專利名稱：慣性微機(jī)電傳感器及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種慣性微機(jī)電傳感器及其制造方法。
背景技術(shù)：
MEMS(Microelectromechanical System，微機(jī)電系統(tǒng))技術(shù)是指對(duì)微米/納米 (micro/nanotechnology)材料進(jìn)行設(shè)計(jì)、加工、制造、測量和控制的技術(shù)。MEMS是由機(jī)械構(gòu)件、光學(xué)系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)部件、電控系統(tǒng)集成為一個(gè)整體單元的微型系統(tǒng)。MEMS通常應(yīng)用在位置傳感器、旋轉(zhuǎn)裝置或者慣性傳感器中，例如加速度傳感器、陀螺儀和聲音傳感器。現(xiàn)有的一種傳統(tǒng)的慣性微機(jī)電傳感器通常包括主體和一個(gè)或多個(gè)慣性質(zhì)量塊，所述慣性質(zhì)量塊相對(duì)于主體為懸置的分立結(jié)構(gòu)，慣性質(zhì)量塊可以由懸臂支撐而成懸置。而慣性質(zhì)量塊、主體及慣性質(zhì)量塊和主體之間的氣體層構(gòu)成電容。所述慣性質(zhì)量塊和主體可以相對(duì)移動(dòng)，當(dāng)慣性質(zhì)量塊和主體相對(duì)移動(dòng)，例如上下移動(dòng)或者左右移動(dòng)，則所述電容的電容值將發(fā)生變化，從而通過連續(xù)測量所述電容值可以獲得所述慣性質(zhì)量塊和主體相對(duì)左右運(yùn)動(dòng)或者上下移動(dòng)的速度或加速度。上述通過測量電容值來測量所述慣性質(zhì)量塊和主體之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的慣性微機(jī)電傳感器也叫做電容式慣性微機(jī)電傳感器。上述電容式慣性微機(jī)傳感器通常利用半導(dǎo)體制造工藝形成。例如，利用半導(dǎo)體襯底作為電容式慣性微機(jī)傳感器的主體，在半導(dǎo)體襯底上形成懸置的慣性質(zhì)量塊。由于所述電容式慣性微機(jī)電傳感器通常利用半導(dǎo)體制造工藝形成，因此在傳統(tǒng)技術(shù)中，電容式慣性微機(jī)電傳感器和CMOS接口電路(Read-out integrated circuit, R0IC)通常采用相同制造工藝形成。通常電容式慣性微機(jī)電傳感器和CMOS接口電路在同一半導(dǎo)體襯底上形成，也就是將電容式慣性微機(jī)電傳感器嵌入CMOS接口電路中。例如在美圓專利文獻(xiàn) “US2010116057A1”中公開了一種慣性傳感器。然而，隨著工藝尺寸的減小，膜層的厚度也越來越薄，因此在具有CMOS器件的半導(dǎo)體襯底上制造電容式慣性微機(jī)電傳感器也越來越困難。通常慣性質(zhì)量塊是由一個(gè)整體的導(dǎo)電材料形成的，所述導(dǎo)電材料要求導(dǎo)電性好、性質(zhì)穩(wěn)定、密度較大，例如較常用的是鍺硅材料，但是上述性質(zhì)的導(dǎo)電材料價(jià)格都非常昂貴。而且，對(duì)于電容式慣性微機(jī)電傳感器來說，慣性質(zhì)量塊的重量越大則慣性越大，慣性微機(jī)電傳感器的精確度越高；而為了使慣性質(zhì)量塊的慣性更大就需要使用非常多的所述導(dǎo)電材料，這樣就造成慣性微機(jī)電傳感器的成本非常高。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的技術(shù)問題是提供一種慣性微機(jī)電傳感器，可以有效地提高慣性質(zhì)量塊的重量，提高慣性微機(jī)電傳感器的精確度，并降低制造成本。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種慣性微機(jī)電傳感器及其制造方法，該慣性微機(jī)電傳感器，能夠相對(duì)移動(dòng)的主體和質(zhì)量塊，所述主體包括具有第一表面的第一主體和垂直并連接所述第一表面的第二主體，所述第一主體內(nèi)具有平行于所述第一表面的第一電極，所述第二主體內(nèi)具有垂直于所述第一表面的第二電極；所述質(zhì)量塊懸置在所述第二主體和第一主體形成的空間內(nèi)，所述質(zhì)量塊包括平行且相對(duì)于所述第一表面的第三電極、垂直于所述第一表面的第四電極和質(zhì)量層，所述第三電極和第四電極相連并構(gòu)成U型凹槽， 所述質(zhì)量層填充于所述U型凹槽內(nèi)，優(yōu)選的，所述第一主體還包括位于所述第一電極下方的半導(dǎo)體材料層，所述半導(dǎo)體材料層內(nèi)具有MOS器件。優(yōu)選的，所述第一電極的材料為鋁、鈦、銅、鈷、鎳、鉭、鉬、銀和金的其中一種或其
