帶有壓力隔離的mems器件及制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及帶有壓力隔離的MEMS器件及制作方法。MEMS器件（20）包括檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)（26）和位于所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)（26）的中央開口（32）中的梁(28、30)，其中所述結(jié)構(gòu)和所述梁懸浮在襯底（22）之上。所述梁(28、30)被定向以便所述梁的縱長(zhǎng)邊緣(34、36)位于彼此旁邊。隔離段（38）介于所述梁(28、30)之間以便每一個(gè)梁的中間部分（40）被橫向地錨定到相鄰隔離段（38）。隔離段（38）提供所述梁之間的電隔離。梁(28、30)通過(guò)順從結(jié)構(gòu)(61、65)被錨定到所述襯底（22），其中所述順從結(jié)構(gòu)將所述梁和底層襯底中的變形隔離。所述順從結(jié)構(gòu)(61、65)為所述梁(28、30)提供到所述襯底（22）的導(dǎo)電路徑(96、98)，其中所述路徑彼此電隔離。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明通常涉及微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及帶有壓力隔離 的MEMS器件及制作方法。 帶有壓力隔離的MEMS器件及制作方法

【背景技術(shù)】
[0002] 微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)傳感器器件被廣泛應(yīng)用于例如汽車、慣性制導(dǎo)系統(tǒng)、家用電器、 各種器件的保護(hù)系統(tǒng)、以及很多其它工業(yè)、科學(xué)、以及工程系統(tǒng)的應(yīng)用中。這種MEMS器件被 用于感測(cè)物理?xiàng)l件，例如加速度、壓力、或溫度，并提供表示感測(cè)的物理?xiàng)l件的電信號(hào)。電容 傳感MEMS傳感器設(shè)計(jì)被高度用于高重力環(huán)境和在小型化器件的操作，這應(yīng)歸于它們相對(duì) 較低的成本。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0003] 結(jié)合附圖并參閱詳細(xì)說(shuō)明書以及權(quán)利要求，對(duì)本發(fā)明可有比較完整的理解。其中 在附圖中類似的參考符號(hào)表示類似的元件，附圖不一定按比例繪制，以及：
[0004] 圖1根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，不意性地不出微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)器件的頂視圖；
[0005] 圖2示出MEMS器件沿著圖1的截面線2-2的側(cè)視圖；
[0006] 圖3示出圖1的MEMS器件的部分放大頂視圖；
[0007] 圖4示意性地示出襯底的頂視圖，其中圖1的MEMS器件的器件結(jié)構(gòu)可在其上被形 成；
[0008] 圖5根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，示出MEMS器件制作過(guò)程的流程圖；
[0009] 圖6示出圖1的MEMS器件在過(guò)程的開始階段的側(cè)視圖；
[0010] 圖7示出圖6的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段的側(cè)視圖；
[0011] 圖8示出圖7的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段的側(cè)視圖；
[0012] 圖9示出圖8的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段的側(cè)視圖；
[0013] 圖10示出圖9的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段的側(cè)視圖；
[0014] 圖11示出圖10的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段的側(cè)視圖；
[0015] 圖12示出圖11的器件在過(guò)程的最后階段的側(cè)視圖

【具體實(shí)施方式】
[0016] MEMS器件應(yīng)用的制作和封裝經(jīng)常使用帶有不同熱膨脹系數(shù)的各種材料。由于在存 在溫度變化的情況下，各種材料以不同速度進(jìn)行膨脹和收縮，襯底以及MEMS器件的有源傳 感器層可能經(jīng)歷拉伸、彎曲、翹曲以及由于不同材料的不同尺寸變化而產(chǎn)生的其它變形。因 此，顯著熱應(yīng)力可能在制作或操作過(guò)程中發(fā)展。此外，顯著封裝應(yīng)力可能由于在最終應(yīng)用中 將封裝的MEMS器件焊接到印刷電路板上而產(chǎn)生。
[0017] 很多MEMS傳感器器件應(yīng)用要求小尺寸和低成本的封裝，以滿足苛刻的成本目標(biāo)。 此外，MEMS器件應(yīng)用在這種MEMS器件的輸出性能方面要求更高的靈敏度和持續(xù)改進(jìn)。熱 應(yīng)力和封裝應(yīng)力可以強(qiáng)加襯底變形，其并不總是可預(yù)測(cè)的或在MEMS器件產(chǎn)品的整個(gè)壽命 中是一致的。此外，由熱應(yīng)力和封裝應(yīng)力誘導(dǎo)的襯底變形可以導(dǎo)致感測(cè)信號(hào)發(fā)生變化，從而 不利地影響了 MEMS器件的輸出性能。
[0018] 改進(jìn)工作集中在消除襯底變形效應(yīng)，以改善MEMS器件的輸出性能。一些被實(shí)施以 消除襯底變形效果的設(shè)計(jì)可以減小MEMS器件的面積效率。其它改進(jìn)工作包含增加機(jī)械靈 敏度以減小由于封裝應(yīng)力而產(chǎn)生的百分比變化。然而，該技術(shù)可以被由于靜摩擦的增加的 檢測(cè)質(zhì)量故障的風(fēng)險(xiǎn)而限定。
[0019] 本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例包含在本發(fā)明中被稱為MEMS器件的微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)傳感 器，其中MEMS器件在很大程度上與底層襯底分離。這種分離是通過(guò)配置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中該 配置包括懸浮在上面并通過(guò)順從結(jié)構(gòu)在多個(gè)位置被連接到底層襯底的剛性器件支柱。順從 結(jié)構(gòu)將襯底變形與傳感器的剛性支柱隔離。此外，與襯底的多個(gè)電連接可以通過(guò)順從結(jié)構(gòu) 進(jìn)行。制作方法包含介電溝再填充過(guò)程以形成電隔離懸浮支柱的每一段并提供剛性機(jī)械連 接的隔離段。
