專利名稱：向微機電傳感器結構添加質量體的方法
技術領域：
本發明總體上涉及MEMS器件，具體地，涉及用于MEMS器件的檢測質量體(proof mass)。
背景技術：
顯微機械加工以及其它微制造技術和工藝的進步已經使得能夠制造種類廣泛的微機電傳感器(MicroElectroMechanical Sensors(MEMS))以及其它這樣的器件。這些器件包括運動轉子、齒輪(傳動裝置)、開關、加速度計、小型化傳感器、致動器系統以及其它這樣的結構。
MEMS技術的一種有前景的應用是在慣性傳感器領域。慣性傳感器是通過感測安裝在柔順性懸架上的檢測質量體的位移而工作。檢測質量體位移ΔX與檢測質量體的質量(m)、加速度(a)以及柔順性懸架的彈簧常數(k)相關，如等式1所示ΔX＝ma/k (等式1)慣性傳感器的靈敏度受到器件精確感測檢測質量體的位移的能力的限制。一般，隨著加速度變小，檢測質量體產生的位移也變小，慣性傳感器精確地感測位移、從而精確地記錄加速度就越發困難。
通過減小彈簧常數(k)可以提高慣性傳感器的靈敏度，因為這會使檢測質量體產生更大的位移。但是，隨著彈簧常數減小，傳感器變得更加傾向于垂直靜摩擦(vertical stiction)。靜摩擦指的是這樣一種現象MEMS器件的運動部件粘附在相鄰的表面上。靜摩擦現象一般發生在部件和相鄰表面之間的表面粘附力高于微結構的機械恢復力的情況下。表面粘附力可能產生于毛細管力(毛細作用力)、靜電吸引或者直接的化學鍵接。在MEMS器件比如慣性傳感器中，垂直靜摩擦可能導致器件工作異常。因此，單獨地通過減小彈簧常數來提高慣性傳感器的靈敏度受到器件可靠性降低的限制。
從上面的等式1可以看到，慣性傳感器的靈敏度還可以通過增加檢測質量體的質量來提高。但是，通過增加檢測質量體可實現的對慣性傳感器靈敏度的提高有實用方面的限制。具體地，在傳統的MEMS器件中，檢測質量體是由硅或者其它半導體材料構造的。因此，如果基本上不增加傳感器的尺寸，則難以對檢測質量體的重量有實質性的增加，考慮到當前本領域內對這些器件的進一步小型化的需求，增加尺寸的結果是非常不受歡迎的。
因此，本領域中存在對這樣的方法的需求提高慣性傳感器或者其它MEMS器件的靈敏度，但是不會對器件可靠性造成不利影響。本領域中還存在對這樣制造的器件的需求。通過這里所公開并在后面詳細描述的方法和器件滿足了上述的以及其它的需求。
發明內容
在一個方面，提供了用于MEMS器件的檢測質量體，其包括由第一材料構成的基體，以及至少一個通過一個桿連接到所述基體的附屬體，該附屬體包括第二材料。在某些實施例中，所述附屬體可以包括第一及第二材料。所述第一材料最好是公用的MEMS材料比如多晶硅，所述第二材料最好是金屬比如金或者鋁。所述附屬體可以通過所述桿從側面連接到所述基體，或者，所述附屬體可以被安裝到所述基體的主表面上。所述附屬體最好包括具有設置在其上的一層金屬的半導體襯底。
另一方面，提供了一種用于MEMS器件的檢測質量體，其包括通過多個錨定體(anchor)連接到襯底的中心質量，以及多個附屬體，其中，每一個附屬體包括金屬，通過桿連接到所述中心質量。
另一方面，提供了一種制造檢測質量體的方法。根據該方法，提供襯底，在該襯底上形成檢測質量體。該檢測質量體包括基體，基體上通過桿連接了附屬體。所述基體包括第一材料，最好是半導體。然后在附屬體上淀積第二材料。第二材料最好具有比第一材料高的密度，最好是金屬，比如鋁或者金。
在另一方面，提供了一種制造用于MEMS器件的檢測質量體的方法。根據該方法，提供襯底，然后在該襯底上形成包括第一材料的基體。該基體可以通過一個或者多個錨定體被支承在所述襯底上。然后形成包括第二材料的附屬體，該附屬體通過桿被連接到所述基體。所述第二材料最好具有比第一材料高的密度。所述形成附屬體的步驟可以包括下述步驟在基體上淀積犧牲層，在該犧牲層上淀積第二材料的層，以及部分地去除所述犧牲層。該犧牲層可以包含一個形成所述桿的開口。在某些實施例中，在基體上淀積犧牲層之后，在犧牲層中形成溝槽，將犧牲層分為在所述溝槽內側的第一部分和在所述溝槽外側的第二部分。然后可以用第三材料填充該溝槽。在這樣的實施例中，可以通過化學蝕刻部分地除去所述犧牲層，所述第三材料可以被選擇為對用來部分除去所述犧牲層的化學蝕刻劑有抵抗性的材料。