任意組合。優(yōu)選的，所述第二主體的材料為氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅和碳氮氧化硅
的其中一種或其任意組合。優(yōu)選的，所述第二電極的材料為鋁、鈦、銅、鎢和鉭的其中一種或其任意組合。優(yōu)選的，所述第三電極和第四電極的材料為鋁、鈦、銅、鈷、鎳、鉭、鉬、銀和金的其中一種或其任意組合。優(yōu)選的，所述質(zhì)量層的材料為鎢、鍺硅、鍺、鋁、氧化物和氮化硅的其中一種或其
任意組合。相應(yīng)的，本發(fā)明還提供了一種慣性微機(jī)電傳感器的制造方法，包括步驟提供主體，所述主體包括相互垂直連接的第一主體和第二主體，第一主體具有第一表面，所述第一主體內(nèi)具有平行于所述第一表面的第一電極，所述第二主體內(nèi)具有垂直于第一表面的第二電極；在所述第一主體上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成絕緣層，所述絕緣層和所述犧牲層圍成U型凹槽；淀積形成覆蓋所述犧牲層和絕緣層的導(dǎo)電層；在所述犧牲層上的導(dǎo)電層上形成質(zhì)量層，所述質(zhì)量層的頂部和所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層齊平；去除所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層和部分質(zhì)量層，所述質(zhì)量層的頂部和所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層齊平；去除所述絕緣層；去除所述犧牲層。優(yōu)選的，所述犧牲層的材料為純度大于50%的碳。優(yōu)選的，所述形成犧牲層是利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，且溫度為 350 450O。優(yōu)選的，所述去除犧牲層的方法為利用氧氣或者氮?dú)獾牡入x子體進(jìn)行灰化。優(yōu)選的，所述淀積形成覆蓋所述犧牲層和絕緣層的導(dǎo)電層的方法包括化學(xué)氣相淀積和物理氣相淀積。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明主要具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明通過在慣性微機(jī)電傳感器中設(shè)置垂直電容和水平電容，從而使得慣性微機(jī)電傳感器可以測量水平方向和垂直方向上的移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，并且所述質(zhì)量塊包括第三電極和第四電極，所述第三電極和第四電極相連并構(gòu)成U型凹槽，所述U型凹槽內(nèi)具有質(zhì)量層，這樣所述質(zhì)量塊可以通過向所述U型凹槽內(nèi)填充價(jià)格較低制作容易的質(zhì)量層，從而在增加質(zhì)量塊的重量的同時(shí)，降低了慣性微機(jī)電傳感器的制造成本。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1是本發(fā)明的慣性微機(jī)電傳感器一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的慣性微機(jī)電傳感器制造方法的流程圖；圖3至圖10是本發(fā)明的慣性微機(jī)電傳感器制造方法的示意圖。
具體實(shí)施例方式由背景技術(shù)可知，傳統(tǒng)技術(shù)中為了降低制造難度，通常慣性質(zhì)量塊是一個(gè)整體的導(dǎo)電材料形成的，所述導(dǎo)電材料要求導(dǎo)電性好、性質(zhì)穩(wěn)定、密度較大，例如較常用的是鍺硅材料，但是上述性質(zhì)的導(dǎo)電材料價(jià)格都非常昂貴，然而為了使慣性質(zhì)量塊的慣性更大就需要使用更多所述導(dǎo)電材料，這樣就造成慣性微機(jī)電傳感器的成本非常高。經(jīng)過發(fā)明人的大量研究，得到了一種慣性微機(jī)電傳感器。