким образом, в выгодном варианте, в соответствии с изобретением стадия 27 может обеспечить получение точного угла раскрытия без модифицирования поверхностей наклонных стенок 46 и вертикальных стенок 47. Угол между вертикальными стенками 47 и наклонными стенками 48 является высоковоспроизводимым и, в выгодном варианте, может находиться в диапазоне от по существу 0° до по существу 45°. Как это разъяснялось выше, в сопоставлении с глубоким реактивным ионным травлением от компании «Bosch» замечательной является, в частности, именно возможность травления под углом, большим, чем 10°. Предпочтительно соответствующий изобретению угол между вертикальными стенками 47 и наклонными стенками 48 находится в диапазоне от более, чем 10° до менее, чем 45°, а еще более предпочтительно от более, чем 20° до менее, чем 40°.

Кроме того, пульсация непрерывных потоков делает возможной улучшенную направленность травления и даже может обеспечить получение стенок в форме по существу усеченного конуса, а не сферических стенок (что иногда называют изотропными областями, представляющими собой результат травления), как в случае влажного травления или сухого травления, например, при использовании только газа SF₆.

Для получения формы стенок 48 на фигуре 13 можно, например, использовать обратную последовательность в сопоставлении с тем, что имеет место на фигуре 6. Таким образом, данная последовательность могла бы включать первую фазу с потоком SF₆, перемешанным с потоком C₄F₈, в течение первой продолжительности времени с последующей второй фазой с увеличенным потоком SF₆, перемешанным с уменьшенным потоком C₄F₈, в течение второй продолжительности времени и после этого первую и вторую фазы еще раз и так далее.

Таким образом, необходимо отметить то, что пульсация непрерывных потоков улучшает травление на уровне дна поступательно формирующейся полости, что будет постепенно расширять во время стадии 27 возможное раскрытие области 53, представляющей собой результат травления, в зависимости от ее глубины и, между прочим, более широкое раскрытие области 53, представляющей собой результат травления, в нижней части верхнего слоя 40 вплоть до получения раскрытия области 53, представляющей собой результат травления, более широкого, чем отверстие 45 в маске 43 и чем секция дна области 51, представляющей собой результат травления, в начале стадии 27, как это видно на фигуре 13, без модифицирования прежде реализованной области 51, представляющей собой результат травления.

Второй вариант осуществления подобно первому варианту осуществления завершается стадией 21 освобождения микромеханического компонента от слоя 40 подложки 41 и от маски 43. Говоря более конкретно, в примере, продемонстрированном на фигурах 14 и 15, стадия 21 может включать фазу 21 деоксидирования для удаления маски 43 из диоксида кремния, защитного слоя 52 и, возможно, всего или части промежуточного слоя 42 диоксида кремния, как это проиллюстрировано на фигуре 13, а после этого фазу 23 освобождения от подложки 41 при использовании, например, селективного химического травителя, как это проиллюстрировано на фигуре 14.

Второй вариант осуществления способа 11, проиллюстрированный одиночными и двойными линиями на фигуре 18, удаляет по существу прямоугольные кромки между протравленными вертикальными периферийными и/или внутренними стенками и верхними и нижними горизонтальными поверхностями слоя 40 подложки 41 для получения одного или нескольких микромеханических компонентов на одной и той же подложке 41.

Как это также можно наблюдать, наклонное травление стадий 17 и 27 делает возможным получение значительно большего открытого угла и по существу прямолинейного направления травления, что позволяет избегать ограничения параметрами глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» и использования последнего на стадии 19 с оптимизированными параметрами вертикального травления.

В выгодном варианте, в соответствии с изобретением микромеханический компонент 101, который формирует палеты в примере фигуры 16, демонстрирует значительное улучшение эстетических характеристик в результате обеспечения наличия намного более тщательно проработанной эстетической отделки. Действительно, в сопоставлении с фигурой 4 тщательно проработанная природа микромеханического компонента 101 сразу же бросается в глаза как на верхней лицевой поверхности 104, так и на нижней лицевой поверхности 108.

Как это более ясно видно на фигурах 8 и 14, микромеханический компонент 101, таким образом, содержит тело 103 на кремниевой основе, вертикальная периферийная стенка 105 которого граничит с горизонтальной верхней поверхностью 104 через верхнюю фасочную поверхность 106 и с горизонтальной нижней поверхностью 108 через нижнюю фасочную поверхность 109.