[0020] 參照?qǐng)D卜圖3,圖1根據(jù)一個(gè)實(shí)施例，不意性地不出微機(jī)電系統(tǒng)（MEMS)器件20的 頂視圖，圖2示出MEMS器件20沿著圖1的截面線2-2的側(cè)視圖以及圖3示出圖1的MEMS 器件的放大部分頂視圖正如在下面將要討論的，圖1-圖3是通過(guò)使用各種陰影和/或剖面 線來(lái)說(shuō)明的以區(qū)分產(chǎn)生于MEMS器件20的結(jié)構(gòu)層內(nèi)的不同元件。結(jié)構(gòu)層內(nèi)的這些不同元件 可利用沉積、圖案化、蝕刻等等的當(dāng)前和未來(lái)的表面微機(jī)械加工技術(shù)而生成。因此，雖然附 圖內(nèi)利用不同的陰影和/或剖面線，結(jié)構(gòu)層內(nèi)的不同元件通常是由相同的材料制成的，例 如多晶娃、單晶娃等等。
[0021] MEMS器件20的元件(下文討論)可被描述為"被附著到"、"被附上"、"耦合到"、"被 固定到"或"互連到"MEMS器件20的其它元件。然而，應(yīng)了解，術(shù)語(yǔ)指MEMS器件20的特定 元件的直間或間接物理連接，正如結(jié)合圖5將要討論的，所述連接發(fā)生在MEMS器件制作的 從形成到圖案化和蝕刻的過(guò)程期間。
[0022] MEMS器件20包括襯底22和器件結(jié)構(gòu)24 (最好見圖2)。一些元件或微結(jié)構(gòu)形成 為器件結(jié)構(gòu)24的一部分。在一個(gè)實(shí)施例中，這些元件包括檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26、多個(gè)第一梁28 以及多個(gè)第二梁30。檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26由暗點(diǎn)圖案表示。第一梁28由向下并向右定向的寬 剖面線表示，以及第二梁30由向上并向右定向的寬剖面線表示。本發(fā)明所使用的術(shù)語(yǔ)"第 一"和"第二"不指在可數(shù)系列元件內(nèi)的元件順序或優(yōu)先次序。相反，為了討論的清晰，術(shù)語(yǔ) "第一"和"第二"被用于區(qū)分兩組梁28和30。
[0023] 在圖示的例子中，檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26包括中央開口 32以及位于中央開口 32內(nèi)的第 一和第二梁28和30。在一些實(shí)施例中，第一梁28與第二梁30交替排列。因此，第一和第 二梁28和30被定向以便第一梁28的縱長(zhǎng)邊緣34通常位于第二梁30的相鄰的縱長(zhǎng)邊緣 36旁邊。為了便于說(shuō)明，四個(gè)第一梁和四個(gè)第二梁28和30都在圖1中被顯示。在替代實(shí) 施例中，可能有多于或少于分別四個(gè)的梁28和30。
[0024] MEMS器件20還包括多個(gè)延伸通過(guò)器件結(jié)構(gòu)24的隔離段38。隔離段38介于第一 和第二梁之間，其中相鄰的第一和第二梁的中間部分40被橫向地錨定到同一隔離段38。因 此，被錨定到居間隔離段38的第一和第二梁28和30的交替圖案形成了 MEMS器件20的懸 浮于襯底22上的剛性支柱42。隔離段38在圖1-圖3中有輕點(diǎn)圖案表示。
[0025] 檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26包括圍繞第一和第二梁28和30并有中央開口 32的可移動(dòng)框架 元件44。檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26還包括位于剛性支柱42的相對(duì)端48的懸浮錨部46。彎曲部分 50互連于錨部46和可移動(dòng)框架元件44之間。正如在下面將要更詳細(xì)討論的，彎曲部分50 使能可移動(dòng)框架元件44在平行于襯底22的表面54的感測(cè)方向52上相對(duì)于懸浮錨部46 的移動(dòng)。
[0026] 在一個(gè)實(shí)施例中，在剛性支柱42內(nèi)的第一和第二梁28和30的最末一個(gè)的中間部 分40通過(guò)附加隔離段38耦合于檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26。更具體地說(shuō)，隔離段38之一位于剛性支 柱42的每一個(gè)相對(duì)端48,并且每一個(gè)懸浮錨部46被橫向地錨定到每一端48的隔離段38 之一，以使隔離段38介于第一和第二梁28和30與檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26的懸浮錨部46之間。
[0027] 介于第一和第二梁28和30之間以及懸浮錨部46和第一和第二梁28和30之間的 隔離段38提供了第一和第二梁28和30與檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26之間的電路中斷（S卩，電隔離)。 結(jié)合圖5討論的制作方法包括介電溝槽填充過(guò)程以形成隔離段38,以便第一和第二梁28和 30與檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26彼此電隔離。此外，隔離段38提供第一和第二梁28和30與檢驗(yàn)質(zhì) 量結(jié)構(gòu)26的懸浮錨部46之間的剛性機(jī)械連接。
[0028] 檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26、第一梁28和第二梁30被懸浮在襯底22的表面54之上(最好見 圖2)，并被配置通過(guò)順從連接附著于襯底22。特別是，MEMS器件20包括一個(gè)或多個(gè)順從 結(jié)構(gòu)55,其中每一個(gè)都包括稱合于襯底22的檢測(cè)質(zhì)量錨56和稱合于檢測(cè)質(zhì)量錨56和懸浮 錨部46之間的順從部件58。因此，檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26通過(guò)該例子中的四個(gè)順從連接被錨定 到襯底22,但懸浮于襯底22之上。在一些實(shí)施例中，順從部件58可能在感測(cè)方向上有比 彎曲部分50高的剛度，例如，在高于彎曲部分50的一個(gè)或兩個(gè)數(shù)量級(jí)的數(shù)量級(jí)上。因此， 正是耦合于錨部46和可移動(dòng)框架元件44的內(nèi)周界60之間的彎曲部分50使能可移動(dòng)元件 44相對(duì)于剛性支柱42的移動(dòng)。
[0029] MEMS器件20還包括第一順從結(jié)構(gòu)61，其包括耦合于襯底22和第一順從部件64 的第一錨62,其中每一個(gè)第一順從部件64互連于一個(gè)第一錨62和一個(gè)第一梁28之間。因 此，每一個(gè)第一梁28通過(guò)順從連接被錨定到襯底22,但懸浮在襯底22之上，其中所述順從 連接包括一個(gè)第一順從部件64和一個(gè)第一錨62。此外，MEMS器件20還包括第二順從結(jié)構(gòu) 65,其包括耦合于襯底22和第二順從部件68的第二錨66,其中每一個(gè)第二順從部件68互 連于一個(gè)第二錨66和一個(gè)第二梁30之間。因此，每一個(gè)第二梁30通過(guò)順從連接被錨定到 襯底22,但懸浮在襯底22之上，其中所述順從連接包括一個(gè)第二順從部件68和一個(gè)第二錨 66〇