本發(fā)明通過在慣性微機(jī)電傳感器中設(shè)置垂直電容和水平電容，從而使得慣性微機(jī)電傳感器可以測量水平方向和垂直方向上的移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，并且所述質(zhì)量塊包括第三電極和第四電極，所述第三電極和第四電極相連并構(gòu)成U型凹槽，所述U型凹槽內(nèi)具有質(zhì)量層，這樣所述質(zhì)量塊可以通過向所述 U型凹槽內(nèi)填充價(jià)格較低的質(zhì)量層，從而在增加質(zhì)量塊的重量的同時(shí)，降低了慣性微機(jī)電傳感器的制造成本。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)現(xiàn)方式做詳細(xì)的說明。本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)， 為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。圖1是本發(fā)明的慣性微機(jī)電傳感器一實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，慣性微機(jī)電傳感器包括主體10和質(zhì)量塊200，所述質(zhì)量塊200和所述主體10活動(dòng)連接，其可以相對(duì)移動(dòng)，當(dāng)所述主體10移動(dòng)或旋轉(zhuǎn)，所述質(zhì)量塊200可以保持靜止，反之亦可。所述主體 10和質(zhì)量塊200的連接方式本領(lǐng)域技術(shù)人員可以參考電容式慣性加速傳感器或者陀螺儀中的質(zhì)量塊和主體的連接方式，例如所述質(zhì)量塊200可以通過懸臂連接位于半導(dǎo)體襯底上的支撐環(huán)。通過支撐環(huán)及懸臂的支撐，使質(zhì)量塊200懸置于主體上。其中，支撐環(huán)位于主體 10上的旋轉(zhuǎn)軸外圍，從而，支撐環(huán)、懸臂和質(zhì)量塊可以一起繞主體的旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，從而使得主體10和質(zhì)量塊200可以相對(duì)移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)。另外，也可以所述質(zhì)量塊外圍連接有懸臂，所述懸臂搭接在主體上，從而也使得所述質(zhì)量塊200懸置在所述主體上方或者側(cè)面，并且使得主體10和質(zhì)量塊200可以相對(duì)移動(dòng)。所述主體10包括相互垂直連接的第一主體100和第二主體300，在一實(shí)施例中所述第一主體為水平方向的主體，所述第二主體為垂直方向的主體。所述第一主體100具有第一表面100a，所述第一主體100內(nèi)具有平行于所述第一表面IOOa的第一電極110，所述第二主體300內(nèi)具有垂直于第一表面IOOa的第二電極310。所述第二主體300和第一主體100形成L型結(jié)構(gòu)(1個(gè)第二主體300)或者U型結(jié)構(gòu)O個(gè)第二主體300)。所述質(zhì)量塊200包括平行且相對(duì)于所述第一表面IOOa的第三電極 211和垂直于第一表面IOOa的第四電極231。所述第三電極211和第四電極231相連并構(gòu)成U型凹槽，所述U型凹槽內(nèi)具有質(zhì)量層233，因?yàn)橹辉谫|(zhì)量塊的外圍使用了導(dǎo)電材料，因此這樣的結(jié)構(gòu)，即能增加質(zhì)量塊的重量，又能減少制作電極所用的導(dǎo)電材料。所述第三電極211與所述第一電極110相對(duì)，從而所述第三電極211與所述第一電極Iio之間的氣體及所述第三電極211和所述第一電極110構(gòu)成水平電容611。所述第四電極231與所述第二電極310相對(duì)，從而所述第四電極231與所述第二電極310之間的氣體及所述第四電極231和所述第二電極310構(gòu)成垂直電容621。本實(shí)施例中，所述第二主體300為1個(gè)或者多個(gè)，所述第二主體300的材料為氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅和碳氮氧化硅的其中一種或及其組合。本實(shí)施例中，所述第一主體100為半導(dǎo)體基底，所述第二主體300位于半導(dǎo)體基底上，可以通過在半導(dǎo)體基底上淀積絕緣物質(zhì)，然后通過刻蝕，保留半導(dǎo)體基底部分區(qū)域上的絕緣物質(zhì)，從而使得第二主體300和第一主體100形成L型結(jié)構(gòu)(1個(gè)第二主體300)或者 U型結(jié)構(gòu)O個(gè)第二主體300)。本實(shí)施例中，所述第一電極110的材料可以為鋁、鈦、銅、鈷、鎳、鉭、鉬、銀和金的