下面詳細描述上述方面以及其它方面。
圖1圖解了根據本說明書制造的檢測質量體的第一實施例；圖2是根據本說明書制造的檢測質量體的第二實施例的剖視圖；圖3圖解了對于附屬體包括在多晶硅上面的金屬并沿著附屬體的整個長度連接到中心質量的檢測質量體模擬的撓曲；圖4圖解了在圖3中模式的檢測質量體；圖5圖解了對于附屬體包括在多晶硅上面的金屬并通過桿連接到中心質量的檢測質量體模擬的撓曲；圖6圖解了在圖5中模擬的檢測質量體；圖7到11圖解了根據本說明書制造質量增加的檢測質量體的方法；圖12圖解了包括根據本說明書制造的檢測質量體的MEMS器件；
圖13圖解了根據本說明書制造的扭轉z軸線性加速度計；圖14圖解了根據本說明書制造的扭轉z軸線性加速度計；圖15是沿著圖14中線15-15的剖面圖；圖16圖解了根據本說明書制造的扭轉z軸線性加速度計；圖17圖解了根據本說明書制造的扭轉z軸線性加速度計；圖18圖解了根據本說明書制造的扭轉z軸角加速度計；圖19是圖2的實施例的頂試圖；圖20是沿著圖1中20-20線的剖視圖。
具體實施例方式
現在已經發現，上述需求可以通過用金屬或者其他高密度材料來構建MEMS器件的檢測質量體的一部分來滿足。這種方法迄今為止還不是很可行，這是因為熱膨脹系數(coefficient of thermal expansion(CTE))的不匹配，這樣的不匹配通常存在于這樣的材料和一般用于檢測質量體構成的材料比如多晶硅之間。例如，多晶硅的熱膨脹系數大約為3.9，而鋁的熱膨脹系數大約為16。CTE不匹配容易在-40攝氏度到125攝氏度的正常工作溫度范圍內在檢測質量體區中產生由于溫度引起的變形(尤其是如果金屬/多晶硅界面的面積較大的話)，這樣就會在器件中導致溫度誤差。在被設計為檢測檢測質量體的非常小的位移(在納米范圍內)的電容傳感器中，這尤其會成為問題。但是已經發現，通過使用具有下述設計的檢測質量體可以克服這個問題。那就是，允許這樣的CIE不匹配與檢測質量體的進行位移以探測慣性的部分分離。下面將詳細討論這種設計。該設計允許提高器件的靈敏度但是不會對器件可靠性、尺寸或者精度有不利影響。
圖1圖解了根據本說明書制造的檢測質量體的第一實施例的俯視圖。圖20圖示了該實施例的沿著線20-20的剖視圖。該特定實施例中的檢測質量體11包括連接有四個附屬體15的基體13。可以理解，可以作出類似的實施例，其中可以包含幾乎任意所需數目的附屬體，包括可以只有一個。每一個附屬體由設置在半導體材料19上的金屬17的層構成，比如鋁或者金。每一個附屬體通過桿21連接到基體。檢測質量體的基體13一般形成在襯底23上(見圖20)，并通過一個或者多個錨定體25連接到上面。為了說明簡單起見，圖1所示的基體13被圖示為通過單一的中央錨定體25連接到襯底。但是，檢測質量體的基體最好安裝在如圖12所示類型的柔順性懸掛系統上，并設有圍繞其周邊布置的多個固定梁，允許感測基體的位移。
由于附屬體的上面淀積有金屬層，與完全用傳統的檢測質量體材料比如多晶硅形成的附屬體相比，這些附屬體每單位面積具有更大的質量。因此，所述金屬層用來從實質上增加檢測質量體的總體質量而不顯著增加尺寸。結果，響應于相同的加速度，與使用僅用傳統的檢測質量體材料制成的檢測質量體的可比的器件相比，本發明的檢測質量體會有更大的位移。這樣，裝有本發明的檢測質量體的器件能夠感測更小的加速度(見上述等式1)。
另外，由于附屬體是通過一個或者多個窄桿(這樣的桿例如可以具有大約1到10微米的寬度)連接到基體，從附屬體傳遞到基體的應力量得以最小化。因此，附屬體中金屬和下伏的半導體材料之間的CTE不匹配不會導致基體的顯著變形。由于器件被設計為只感測基體的變形來測量加速度，因此可以將溫度誤差最小化。
圖1所示類型的檢測質量體所提供的優點之一是其形成可以容易地集成到MEMS制造工藝中，而不需要額外的工藝步驟。具體地，附屬體的任何半導體部分的形成都可以作為用來形成檢測質量體的基體的工藝的一部分。另外，如果附屬體包括金屬層，這這些金屬層的形成可以作為形成器件的電路或者其他金屬部件的同一工藝步驟的一部分。