[0030] 在圖1，錨56、62和66是由位于其相應(yīng)兀件之上的"X"標(biāo)記表不的以表不與襯底 22的多個(gè)連接。同樣，術(shù)語(yǔ)"第一"和"第二"不指在可數(shù)系列元件內(nèi)的元件順序或優(yōu)先次 序。相反，為了討論的清晰，術(shù)語(yǔ)"第一"被用于將錨62和順從部件64與第一梁28關(guān)聯(lián)， 以及術(shù)語(yǔ)"第二"被用于將錨66和順從部件68與第二梁30關(guān)聯(lián)。
[0031] 檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26經(jīng)由順從結(jié)構(gòu)55、第一梁28經(jīng)由第一順從結(jié)構(gòu)61、以及第二梁 30經(jīng)由第二順從結(jié)構(gòu)65的多個(gè)順從連接在很大程度上將襯底22的變形與支柱42隔離。 艮P，在MEMS器件20內(nèi)足以導(dǎo)致襯底22中的變形的熱應(yīng)力和/或封裝應(yīng)力可以導(dǎo)致錨56、 62和66相對(duì)于彼此的移位。然而，順從部件58、64和68的靈活性在很大程度上防止了這 種移位造成剛性支柱42的相稱移位、扭曲或彎曲。因此，由于支柱42處的中間部分40的 剛性互連，固定感測(cè)指狀物，即，從中間部分40的相對(duì)側(cè)延伸的第一和第二梁28和30的段 在很大程度上免于襯底22的變形。
[0032] 以下討論分別適用于一對(duì)第一和第二梁28和30。然而，應(yīng)很容易地觀察到，以下 討論也同樣適用于MEMS器件20的每一對(duì)第一和第二梁28和30。在圖示的實(shí)施例中，第一 梁28包括第一段70和第二段72,其中第一梁28的中間部分40位于第一和第二段70和 72之間。同樣，第二梁30包括第三段74和第四段76,其中第二梁30的中間部分40位于 第三和第四段74和76之間。隔離段38在遠(yuǎn)段70、72、74和76不存在，以便第一梁28的 第一部分70與第二梁30的第三段74間隔開，即移開，以及第一梁28的第二部分72與第 二梁30的第四段76間隔開，即移開。
[0033] 根據(jù)梁28和30的段結(jié)構(gòu)，每一個(gè)第一順從部件64包括放置在第一梁28的第一 段70和第二梁30的第三段74之間的第一伸長(zhǎng)部分78。此外，第一伸長(zhǎng)部分78有耦合于 一個(gè)第一梁28的、緊接第一梁28的中間部分40的第一端80。同樣，每一個(gè)第二順從部件 68包括放置在第一梁28的第二段72和第二梁30的第四段76之間的第二伸長(zhǎng)部分82。 此外，第二伸長(zhǎng)部分82有耦合于一個(gè)第二梁30的緊接第二梁30的中間部分40的第二端 84。通過(guò)確保固定感測(cè)段70、72、74和76與底層襯底22的變形隔離，第一和第二順從部件 64和68的分別緊接支柱42的中間部分的第一和第二伸長(zhǎng)部分78和82的連接增強(qiáng)了封裝 應(yīng)力隔離功能。
[0034] 在圖示的實(shí)施例中還可以觀察到，每一個(gè)第一錨62超出相關(guān)聯(lián)第一梁28的第一 梁端83稱合于襯底22。每一個(gè)第二錨66超出相關(guān)聯(lián)第二梁30的第二梁端85稱合于襯 底22。帶有相應(yīng)的第一和第二伸長(zhǎng)部分78和82的第一和第二梁28和30的結(jié)構(gòu)以及第一 和第二錨62和66位于超出梁28和30的梁端83和85之外實(shí)現(xiàn)了 MEMS器件20的面積效 率，同時(shí)將懸浮結(jié)構(gòu)與底層襯底22的變形隔離。
[0035] 在一個(gè)實(shí)施例中，支柱42大約位于中央開口 32的中線86處。通常，支柱42劃分 出中央開口 32的第二開口部分90和中央開口 32的第一開口部分88。微結(jié)構(gòu)包括用于每 一對(duì)第一和第二梁28和30的第一和第三段70和74的、第一錨62以及第一順從部件64 位于中線86的一側(cè)以及用于相同對(duì)第一和第二梁28和30的第二和第四段72和76、第一 錨66以及第二順從部件68位于中線86的另一側(cè)。因此，對(duì)于每一對(duì)第一和第二梁28和 30,第一順從結(jié)構(gòu)61 (其包括第一錨62和第一順從部件64)被放置在第一和第二開口部分 88和90之一中，以及第二順從結(jié)構(gòu)65 (其包括第二錨66和第二順從部件68)被放置在中 間部分40的相對(duì)側(cè)的、第一和第二開口部分88和90中的另一個(gè)中。特別是正如圖1中所 示的，根據(jù)第一和第二梁28和30的交替排列，這種配置與每一對(duì)第一和第二梁28和30交 替。
[0036] 繼續(xù)參照?qǐng)D1，應(yīng)很容易地觀察到多個(gè)可移動(dòng)感測(cè)指狀物92從可移動(dòng)框架元件44 的內(nèi)周界60延伸。感測(cè)指狀物92被放置在每一對(duì)第一和第二梁28和30的相對(duì)側(cè)。第一 和第二梁28和30對(duì)的排列以及可移動(dòng)感測(cè)指狀物92的位置產(chǎn)生了 MEMS器件20的差分 電容感測(cè)架構(gòu)。
[0037] 現(xiàn)在參照?qǐng)D4,圖4示意性地示出襯底22的頂視圖，其中MEMS器件（圖1)的器件 結(jié)構(gòu)24 (圖1)可在其上被形成。還記得檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26、以及第一和第二梁28和30都 通過(guò)順從結(jié)構(gòu)55、61和65懸浮在襯底22上。而且，順從結(jié)構(gòu)包括55包括檢測(cè)質(zhì)量錨56， 第一順從結(jié)構(gòu)61包括第一錨62,以及第二順從結(jié)構(gòu)65包括第二錨66。在在圖4中顯示的 例子中，錨56、62和66通過(guò)其相關(guān)聯(lián)的點(diǎn)狀或剖面線圖案表示，以及順從結(jié)構(gòu)55、61、65和 它們相應(yīng)的順從部件58、64和68以虛線的形式被表示。
[0038] 如上所討論的，隔離段38提供了第一和第二梁28和30以及檢測(cè)質(zhì)量26之間的 電中斷。因?yàn)榈谝缓偷诙?8和30以及檢測(cè)質(zhì)量26通過(guò)隔離段38而彼此電隔離，由此 斷定順從結(jié)構(gòu)55、61和65也彼此電隔離。因此，到襯底22的電連接可以通過(guò)順從結(jié)構(gòu)55、 61和65進(jìn)行。即，順從部件58和順從結(jié)構(gòu)55的檢測(cè)質(zhì)量錨56為檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26 (圖1) 形成了到襯底22的導(dǎo)電路徑94。第一順從部件64和第一順從結(jié)構(gòu)61的第一錨62為第 一梁28 (圖1)形成了到襯底22的第一導(dǎo)電路徑96。第二順從部件68和第二順從結(jié)構(gòu)68 的第二錨66為第二梁30 (圖1)形成了到襯底22的第二導(dǎo)電路徑98。導(dǎo)電路徑94、96和 98因此彼此電隔離。