其中一種或其任意組合。本實(shí)施例中，所述第二電極310的材料為鋁、鈦、銅、鎢和鉭的其中一種或其任意組合。本實(shí)施例中，所述第三電極211和第四電極231的材料為鋁、鈦、銅、鈷、鎳、鉭、
鉬、銀和金的其中一種或其任意組合。本實(shí)施例中，所述質(zhì)量層233的材料可以為鎢、鍺硅、鍺、鋁、氧化物和氮化硅的
其中一種或其任意組合。另外，所述第一主體100還可以包括位于所述第二電極110下方的半導(dǎo)體材料層 105，例如半導(dǎo)體材料層可以為單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以是絕緣體上硅(SOI)，還可以包括其它的材料，例如銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵。所述半導(dǎo)體材料層105內(nèi)具有MOS器件。具體的，質(zhì)量塊200還可以包括金屬層235，例如鋁材料層，所述金屬層235覆蓋所述質(zhì)量層233和第四電極231。在本發(fā)明中由于在慣性質(zhì)量塊的側(cè)壁上設(shè)置有第四電極231，第二主體300中設(shè)置有第二電極310，在主體10移動(dòng)時(shí)，慣性作用使得質(zhì)量塊200靜止；如果沿平行于第一主體100的第一表面IOOa方向移動(dòng)，則第四電極231和第二電極310之間的距離將發(fā)生變化， 從而垂直電容621的電容值發(fā)生變化，這樣通過測量垂直電容621的電容值可以獲得主體 10的移動(dòng)的參數(shù)，例如在加速度傳感器中可以獲得主體10沿平行于第一主體100的第一表面IOOa方向移動(dòng)的加速度。同樣由于在慣性質(zhì)量塊的側(cè)壁上設(shè)置有第三電極211，第一主體100中設(shè)置有第一電極110，因此在主體10移動(dòng)時(shí)，如果沿垂直于第一主體100的第一表面IOOa方向移動(dòng)，質(zhì)量塊200靜止，則第三電極211和第一電極110之間的距離將發(fā)生變化，從而水平電容611的電容值發(fā)生變化，這樣通過測量水平電容611的電容值可以獲得主體10的移動(dòng)的參數(shù)，例如在加速度傳感器中可以獲得主體10沿垂直于第一主體100第一表面IOOa方向移動(dòng)的加速度。在本發(fā)明中由于質(zhì)量塊200采用了內(nèi)層和外層的兩層結(jié)構(gòu)，內(nèi)層用成本較低的質(zhì)量層，外層利用制作電極的材料，從而可以通過將質(zhì)量塊的體積增大來增加其重量，由于質(zhì)量層的成本比較低，從而增加重量只要利用增加質(zhì)量層的材料，因此不會(huì)造成成本的升高， 所以本發(fā)明在提高質(zhì)量塊重量的同時(shí)，降低了成本。圖2是本發(fā)明的慣性微機(jī)電傳感器制造方法的流程圖；圖3至圖10是本發(fā)明的慣性微機(jī)電傳感器制造方法的示意圖。下面結(jié)合圖2至圖10對(duì)圖1所示的慣性微機(jī)電傳感器的制造方法進(jìn)行說明。如圖2所示，包括步驟S10,提供主體，所述主體包括相互垂直連接的第一主體和第二主體，第一主體具有第一表面，所述第一主體內(nèi)具有平行于所述第一表面的第一電極，所述第二主體內(nèi)具有垂直于第一表面的第二電極；S20，在所述第一主體上形成犧牲層；S30，在所述犧牲層上形成絕緣層，所述絕緣層和所述犧牲層圍成U型凹槽；S40，淀積形成覆蓋所述犧牲層和絕緣層的導(dǎo)電層；S50，在所述犧牲層上的導(dǎo)電層上形成質(zhì)量層，所述質(zhì)量層的頂部和所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層齊平；S60，去除所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層；S70，去除所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層和部分質(zhì)量層，所述質(zhì)量層的頂部和所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層齊平；S80，去除所述犧牲層。下面結(jié)合圖3至圖10進(jìn)行詳細(xì)說明。首先，進(jìn)行步驟S10，如圖3所示，提供主體10，所述主體10包括第一主體100和第二主體300。