Таким образом, необходимо понимать то, что по существу прямолинейные верхняя и нижняя фасочные поверхности 106, 109 обеспечивают получение улучшенной механической прочности, в частности, в результате уменьшения возможности образования крошек, свойственного для по существу прямоугольных кромок, соответственно, между вертикальными периферийными и/или внутренними стенками 105 и верхней и/или нижней горизонтальными поверхностями 104, 108 микромеханического компонента 101.

Также ясно то, что вертикальная периферийная стенка 105 обеспечивает уменьшенную поверхность контакта, обеспечивающую получение улучшения в отношении трибологического контакта с другими компонентами или в отношении вставления элемента конструкции вдоль внутренней стенки микромеханического компонента.

В заключение, углубленные части вертикальных периферийных и/или внутренних стенок 105 являются более открытыми в результате наличия верхней и нижней фасочных поверхностей 106, 109, что может обеспечить увеличение объемной вместимости для принятия адгезива или смазки, как это имеет место в случае углубленных частей 107, видимых на фигуре 16, которые используют для приема материала, способного присоединять палетный камень к палетам.

В соответствии с третьим вариантом осуществления изобретения способ 11 включает те же самые стадии от 13 до 27 и фазу 22, как и второй вариант осуществления, с теми же самыми признаками и техническими эффектами. Третий вариант осуществления способа 11 дополнительно включает стадии, видимые при изображении тройными линиями на фигуре 18.

Таким образом, после фазы 22 деоксидирования подложки 41 способ 11, соответствующий третьему варианту осуществления, продолжается стадией 29 заполнения полости, созданной во время травлений 17, 19 и 27 микромеханического компонента, образованного верхней фасочной поверхностью, периферийной стенкой и нижней фасочной поверхностью, металлом или металлическим сплавом в целях придания средства присоединения микромеханическому компоненту.

В одном предпочтительном примере нижний слой 44 подложки 41 является высоколегированным и используется в качестве непосредственной или опосредованной основы для заполнения в результате электроосаждения. Таким образом, стадия 29 могла бы включать первую фазу 30 формирования формы, например, образованной из фоточувствительной смолы, поверх маски 43 и на части области 53, представляющей собой результат травления. Вторая фаза 32 могла бы заключаться в электроосаждении металлической детали 112 от нижнего слоя 44, по меньшей мере между микромеханическим компонентом на кремниевой основе и частью формы, полученной в области 53, представляющей собой результат травления. В заключение, третья фаза 34 могла бы заключаться в удалении формы, сформированной на фазе 30.

Третий вариант осуществления завершается фазой 23 освобождения композитного микромеханического компонента от подложки 41 при использовании селективного химического травителя.

Третий вариант осуществления способа 11, проиллюстрированный одиночными, двойными и тройными линиями на фигуре 18, удаляет по существу прямоугольные кромки, соответственно, между вертикальными периферийными и/или внутренними стенками и верхними и нижними горизонтальными поверхностями подложки 41 для получения одного или нескольких композитных микромеханических компонентов 111, имеющих кремниевую основу и содержащих металл, полученных на одной и той же подложке 41.

Как это также можно наблюдать, наклонное травление стадий 17 и 27 делает возможным получение значительно большего открытого угла и по существу прямолинейного направления травления, что позволяет избегать ограничения параметрами глубокого реактивного ионного травления от компании «Bosch» и использования последнего на стадии 19 с оптимизированными параметрами вертикального травления.

В выгодном варианте, в соответствии с изобретением композитный микромеханический компонент, способный формировать палеты, как в примере фигуры 16, демонстрирует значительное улучшение эстетических характеристик в результате обеспечения наличия намного более тщательно проработанной отделки. Действительно, в сопоставлении с фигурой 4 тщательно проработанная природа композитного микромеханического компонента 111 сразу же бросается в глаза как на верхней лицевой поверхности 104, так и на нижней лицевой поверхности 108.

Как это более ясно продемонстрировано на фигуре 17, композитный микромеханический компонент 111, таким образом, содержит тело 103 на кремниевой основе, вертикальная периферийная стенка 105 которого граничит с горизонтальной верхней поверхностью 104 через верхнюю фасочную поверхность 106 и, кроме того, с горизонтальной нижней поверхностью 108 через нижнюю фасочную поверхность 109.