[0039] 根據(jù)下面所討論的MEMS器件制作方法，導(dǎo)電跡線可形成于襯底22的表面54上。 例如，導(dǎo)電跡線100可將導(dǎo)電路徑94互連到輸出102,導(dǎo)電跡線104可將導(dǎo)電路徑96互連 到輸出106,以及導(dǎo)電跡線108可將導(dǎo)電路徑98互連到輸出110。正如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人 員熟知的，導(dǎo)電跡線1〇〇、1〇4和108可適當(dāng)?shù)匦纬捎谝r底22上并且彼此電隔離。因此，除 了實(shí)現(xiàn)MEMS器件20的面積效率，而同時(shí)如上所討論的將懸浮結(jié)構(gòu)與底層襯底22的變形隔 離，包含隔離段38使能夠進(jìn)行有效的電路由。
[0040] 簡(jiǎn)要參照?qǐng)D1，在圖示的實(shí)施例中，MEMS器件20可是有電容感測(cè)能力的加速計(jì)。 通常，彎曲部分50將檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26的可移動(dòng)框架元件44懸浮在襯底22之上的中間位 置平行于襯底22，直到由于一些其它方式，力的選擇性應(yīng)用引起偏轉(zhuǎn)。通過(guò)舉例的方式，當(dāng) MEMS器件20經(jīng)歷感測(cè)方向52上的加速度時(shí)，MEMS器件20的可移動(dòng)框架元件44進(jìn)行移動(dòng)。 正如本領(lǐng)域所屬技術(shù)人員熟知的，可移動(dòng)感測(cè)指狀物92從可移動(dòng)框架元件44延伸的橫向 移動(dòng)可被與感測(cè)指狀物92交錯(cuò)的第一和第二固定梁28和30檢測(cè)到。這個(gè)橫向移動(dòng)隨后 可以通過(guò)電子裝置(未顯示）轉(zhuǎn)換成信號(hào)，該信號(hào)有取決于加速度的參數(shù)大小(例如電壓、電 流、頻率等等)。在例子中，順從部件58、64和68可有一個(gè)剛度，其是彎曲部分50的剛度的 大約一到兩倍，以便第一和第二梁28和30是固定的，S卩，相對(duì)于可移動(dòng)框架元件44在很大 程度上是不可移動(dòng)的，以響應(yīng)于力的選擇性應(yīng)用。
[0041] 正如上面所討論的，源自MEMS器件的封裝和/或?qū)⑵浜噶线B接到底層印刷電路板 上的應(yīng)力可以引起導(dǎo)致傳感器誤差的襯底變形或位移。此外，襯底22的應(yīng)力分布在襯底22 的平面上可是不一致的。在MEMS器件20中，不一致的應(yīng)力分布的不利影響被檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié) 構(gòu)26的懸浮結(jié)構(gòu)以及通過(guò)順從結(jié)構(gòu)55、61和65位于襯底22之上的第一和第二梁28和30 緩和。上面描述的一個(gè)實(shí)施例包含單軸加速計(jì)，例如，MEMS器件20,以檢測(cè)在感測(cè)方向52 的橫向移動(dòng)。然而，替代實(shí)施例可包含雙軸加速計(jì)或其它MEMS傳感器件，其中懸浮微結(jié)構(gòu) 通過(guò)上述的順從結(jié)構(gòu)與襯底變形隔離。
[0042] 圖5根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例，示出MEMS器件制作過(guò)程112的流程圖。MEMS器件制作 過(guò)程112提供了用于制作MEMS器件的方法，其中該MEMS器件通過(guò)經(jīng)由順從結(jié)構(gòu)在襯底之 上懸浮微結(jié)構(gòu)在很大程度上從底層襯底分離。在一個(gè)實(shí)施例中，制作過(guò)程112利用了表面 微機(jī)械加工技術(shù)來(lái)產(chǎn)生有隔離段38 (圖1)的MEMS器件20。過(guò)程112將結(jié)合MEMS器件20 (圖1)的制作被討論。然而，很明顯，以下方法適用于制作其它MEMS器件設(shè)計(jì)，其中改進(jìn)器 件性能的壓力隔離是所需的。制作過(guò)程112的操作將結(jié)合圖6-圖12被討論，其中圖6-圖 12示出說(shuō)明了 MEMS器件制作過(guò)程112的操作的示意截面圖。因此，制作過(guò)程112的操作的 整個(gè)討論將參照特定圖6-圖12。
[0043] MEMS器件制作過(guò)程112從任務(wù)114開始。在任務(wù)114,襯底22被提供。在一個(gè)實(shí) 施例中，襯底22可是硅晶圓。在替代實(shí)施例中，襯底22可是玻璃、塑料或任何其它合適材 料。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單性，制作過(guò)程112的以下操作描述了用于制作單個(gè)MEMS器件20的操 作。然而，所屬本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)了解，以下過(guò)程允許同時(shí)制作多個(gè)MEMS器件20。例如，多 個(gè)MEMS器件20可經(jīng)歷在襯底22上同時(shí)制作半導(dǎo)體薄膜。單個(gè)MEMS器件20隨后可以以 常規(guī)的方式被切割或切塊以提供單個(gè)MEMS器件20,其中在結(jié)束應(yīng)用中，每一個(gè)都可以被封 裝并耦合于印刷電路板。
[0044] 在任務(wù)114,襯底22的提供還可能伴有各種表面處理過(guò)程。通過(guò)舉例的方式，襯 底22的表面處理可能伴有本領(lǐng)域所屬人員熟知的表面清潔、執(zhí)行熱氧化工藝以形成氧化 物墊、氮化物沉積和圖案化、執(zhí)行熱場(chǎng)氧化過(guò)程以產(chǎn)生場(chǎng)氧化層等等。簡(jiǎn)潔起見，這些過(guò)程 在本發(fā)明中不進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0045] 在任務(wù)114之后，任務(wù)116被執(zhí)行。在任務(wù)116,導(dǎo)電跡線100、104、108 (圖4)形 成于襯底22的準(zhǔn)備好的表面54 (圖1)上。
[0046] 參照?qǐng)D6,圖6根據(jù)任務(wù)114和116,示出MEMS器件20 (圖1)在過(guò)程的開始階段 118的側(cè)視圖。在開始階段118,在襯底22的表面54上的表面處理層120可能包括氧化物 墊、氮化物層和/或根據(jù)任務(wù)114的場(chǎng)氧化層。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)單性，表面處理層120內(nèi)的這 些不同層在圖6中未區(qū)分。
[0047] 多晶硅層122可在表面處理層120上被沉積和圖案化。多晶硅層122可通過(guò)使用， 例如，光刻被圖案化，并使用，例如，反應(yīng)離子蝕刻（RIE)被蝕刻以產(chǎn)生圖案化的多晶硅層。 在一些實(shí)施例中，可期望有高導(dǎo)電性的多晶硅層122。因此，多晶硅層122可被摻雜在整個(gè) 表面區(qū)域之上，可能以其它方式被做成高度導(dǎo)電。在圖案化和蝕刻之后，多晶硅層122可以 產(chǎn)生多晶硅導(dǎo)體區(qū)域，例如，導(dǎo)電跡線100、104、108。