所述第一主體100可以為半導(dǎo)體基底，所述半導(dǎo)體基底可以是單晶、多晶或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以是絕緣體上硅(SOI)，還可以包括其它的材料，例如銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵。在第一主體內(nèi)100內(nèi)具有第一電極110，所述第一電極110平行于所述第一主體100的第一表面IOOa(即上表面)設(shè)置。所述第一電極110的材料可以為鋁、鈦、銅、鈷、鎳、鉭、鉬、銀和金的其中一種或其任意組合。另外在所述第一主體100內(nèi)的第一電極110下方還可以包括半導(dǎo)體材料層105，例如硅層，在半導(dǎo)體材料層105內(nèi)可以具有已經(jīng)制造好的MOS器件。在所述第一主體100的部分區(qū)域上具有第二主體300，所述第二主體300可以為絕緣介質(zhì)，例如氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅和碳氮氧化硅的其中一種或其任意組合。在所述第二主體300中具有垂直于所述第一主體100第一表面IOOa的第二電極310。所述第二電極310的材料為鋁、鈦、銅、鎢和鉭的其中一種或其任意組合。接著，進(jìn)行步驟S20，如圖4所示，在所述第一主體100上形成犧牲層102，所述犧牲層102覆蓋所述第一主體100的第一表面100a，例如可以采用化學(xué)氣相淀積(CVD)的方法形成犧牲層102。所述犧牲層102的材料可以為碳、鍺或者聚酰胺(polyamide)。另外所述犧牲層的材料為純度大于50%的碳。具體的犧牲層102可以為非晶碳(Amorphous Carbon)，利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝，在溫度為350°C 450°C，氣壓 Itorr 20torr，RF功率800W 1500W，反應(yīng)氣體包括C3H6和HE，反應(yīng)氣體流量為 IOOOsccm 3000sccm，其中 C3H6 HE 2 1 5 1。接著，進(jìn)行步驟S30，如圖5所示，在所述犧牲層102上形成絕緣層104，所述絕緣層104至少包括互不相連的兩部分，第一部分10 和第二部分104b。例如可以采用CVD的方法在所述犧牲層102上形成絕緣層104，所述絕緣層104的材料可以為氧化硅、氮化硅、 碳化硅、氮氧化硅或碳氮氧化硅及其組合。所述所述絕緣層104的厚度為1 μ m 15 μ m。接著，進(jìn)行步驟S40，如圖6所示，在利用氣相淀積方法，具體的可以利用化學(xué)氣相淀積(CVD)或物理氣相淀積(PVD)，在所述犧牲層102和絕緣層104上淀積形成導(dǎo)電層230。 所述導(dǎo)電層230的材料為鋁、鈦、銅、鈷、鎳、鉭、鉬、銀、金或其組合。所述導(dǎo)電層230的厚度為500 A 5000 A。接著，進(jìn)行步驟S50，參考圖7，在所述犧牲層102上的導(dǎo)電層230上形成質(zhì)量層 233，然后利用化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)的方法研磨，使得所述質(zhì)量層233的頂部和所述絕緣層 104頂部的導(dǎo)電層230齊平。接著，進(jìn)行步驟S60，參考圖8，可以利用CMP去除所述絕緣層104頂部的導(dǎo)電層 230和部分質(zhì)量層233。從而導(dǎo)電層230剩余的部分就包括位于絕緣層104側(cè)壁上的部分， 即第四電極231，和位于犧牲層102上的部分，即第三電極211。接著，進(jìn)行步驟S70，參考圖9，去除所述絕緣層104，例如可以采用刻蝕或者清洗的方法去除所述絕緣層104。接著，進(jìn)行步驟S80，參考圖10，去除所述犧牲層102。具體的，可以利用清洗或者灰化的方法去除犧牲層，例如所述灰化方法可以為利用氧氣或氮?dú)獾牡入x子體進(jìn)行灰化。 在本實(shí)施例中所述犧牲層材質(zhì)為PECVD化學(xué)氣相沉積工藝所形成的致密活性炭，所述去除材料為氧氣，采用加熱為350°C 450°C，在此溫度下，致密活性炭并不會(huì)發(fā)生劇烈燃燒，而可以被氧化成二氧化碳?xì)怏w，并通過通孔排出，犧牲層能夠徹底地去除，而器件的其余部分并不會(huì)受到影響。在上述步驟之后，所述第四電極231、第三電極211和質(zhì)量層233就構(gòu)成慣性質(zhì)量塊。所述第四電極、第二電極及其之間的氣體構(gòu)成電容器，即垂直電容。