如圖1所述的檢測質量體方案的另一個優點是可應用于具有旋轉中心的檢測質量體。這樣的檢測質量體例如可以用在諸如感測施加給檢測質量體的轉矩的角加速度計和速度傳感器之類的MEMS器件中。在這些器件中，這里所描述的檢測質量體方案允許向檢測質量體的離開檢測質量體的旋轉中心的位置選擇性地添加質量，從而增加其慣性矩，從而顯著提高靈敏度。后面將在結合圖18的描述中討論根據本說明書制造的角加速度計的一個例子。
圖2圖解了根據本說明書制造的檢測質量體的第二實施例的剖視圖。在圖19中圖示了該實施例的俯視圖。本實施例中的檢測質量體31同樣包括上面通過桿37安裝了一個或者多個附屬體35的基體33。所述附屬體可以包括設置在半導體材料上的一種或者多種金屬，或者可以僅由一種或者多種金屬構成。檢測質量體的基體33通過錨定體36連接到襯底34。但是，與圖1的檢測質量體不同，在圖2所示的檢測質量體中，可以包括金屬或者半導體材料比如多晶硅的桿37垂直形成在基體的一個主表面上。桿37具有足夠窄的寬度(例如大約1到10微米)，使得由于附屬體中的CTE不匹配產生的、通過所述桿傳遞的應力量最小化。類似地，所述桿的窄度使得桿的材料和基體的材料之間的CTE不匹配在基體中產生的變形最小化。
在上述實施例中，通過向檢測質量體添加致密材料層，比如金屬，增加了其質量。但是，在某些應用中，檢測質量體的總體質量可以通過豎直地構建檢測質量體、通過向其添加層或者其他結構來提高，而不管是否涉及使用密度比通常在MEMS結構中使用的半導體材料的密度更大的材料。盡管使用較低密度的材料可能會具有在垂直方向增加檢測質量體的總尺寸的效果，但是這在某些應用中是可以接受的，只要檢測質量體面積在水平方向不顯著增加即可。
下面的例子說明了這里所公開的檢測質量體設計在減少傳遞到基體的CTE差異應力的量的方面的效果。比較例1說明了如果不通過桿將附屬體從基體分開(也就是，如果附屬體沿著其整個寬度與基體接合)會傳遞到基體的CTE差異應力的量。例1說明了當通過桿將附圖體與基體分開時傳遞到基體的CTE差異應力的減少量。兩個例子都采用由淀積在多晶硅層上的鋁構成的附屬體。
比較例1這個例子用于說明對于附屬體在其整個寬度上與基體接合，并且附屬體由不同的材料(也就是鋁和多晶硅)組成的檢測質量體，檢測質量體的附屬體和基體之間的CTE差異應力的傳遞。
進行模擬試驗來計算圖4所示類型的檢測質量體的CTE差異應力導致的最大撓曲。該檢測質量體41由多晶硅基體43及與之連接的方形附屬體45構成。所述附屬體由一層多晶硅49上面淀積3微米厚的鋁層47構成。附屬體的邊長為100微米。
所述附屬體在整個寬度上與基體相接，附屬體的主表面平行于基體的主表面。
在圖3中圖示了在25攝氏度到125攝氏度的溫度循環中計算出來的應力。基體43中出現的最大撓曲(沿著垂直于基體主表面的軸線計算)在大約200nm(0.2微米)到大約300nm(0.3微米)的范圍內。附屬體45中出現的最大撓曲(沿著垂直于附屬體主表面的軸線計算)大約為300nm(0.3微米)。這里要注意到，基體中的撓曲是最重要的，因為基體中的撓曲直接導致傳感器誤差(也就是，也就是，當什么也沒有發生時，器件讀出了加速度)。相反，附屬體中的撓曲或者變形只有在導致基體的撓曲的程度上才影響傳感器讀數。
例1這個例子用于說明對于附屬體通過窄桿與基體分開，并且附屬體由不同的材料(也就是鋁和多晶硅)組成的檢測質量體，檢測質量體的附屬體和基體之間的CTE差異應力的傳遞。
重復比較例1的模擬試驗，但是采用了如圖6所示類型的檢測質量體。該檢測質量體51由多晶硅基體53及與之連接的方形附屬體55構成。所述附屬體由一層多晶硅59上面淀積3微米厚的鋁層57構成。附屬體的邊長為100微米。所述附屬體通過寬度為3微米、長度為2微米的桿61與所述基體分開，附屬體的主表面平行于基體的主表面。