[0048] 返回參照?qǐng)D5,在任務(wù)116之后，MEMS器件制作過(guò)程112繼續(xù)到任務(wù)124。在任務(wù) 124,犧牲氧化物被沉積和圖案化。圖7和圖8說(shuō)明了發(fā)生在制作過(guò)程112的任務(wù)124的操 作。
[0049] 圖7示出圖6的器件在過(guò)程的后續(xù)階段126的側(cè)視圖。在階段126,犧牲氧化物 層128在包含了導(dǎo)電跡線100U04和108的表面準(zhǔn)備層120和多晶硅層122上被沉積。在 一些實(shí)施例中，犧牲氧化物層128可通過(guò)使用單一層沉積和圖案化技術(shù)被形成。在其它實(shí) 施例中，犧牲氧化物層128可通過(guò)使用雙層犧牲氧化淀積工藝被形成。實(shí)施犧牲氧化物層 128沉積的特定過(guò)程不是一種限定。
[0050] 圖8示出圖7的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段130的側(cè)視圖。在階段130,犧牲氧化 物層128可通過(guò)使用光刻和氧化物反應(yīng)離子刻蝕（RIE)被適當(dāng)?shù)貓D案化。在一個(gè)例子中， 犧牲氧化物層128可被蝕刻以產(chǎn)生延伸通過(guò)犧牲氧化物層128的開口 132,錨56、62和66 可隨后在其中形成。
[0051] 返回參照?qǐng)D5,在任務(wù)124犧牲氧化物沉積和圖案化之后，制作過(guò)程112繼續(xù)到任 務(wù)134。在任務(wù)134,厚多晶硅沉積被執(zhí)行。
[0052] 結(jié)合任務(wù)134參照?qǐng)D9,圖9示出圖8的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段136的側(cè)視 圖。多晶硅被形成以覆蓋先前堆積在襯底上的各種結(jié)構(gòu)以形成多晶硅結(jié)構(gòu)層138。為了以 下說(shuō)明的簡(jiǎn)單性，將在圖9,以及在隨后的圖10-圖12中觀察到多晶硅結(jié)構(gòu)層138是由單一 圖案，特別是，向右并向上定向的寬剖面線表示的，并強(qiáng)調(diào)在多晶硅結(jié)構(gòu)層138中產(chǎn)生的特 定微結(jié)構(gòu)是由相同的材料組成的。
[0053] 多晶硅結(jié)構(gòu)層138可通過(guò)使用各種已知的和即將到來(lái)的過(guò)程被形成以用于厚 膜沉積。在一個(gè)例子中，多晶硅開始層或種子層可在圖9所示的結(jié)構(gòu)的表面上沉積大約 100-300納米的厚度。厚硅層可隨后在另一個(gè)處理步驟中在多晶硅開始層上沉積大約 22000至28000納米的厚度以產(chǎn)生多晶硅結(jié)構(gòu)層138。在沉積之后，多晶硅結(jié)構(gòu)層138可能 有粗糙表面，并且可隨后通過(guò)使用例如化學(xué)-機(jī)械拋光過(guò)程被平面化。在平面化之后，多晶 硅結(jié)構(gòu)層138將有由應(yīng)用和所需靈敏度確定的完成高度。
[0054] 返回參照?qǐng)D5,在任務(wù)134之后，MEMS器件制作過(guò)程112繼續(xù)到任務(wù)140。在任務(wù) 140,隔離段38 (圖1)形成于多晶硅結(jié)構(gòu)層138 (圖9)中。通常，隔離段38的形成包括使 用，例如多晶硅深反應(yīng)離子蝕刻（DRIE)來(lái)蝕刻多晶硅結(jié)構(gòu)層138中的溝槽圖案。多晶硅結(jié) 構(gòu)層138的整個(gè)厚度被蝕刻以暴露犧牲氧化物層128的底層部分。接下來(lái)，一個(gè)或多個(gè)沉 積工藝被執(zhí)行以用一種或多種介電材料(例如，氮化物、富硅氮化物、二氧化硅等等）填充溝 槽。在沉積之后，任何多余的介電質(zhì)可以通過(guò)使用的一種技術(shù)，例如化學(xué)機(jī)械平坦化被移 除。
[0055] 結(jié)合任務(wù)140參照?qǐng)D10,圖10示出圖9的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段142的側(cè)視 圖。在階段142,溝槽已形成于多晶硅結(jié)構(gòu)層138中并被介電材料填充以產(chǎn)生隔離段38,其 中只有一個(gè)是可見的。
[0056] 返回參照?qǐng)D5,在任務(wù)140之后，任務(wù)144被執(zhí)行。在任務(wù)144,檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26 (圖1)、梁28和30 (圖1)以及相關(guān)聯(lián)順從結(jié)構(gòu)55、61和65 (圖1)形成于多晶硅結(jié)構(gòu)層138 中。
[0057] 結(jié)合任務(wù)144參照?qǐng)D11，圖11示出圖6的器件在過(guò)程的一個(gè)后續(xù)階段146的側(cè) 視圖。在階段146,多晶硅結(jié)構(gòu)層138 (圖10)已被圖案化和蝕刻以產(chǎn)生器件結(jié)構(gòu)24,其包 括檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26、梁28和30、彎曲部分50 (圖1)以及相關(guān)聯(lián)順從結(jié)構(gòu)55、61、和65的 順從部件58、64和68。此外，在任務(wù)134,將多晶硅結(jié)構(gòu)層138 (圖5)沉積到開口 132 (圖 8)內(nèi)來(lái)填充開口 132,以便在任務(wù)144之后，錨56、62和66也被產(chǎn)生。圖案化和蝕刻工藝 技術(shù)產(chǎn)生了在物理上將元件26, 28和30彼此分離的隔離段38。而且，在器件結(jié)構(gòu)24內(nèi)產(chǎn) 生的不同元件沒(méi)有彼此區(qū)分開。相反，單一向右并向上定向的寬剖面線圖案被用于表示器 件結(jié)構(gòu)24。
[0058] 返回參照MEMS器件的制作過(guò)程112(圖5)，在任務(wù)144之后，任務(wù)148被執(zhí)行。在 任務(wù)148,器件結(jié)構(gòu)24內(nèi)的元件是通過(guò)使用，例如，蝕刻技術(shù)移除犧牲氧化物層128而懸浮 在襯底22上。
[0059] 結(jié)合任務(wù)124參照?qǐng)D12,圖12示出圖11的器件在過(guò)程的一個(gè)最后階段150的側(cè) 視圖。在階段150,犧牲氧化物層128通過(guò)使用已知的方法被蝕刻以將檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26,包 括剛性支柱42的第一和第二梁28和30 (圖1)、彎曲部分50 (圖1)以及順從部件58、64、 68從底部襯底22釋放出來(lái)。圖12正如圖2中所顯示的通常表示MEMS器件20沿著圖1的 截面線2-2的側(cè)視圖。然而，如同圖9-圖11的先前處理說(shuō)明，在器件結(jié)構(gòu)24內(nèi)產(chǎn)生的不 同用元件在圖12中沒(méi)有彼此區(qū)分。相反，這些不同元件可以很容易地從圖2中確定。