所述第三電極、第一電極及其之間的氣體構(gòu)成電容器，即水平電容。本發(fā)明在主體中設(shè)置了第二電極，因此當(dāng)主體發(fā)生水平方向的移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，質(zhì)量塊保持不動(dòng)，則第二電極和第四電極構(gòu)成的垂直電容的電容值發(fā)生變化，從而對(duì)其進(jìn)行測量，可以獲得主體的運(yùn)動(dòng)情況，例如加速度、移動(dòng)的距離、旋轉(zhuǎn)的角度或者旋轉(zhuǎn)的速度等等。同樣，當(dāng)主體發(fā)生垂直于水平方向的移動(dòng)或者旋轉(zhuǎn)，質(zhì)量塊保持不動(dòng)，則第一電極和第三電極構(gòu)成的水平電容的電容值發(fā)生變化，從而對(duì)其進(jìn)行測量，可以獲得主體的運(yùn)動(dòng)情況，例如加速度、移動(dòng)的距離、旋轉(zhuǎn)的角度或者旋轉(zhuǎn)的速度等等，因此上述實(shí)施例可用于形成個(gè)各種功能的傳感器。在本發(fā)明中的質(zhì)量塊采用了兩層的結(jié)構(gòu)，外層為電極內(nèi)層為質(zhì)量層，外層為了保證形成特性較好的電容可以采用鍺硅等材料，內(nèi)層的質(zhì)量層由于只是起到增加重量的作用，因此可以采用價(jià)格相對(duì)便宜的氧化硅等材料，由于質(zhì)量層的價(jià)格便宜，因此可以做的質(zhì)量塊的體積較大，即使增大質(zhì)量塊的體積，由于外層很薄因此鍺硅需要的并不多，因此這樣可以增加質(zhì)量重量而成本不會(huì)升高，相反的降低了成本。在上述的制造過程中，可以在步驟S20之前將所述第二主體利用掩膜層掩蔽，從而在步驟S80之后將所述掩膜層去除。另外在步驟S60之后還可以在質(zhì)量層233和第四電極231上形成金屬層，例如鋁材料層、銅材料層等等。對(duì)于不同的應(yīng)用環(huán)境還可以進(jìn)一步的將所述慣性質(zhì)量快與所述主體10活動(dòng)連接，例如在加速傳感器中可以設(shè)置水平方向的彈性部件將所述慣性質(zhì)量塊在水平方向和主體相連，另外設(shè)置垂直于水平方向的彈性部件，將所述慣性質(zhì)量快在垂直于水平方向與主體10相連。對(duì)于陀螺儀中可以將主體中設(shè)置旋轉(zhuǎn)軸及可以繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)的懸臂，所述慣性質(zhì)量塊和主體之間通過懸臂相連，從而慣性質(zhì)量塊可以繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，對(duì)于不同的傳感器中的應(yīng)用，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)獲得，在此不一一贅述。另外，上述實(shí)施例中只對(duì)具有一個(gè)質(zhì)量塊的傳感器進(jìn)行了說明，除此之外本發(fā)明還可以用于制造具有多個(gè)質(zhì)量塊的傳感器，方法可參考前述實(shí)施例，不再贅述。另外還可以在主體中設(shè)置多個(gè)第二主體和第二電極。以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種慣性微機(jī)電傳感器，包括能夠相對(duì)移動(dòng)的主體和質(zhì)量塊，所述主體包括具有第一表面的第一主體和垂直并連接所述第一表面的第二主體，所述第一主體內(nèi)具有平行于所述第一表面的第一電極，所述第二主體內(nèi)具有垂直于所述第一表面的第二電極，其特征在于，所述質(zhì)量塊懸置在所述第二主體和第一主體形成的空間內(nèi)，所述質(zhì)量塊包括平行且相對(duì)于所述第一表面的第三電極、垂直于所述第一表面的第四電極和質(zhì)量層， 所述第三電極和第四電極相連并構(gòu)成U型凹槽，所述質(zhì)量層填充于所述U型凹槽內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性微機(jī)電傳感器，其特征在于，所述第一主體還包括位于所述第一電極下方的半導(dǎo)體材料層，所述半導(dǎo)體材料層內(nèi)具有MOS器件。