Таким образом, необходимо понимать то, что по существу прямолинейные верхняя и нижняя фасочные поверхности 106, 109 обеспечивают получение улучшенной механической прочности, в частности, в результате уменьшения возможности образования крошек, свойственной для по существу прямоугольных кромок, соответственно, между вертикальными периферийными и/или внутренними стенками 105 и верхней и/или нижней горизонтальными поверхностями 104, 108 композитного микромеханического компонента 111.

Также ясно то, что вертикальная периферийная стенка 105 обеспечивает уменьшенную поверхность контакта, обеспечивающую получение улучшения в отношении трибологического контакта с другими компонентами. Кроме того, углубленные части вертикальных периферийных и/или внутренних стенок 105 являются более открытыми в результате наличия верхней и нижней фасочных поверхностей 106, 109, что может обеспечить увеличение объемной вместимости для принятия детали из металла или металлического сплава таким образом, как, например, в случае углубленных частей 107, видимых на фигуре 16, которые могли бы быть заполнены во время стадии 29 электроосаждения. Таким образом, необходимо понимать то, что продукт 59 электроосаждения будет невозможно удалить вследствие форм фасочных поверхностей 106, 109 и углубленных частей 107, и он будет даже характеризоваться высоким сопротивлением сдвигу.

В заключение по меньшей мере одну полость 110, образующую внутреннюю стенку по меньшей мере частично заполняют металлом или металлическим сплавом 112 для придания средства присоединения композитному микромеханическому компоненту 111. Таким образом, в примере фигуры 17 полость 110 могла бы оставлять цилиндрическое углубление 113, обеспечивающее надвигание композитного микромеханического компонента 111 на элемент конструкции, такой как, например, ось, с очень хорошей механической прочностью при раздвигании детали из металла или металлического сплава 112, обусловленном формами фасочных поверхностей 106, 109 и, возможно, углубленных частей 107.

Само собой разумеется то, что настоящее изобретение не ограничивается проиллюстрированным примером, но способно демонстрировать различные варианты и Модификации, которые будут представляться для специалистов в соответствующей области техники. В частности, между стадиями 19 и 21 или между стадиями 27 и 21, соответственно, может быть проведена стадия 20, 28, окисления предназначенная для сглаживания кремниевых стенок.

Кроме того, деталь 112 из металла или металлического сплава могла бы даже перекрываться с областью 53, представляющей собой результат травления, на стадии 29 для получения дополнительного функционального уровня композитного микромеханического компонента 111, который был бы образован только из металла или металлического сплава.

В заключение, микромеханический компонент 101 или композитный микромеханический компонент 111 не ограничиваются областью применения палет, показанных на фигуре 16. Таким образом, микромеханический компонент 101 или композитный микромеханический компонент 111 могут образовывать весь элемент или часть элемента для движущихся или наружных деталей часов.

В порядке неограничивающего примера микромеханический компонент 101 или композитный микромеханический компонент 111, таким образом, может образовывать весь элемент или часть элемента, выбираемого из балансирной пружины, импульсной колонки, часового баланса, оси, ролика, палет, таких как ось анкера, рычаг палеты, вилка палеты, палетный камень или предохранительный штифт, комплекта колес, таких как колесо, ось или триб, планки, пластины, ротора, заводного валика, подпятника, корпуса, такого как центральная часть корпуса или ушки, циферблата, фланца, безеля, нажимной кнопки, головки подзавода, задней крышки корпуса, стрелки, браслета, такого как блочный браслет, украшения, аппликации, стекла для карманных и ручных часов, застежки, ножки циферблата, валика настройки или оси нажимной кнопки.

Реферат

Использование: для создания микромеханического компонента. Сущность изобретения заключается в том, что способ изготовления микромеханического компонента, полученного из материала на кремниевой основе, включает следующие стадии: a) обеспечение подложки на кремниевой основе; b) формирование маски, пронизанной отверстиями, на горизонтальной части подложки; c) протравливание в травильной камере предварительно определенных наклонных стенок на части толщины подложки от отверстий в маске в целях формирования верхних фасочных поверхностей микромеханического компонента; d) протравливание в указанной травильной камере по существу вертикальных стенок (47) на по меньшей мере части толщины подложки от дна области, представляющей собой результат травления, полученной на стадии с), в целях получения периферийных стенок микромеханического компонента под верхними фасочными поверхностями; e) освобождение микромеханического компонента от подложки и маски. Технический результат: обеспечение возможности улучшения механической прочности компонентов. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 18 ил.

Формула