[0060] 在一個(gè)實(shí)施例中，在任務(wù)148,犧牲氧化物層128 (圖11)的蝕刻實(shí)質(zhì)上移除了全 部犧牲氧化物層128,以便檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)26、包括了剛性支柱42的第一和第二梁28和30、 彎曲部分50 (圖1)以及順從部件58、64、68與底層襯底22間隔開，除了錨56、62和66。
[0061] 選擇性移除犧牲氧化物層128可以通過(guò)使器件結(jié)構(gòu)24的某些區(qū)域多孔滲透到一 種蝕刻材料或蝕刻劑來(lái)實(shí)現(xiàn)。該多孔性可通過(guò)制作有通孔(為了簡(jiǎn)化說(shuō)明，未示出）的器件 結(jié)構(gòu)24來(lái)完成。通孔可以提供通道，其中蝕刻劑穿過(guò)該通道以到達(dá)底層犧牲氧化物層128。 該多孔性可替代地通過(guò)被用于制作器件結(jié)構(gòu)24的材料特性來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，被用于制作器件 結(jié)構(gòu)24的材料特性可以使得蝕刻劑可以透過(guò)器件結(jié)構(gòu)24的材料以到達(dá)底層氧化物犧牲層 128,而不損壞器件結(jié)構(gòu)24。
[0062] 返回參照MEMS器件制作過(guò)程112(圖5)，在任務(wù)148之后，MEMS器件制作過(guò)程112 可能包括為了簡(jiǎn)便起見在本發(fā)明中沒(méi)有被討論的其它活動(dòng)。這些由省略號(hào)表示的附加制作 活動(dòng)可能包括密封地封裝MEMS器件20、形成電互連等等。制作MEMS器件20之后，制作過(guò) 程112在形成有多個(gè)微結(jié)構(gòu)的MEMS器件之后結(jié)束。
[0063] 根據(jù)制作過(guò)程形成的微結(jié)構(gòu)包括檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)、形成于位于覆蓋襯底的犧牲層上 的器件結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一梁和第二梁，其中檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)有中央開口，并且第一和第二梁位于 中央開口內(nèi)并被定向以便第一和第二梁的縱長(zhǎng)邊緣位于彼此旁邊。此外，根據(jù)制作過(guò)程形 成的微結(jié)構(gòu)包括第一錨和互連于第一錨和器件結(jié)構(gòu)內(nèi)的第一梁之間的第一順從部件，以及 第二錨和互連于第二錨和器件結(jié)構(gòu)內(nèi)的第二梁之間的第二順從部件。根據(jù)制作過(guò)程形成的 微結(jié)構(gòu)還包括檢測(cè)質(zhì)量錨和互連于檢測(cè)質(zhì)量錨和器件結(jié)構(gòu)內(nèi)的檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的懸浮錨部 之間的第三順從部件，以及形成于懸浮錨部和檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)元件之間的器件結(jié)構(gòu) 內(nèi)的彎曲部分。最后，根據(jù)制作過(guò)程形成的微結(jié)構(gòu)包括形成于器件結(jié)構(gòu)內(nèi)的介于第一和第 二梁之間的隔離段，其中每一個(gè)第一和第二梁的中間部分被橫向錨定到至少一個(gè)隔離段， 并且每一個(gè)第一和第二梁的中間部分通過(guò)附加隔離段耦合于檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的懸浮錨部。隔 離段提供了第一和第二梁與檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)之間的電中斷。
[0064] 制作過(guò)程在通過(guò)移除至少一部分犧牲層將檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)、第一和第二梁、彎曲部 分以及順從部件懸浮在基底之上之后結(jié)束。因此，執(zhí)行MEMS器件制作過(guò)程產(chǎn)生了 MEMS器 件，其中第一錨和第一順從部件為第一梁形成了第一導(dǎo)電路徑。第二錨和第二順從部件為 第二梁形成了第二導(dǎo)電路徑。檢測(cè)質(zhì)量錨和第三順從部件為檢測(cè)質(zhì)量錨形成了第三導(dǎo)電路 徑，并且第一、第二和第三導(dǎo)電路徑彼此電隔離。彎曲部分使能檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)元件 在平行于所述表面的感測(cè)方向的移動(dòng)，并且第一、第二和第三順從部件比彎曲部分硬，以便 第一和第二梁相對(duì)于可移動(dòng)元件在很大程度上是不可移動(dòng)的。
[0065] MEMS器件和方法被實(shí)現(xiàn)以產(chǎn)生在很大程度上與底層襯底分離的MEMS器件。這種 分離是通過(guò)一種配置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中該配置包括懸浮在底層襯底的上面并通過(guò)順從結(jié)構(gòu)在 多個(gè)位置被連接到底層襯底的剛性器件支柱。順從結(jié)構(gòu)以空間高效形成因數(shù)將從傳感器的 剛性支柱延伸的懸浮結(jié)構(gòu)與底層襯底中的變形隔離。此外，與襯底的多個(gè)電連接可以通過(guò) 順從結(jié)構(gòu)進(jìn)行。制作方法包含介電溝再填充過(guò)程以形成電隔離懸浮支柱的每一段并提供剛 性機(jī)械連接的隔離段。
[0066] 雖然特定MEMS器件結(jié)構(gòu)結(jié)合圖1-圖5被描述，實(shí)施例也可在有其它架構(gòu)的MEMS 器件中被實(shí)現(xiàn)。此外，結(jié)合MEMS器件制作方法所描述的某些過(guò)程塊可彼此或與其它過(guò)程并 行進(jìn)行，和/或特定順序的過(guò)程塊可被修改，同時(shí)基本上實(shí)現(xiàn)了相同的結(jié)果。這些和其它這 種變化旨在被包括在本發(fā)明主題的范圍內(nèi)。
[0067] 雖然結(jié)合特定設(shè)備以及方法已對(duì)本發(fā)明主題的原理進(jìn)行了描述，應(yīng)該清楚了解到 該描述僅僅是通過(guò)舉例的方式而不是對(duì)本發(fā)明主題范圍的限定。此外，本發(fā)明所采用的措 辭或術(shù)語(yǔ)是為了描述而不是限定。
[〇〇68] 對(duì)特定實(shí)施例的上述描述充分揭示了本發(fā)明的一般特性，其他人可以通過(guò)運(yùn)用當(dāng) 前知識(shí)，在不脫離一般概念的情況下很容易地對(duì)其進(jìn)行修改和/或調(diào)整以適合各種應(yīng)用。 因此，這些調(diào)整和修改是在本發(fā)明實(shí)施例的意圖和等同物范圍中進(jìn)行的。本發(fā)明主題包含 所有這些替代物、修改、等同物、以及在附加權(quán)利要求的精神和寬范圍中的變化。