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性微機(jī)電傳感器，其特征在于，所述第一電極的材料為 鋁、鈦、銅、鈷、鎳、鉭、鉬、銀和金的其中一種或其任意組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性微機(jī)電傳感器，其特征在于，所述第二主體的材料為氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅和碳氮氧化硅的其中一種或其任意組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性微機(jī)電傳感器，其特征在于，所述第二電極的材料為 鋁、鈦、銅、鎢和鉭的其中一種或其任意組合。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性微機(jī)電傳感器，其特征在于，所述第三電極和第四電極的材料為鋁、鈦、銅、鈷、鎳、鉭、鉬、銀和金的其中一種或其任意組合。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的慣性微機(jī)電傳感器，其特征在于，所述質(zhì)量層的材料為鎢、 鍺硅、鍺、鋁、氧化物和氮化硅的其中一種或其任意組合。
8.—種權(quán)利要求1所述的慣性微機(jī)電傳感器的制造方法，其特征在于，包括步驟提供主體，所述主體包括相互垂直連接的第一主體和第二主體，第一主體具有第一表面，所述第一主體內(nèi)具有平行于所述第一表面的第一電極，所述第二主體內(nèi)具有垂直于第一表面的第二電極；在所述第一主體上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成絕緣層，所述絕緣層和所述犧牲層構(gòu)成U型凹槽；淀積形成覆蓋所述犧牲層和絕緣層的導(dǎo)電層；在所述犧牲層上的導(dǎo)電層上形成質(zhì)量層，所述質(zhì)量層的頂部和所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層齊平；去除所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層和部分質(zhì)量層，所述質(zhì)量層的頂部和所述絕緣層頂部的導(dǎo)電層齊平；去除所述絕緣層；去除所述犧牲層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的慣性微機(jī)電傳感器的制造方法，其特征在于，所述犧牲層的材料為純度大于50%的碳。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的慣性微機(jī)電傳感器的制造方法，其特征在于，所述形成犧牲層是利用等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝，且溫度為350°C 450°C。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的慣性微機(jī)電傳感器的制造方法，其特征在于，所述去除犧牲層的方法為利用氧氣或者氮?dú)獾牡入x子體進(jìn)行灰化。
12.根據(jù)權(quán)利要求8所述的慣性微機(jī)電傳感器的制造方法，其特征在于，所述淀積形成覆蓋所述犧牲層和絕緣層的導(dǎo)電層的方法包括化學(xué)氣相淀積和物理氣相淀積。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種慣性微機(jī)電傳感器及其制造方法，該慣性微機(jī)電傳感器，能夠相對(duì)移動(dòng)的主體和質(zhì)量塊，所述主體包括具有第一表面的第一主體和垂直并連接所述第一表面的第二主體，所述第一主體內(nèi)具有平行于所述第一表面的第一電極，所述第二主體內(nèi)具有垂直于所述第一表面的第二電極；所述質(zhì)量塊懸置在所述第二主體和第一主體形成的空間內(nèi)，所述質(zhì)量塊包括平行且相對(duì)于所述第一表面的第三電極、垂直于所述第一表面的第四電極和質(zhì)量層，所述第三電極和第四電極相連并構(gòu)成U型凹槽，所述質(zhì)量層填充于所述U型凹槽內(nèi)，可以有效地提高慣性質(zhì)量塊的重量，提高慣性微機(jī)電傳感器的精確度，并降低制造成本。
文檔編號(hào)B81B7/02GK102275860SQ20101020071
公開日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2010年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月11日
發(fā)明者唐德明, 毛劍宏, 韓鳳芹 申請(qǐng)人:江蘇麗恒電子有限公司