【權(quán)利要求】
1. 一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件，包括： 襯底； 懸浮在所述襯底的表面之上的器件結(jié)構(gòu)，所述器件結(jié)構(gòu)包括檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)，第一梁和 第二梁，所述第一梁和所述第二梁被定向以便所述第一梁和所述第二梁的縱長(zhǎng)邊緣位于彼 此旁邊；以及 懸浮在所述表面之上并介于所述第一梁和所述第二梁之間的至少一個(gè)隔離段，其中所 述第一梁和所述第二梁中的每一個(gè)的中間部分被橫向地錨定到所述至少一個(gè)隔離段，并且 所述至少一個(gè)隔離段提供所述第一梁和所述第二梁之間的電隔離。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其中所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)元件被配置以在 平行于所述襯底的所述表面的感測(cè)方向上移動(dòng)，以及所述至少一個(gè)隔離段和所述第一梁和 所述第二梁中的所述每一個(gè)的所述中間部分之間的互連形成所述MEMS器件的剛性懸浮支 柱，以便所述第一梁和所述第二梁相對(duì)于所述可移動(dòng)元件基本上是不可移動(dòng)的。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，還包括： 第一多個(gè)梁，所述第一多個(gè)梁包括所述第一梁； 第二多個(gè)梁，所述第二多個(gè)梁包括所述第二梁，所述第一多個(gè)梁中的所述梁與所述第 二多個(gè)梁中的所述梁交替排列；以及 所述器件結(jié)構(gòu)中的多個(gè)隔離段，所述多個(gè)隔離段中的每一個(gè)隔離段介于所述第一多個(gè) 梁和所述第二多個(gè)梁中的與其相鄰的所述梁之間并與其互連，以便形成所述MEMS器件的 剛性懸浮支柱。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，還包括附加隔離段，所述附加隔離段提供所述第 一梁和所述第二梁與所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)之間的互連，以及提供所述第一梁和所述第二梁與 所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)之間的電隔離。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的MEMS器件，其中： 所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)包括被橫向地錨定到所述附加隔離段的懸浮錨部；以及 所述MEMS器件還包括耦合于所述襯底的檢測(cè)質(zhì)量錨以及互連于所述檢測(cè)質(zhì)量錨和所 述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的所述懸浮錨部之間的順從部件。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的MEMS器件，其中所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)還包括可移動(dòng)元件和互連 于所述懸浮錨部和所述可移動(dòng)元件之間的彎曲部分，所述彎曲部分使能所述可移動(dòng)元件在 平行于所述襯底的所述表面的感測(cè)方向上相對(duì)于所述懸浮錨部的移動(dòng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，其中所述第一梁和所述第二梁的遠(yuǎn)段沒(méi)有所述至 少一個(gè)隔離段，以便所述第一梁和所述第二梁的所述遠(yuǎn)段彼此間隔開。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的MEMS器件，還包括： 耦合于所述襯底和所述第一梁之間的第一順從結(jié)構(gòu)；以及 耦合于所述襯底和所述第二梁之間的第二順從結(jié)構(gòu)。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的MEMS器件，其中： 所述第一順從結(jié)構(gòu)為所述第一梁形成到所述襯底的第一導(dǎo)電路徑；以及 所述第二順從結(jié)構(gòu)為所述第二梁形成到所述襯底的第二導(dǎo)電路徑，所述第二導(dǎo)電路徑 與所述第一導(dǎo)電路徑電隔離。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的MEMS器件，其中： 所述第一順從結(jié)構(gòu)包括帶有耦合于所述第一梁的、緊接所述第一梁的所述中間部分的 第一末端的第一順從部件；以及 所述第二順從結(jié)構(gòu)包括帶有耦合于所述第二梁的、緊接所述第二梁的所述中間部分的 第二末端的第二順從部件。
11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的MEMS器件，其中： 所述第一梁包括第一段和第二段，所述第一梁的所述中間部分位于所述第一段和所述 第二段之間； 所述第二梁包括第三段和第四段，所述第二梁的所述中間部分位于所述第三段和所述 第四段之間； 所述第一順從部件包括帶有所述第一末端的第一伸長(zhǎng)部分，所述第一伸長(zhǎng)部分位于所 述第一段和所述第三段之間； 所述第二順從部件包括帶有所述第二末端的第二伸長(zhǎng)部分，所述第二伸長(zhǎng)部分位于所 述第二段和所述第四段之間。
12. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的MEMS器件，其中： 所述第一順從結(jié)構(gòu)包括耦合于所述襯底超過(guò)所述第一梁的第一遠(yuǎn)端的第一錨；以及 所述第二順從結(jié)構(gòu)包括耦合于所述襯底超過(guò)所述第二梁的第二遠(yuǎn)端的第二錨。
13. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的MEMS器件，其中： 所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)包括中央開口； 所述第一梁和所述第二梁位于所述中央開口中； 所述至少一個(gè)隔離段和所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)的所述中間部分劃 分出所述中央開口的第二開口部分和所述中央開口的第一開口部分； 所述第一順從結(jié)構(gòu)包括耦合于所述襯底并且位于所述第一開口部分中的第一錨；以及 所述第二順從結(jié)構(gòu)包括耦合于所述襯底并且位于所述第二開口部分中的第二錨，以便 所述第一錨和所述第二錨位于所述中間部分的相對(duì)側(cè)上。
14. 一種微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件，包括： 襯底； 懸浮在所述襯底的表面之上的器件結(jié)構(gòu)，所述器件結(jié)構(gòu)包括檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)、第一梁和 第二梁，所述第一梁和所述第二梁被定向以便所述第一梁和所述第二梁的縱長(zhǎng)邊緣位于彼 此旁邊； 互連于所述襯底和所述第一梁之間的第一順從結(jié)構(gòu)； 互連于所述襯底和所述第二梁之間的第二順從結(jié)構(gòu)； 懸浮在所述表面之上的多個(gè)隔離段，其中所述多個(gè)隔離段中的至少一個(gè)隔離段介入所 述第一梁和所述第二梁之間，以便所述第一梁和所述第二梁中的每一個(gè)的中間部分被橫向 地錨定到所述至少一個(gè)隔離段，所述多個(gè)隔離段的附加隔離段提供所述第一梁和所述第二 梁與所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)之間的互連，以及所述多個(gè)隔離段提供所述第一梁、所述第二梁和 所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)之間的電隔離。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的MEMS器件，還包括： 第一多個(gè)梁，所述第一多個(gè)梁包括所述第一梁； 第二多個(gè)第二梁，所述第二多個(gè)第二梁包括所述第二梁，所述第一多個(gè)梁中的所述梁 與所述第二多個(gè)梁中的所述梁交替排列，其中所述多個(gè)隔離段中的所述隔離段介于所述第 一多個(gè)梁中的所述第一梁和所述第二多個(gè)梁中的所述第二梁中與其相鄰的梁之間并與其 互連，以便形成所述MEMS器件的剛性懸浮支柱。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的MEMS器件，其中： 所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)包括被橫向地錨定到所述多個(gè)隔離段中的所述附加隔離段的懸浮 錨部、可移動(dòng)元件以及互連于所述懸浮錨部和所述可移動(dòng)元件之間的彎曲部分，所述彎曲 部分使能所述可移動(dòng)元件在平行于所述襯底的所述表面的感測(cè)方向上相對(duì)于所述懸浮錨 部的移動(dòng)；以及 所述MEMS器件還包括互連于所述襯底和所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的所述懸浮錨部之間的第 三順從結(jié)構(gòu)，所述第三順從結(jié)構(gòu)包括在所述感測(cè)方向上剛度大于所述彎曲部分的剛度的順 從部件。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的MEMS器件，其中： 所述第一梁包括第一段和第二段，所述第一梁的所述中間部分位于所述第一段和所述 第二段之間； 所述第二梁包括第三段和第四段，所述第二梁的所述中間部分位于所述第三段和所述 第四段之間； 所述第一順從結(jié)構(gòu)包括具有位于所述第一段和所述第三段之間的第一伸長(zhǎng)部分的 第一順從部件，所述第一伸長(zhǎng)部分包括耦合于所述第一梁的、緊接所述中間部分的第一末 端； 所述第二順從結(jié)構(gòu)包括具有位于所述第二段和所述和第四段之間的第二伸長(zhǎng)部分的 第二順從部件，所述第二伸長(zhǎng)部分包括耦合于所述第二梁的、緊接所述中間部分的第二末 端。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的MEMS器件，其中： 所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)包括中央開口； 所述第一梁和所述第二梁位于所述中央開口中； 所述至少一個(gè)隔離段和所述第一梁和所述第二梁中的所述每一個(gè)的所述中間部分劃 分出所述中央開口的第二開口部分和所述中央開口的第一開口部分； 所述第一順從結(jié)構(gòu)包括耦合于所述襯底并且位于所述第一開口部分中的第一錨；以及 所述第二順從結(jié)構(gòu)包括耦合于所述襯底并且位于所述第二開口部分中的第二錨，以便 所述第一錨和所述第二錨位于所述中間部分的相對(duì)側(cè)上。
19. 一種制作微機(jī)電系統(tǒng)MEMS器件的方法，包括： 在覆蓋襯底的犧牲層上形成包括檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)、第一梁和第二梁的器件結(jié)構(gòu)，所述第 一梁和所述第二梁被定向以便所述第一梁和所述第二梁的縱長(zhǎng)邊緣位于彼此旁邊；以及 形成第一錨和互連于所述第一錨和所述第一梁之間的第一順從部件； 形成第二錨和互連于所述第二錨和所述第二梁之間的第二順從部件； 形成介于所述第一梁和所述第二梁之間的至少一個(gè)隔離段，其中所述第一梁和所述第 二梁中每一個(gè)的中間部分被橫向地錨定到所述至少一個(gè)隔離段，所述至少一個(gè)隔離段提供 所述第一梁和所述第二梁之間的電隔離； 通過(guò)移除所述犧牲層的至少一部分，將所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)、所述第一梁和所述第二梁、 所述第一順從部件和所述第二順從部件以及所述至少一個(gè)隔離段懸浮于所述襯底之上，其 中所述第一錨和所述第一順從部件為所述第一梁形成第一導(dǎo)電路徑，以及所述第二錨和所 述第二順從部件為所述第二梁形成第二導(dǎo)電路徑，所述第二導(dǎo)電路徑與所述第一導(dǎo)電路徑 電隔離。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，還包括： 在所述器件結(jié)構(gòu)中形成檢測(cè)質(zhì)量錨和互連于所述檢測(cè)質(zhì)量錨和所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的 懸浮錨部之間的第三順從部件； 形成附加隔離段以提供所述第一梁和所述第二梁與所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的所述懸浮錨 部之間的互連，所述附加隔離段提供所述第一梁和所述第二梁與所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)之間的 電隔離；以及 在所述器件結(jié)構(gòu)中形成位于所述懸浮錨部和所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的可移動(dòng)元件之間的 彎曲部分，所述彎曲部分使能所述檢驗(yàn)質(zhì)量結(jié)構(gòu)的所述可移動(dòng)元件在平行于所述表面的感 測(cè)方向上的移動(dòng)。
【文檔編號(hào)】B81B7/00GK104108676SQ201410156341
【公開日】2014年10月22日 申請(qǐng)日期:2014年4月18日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月22日
【發(fā)明者】A·A·蓋斯伯格 申請(qǐng)人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司