在圖5中圖示了在25攝氏度到125攝氏度的溫度循環中計算出來的應力。基體53中出現的最大撓曲(沿著垂直于基體主表面的軸線計算)為大約0.01nm(在圖5中，由于四舍五入的緣故，圖示的值為0.0)。附屬體55中出現的最大撓曲(沿著垂直于附屬體主表面的軸線計算)大約為300nm(0.3微米)。因此，與圖4的檢測質量體相比，圖6的檢測質量體中的基體的熱導致的撓曲大約小了20000到30000倍。這種結果不需要借助于什么理論，相信其原因在于圖6中的桿61的在減少傳遞到基體的CTE差異應力量的方面的效果。
這里所描述的檢測質量體可以通過多種不同的途徑制造。圖7到11圖解了一種可能的制造根據本說明書質量增加了的檢測質量體的方法。該特定的方法涉及向檢測質量體的選定部分添加金屬，以產生類似于圖2所示的檢測質量體。
如圖7所示，提供硅襯底101，在襯底上淀積大約2微米厚的磷硅酸鹽玻璃(PSG)的第一犧牲層103并使之圖案化，以形成用于檢測質量體的錨定體的開口。然后，如圖8所示，在第一犧牲層103上淀積大約3微米厚的多晶硅層107并使之圖案化，以形成檢測質量體的基體。該基體包括粘附到硅襯底101的錨定體109以及在第一犧牲層103上方延伸的側面部分111。
如圖9所示，然后在多晶硅層107上淀積大約2微米厚的PSG的第二犧牲層113并使之圖案化。第二犧牲層包含暴露出下伏的多晶硅層107的一部分的開口115。
然后如圖10所示，在開口115上淀積大約3微米厚的鋁層117并使之圖案化，使之粘附到下伏的多晶硅層107上。在圖示的此特定實施例中，鋁層117包括與多晶硅層107的下伏的側面部分111(基體)接觸的第一部分118(桿)，以及在第二犧牲層上方延伸的第二部分119(附屬體)。然后對所得到的襯底進行犧牲蝕刻，如圖11所示。選擇蝕刻劑和蝕刻條件，使得第一和第二犧牲層的全部或者足夠多的部分被除去，從而實現檢測質量體120的釋放。
圖7到11所圖解的方法使用一系列淀積和圖案化步驟來形成一個或者多個附屬體連接到檢測質量體的基體表面的附屬體。然后通過蝕刻該結構中的一個或者多個犧牲層來實現檢測質量體的釋放。可以使用類似的方法來制造如圖1所示類型的檢測質量體一個或者多個附屬體連接到基體的側面。
這樣，為了制造如圖1和20所示的檢測質量體，可以稍微修改圖7和圖8所示的處理步驟，使得用來產生圖8中基體107的錨定體109和側面部分111的淀積和圖案化步驟可以用來產生圖1和圖20中的器件的錨定體25、基體113、桿21以及附屬體的底部19。最好，基體、桿和附屬體底部都包括相同的材料，使得它們能夠通過對單一層圖案化而得到。然后可以用一個選擇性金屬淀積步驟來在圖1的附屬體15上形成金屬層17(或者，可以非選擇性地淀積金屬，然后進行圖案化和蝕刻)，并可以通過犧牲蝕刻來釋放該結構。
圖12圖解了含有這里所描述的類型的檢測質量體的MEMS器件(這里的例子是慣性傳感器)的一種可能的非限制性的例子。該器件201具有一個檢測質量體區203，其由通過桿209連接了兩個附屬體207的基體205構成。該基體通過多個錨定體211連接到襯底(未圖示)，并裝有多個移動指狀體213。每一個移動指狀體被設置在第一215和第二217固定指狀體之間，后者一般通過一個或者多個錨定體(未圖示)連接到襯底。每一個附屬體207由第一219和第二221層構成，其中第一層219最好由與基體相同的材料構成，第二層221包括金屬。
圖13圖解了一種根據本說明書制造的扭轉z軸線性加速度計。該加速度計301包括通過扭轉梁307和錨定體309安裝到襯底305上的檢測質量體303。此特定實施例中的檢測質量體303包括連接有兩個附屬體313的基體311。應當理解，類似的實施例可以包含別的數目的附屬體。每一個附屬體由設置在最好由與基體相同的材料構成的半導體材料317上的金屬層315比如鋁或者金構成。每一個附屬體通過桿319與基體相連。
圖14和15圖解了根據本說明書制造的扭轉z軸線性加速度計的另一個例子。該加速度計331包括通過扭轉梁337和錨定體339安裝到襯底335上的檢測質量體333。此特定實施例中的檢測質量體333包括上面形成了一系列結構343的基體341。每一個結構343包括桿345(見圖15)和方形的附屬體347。這些結構最好由一種或者多種金屬制造。
圖16圖解了一種根據本說明書制造的扭轉z軸線性加速度計。該加速度計351包括通過扭轉梁355和錨定體357安裝到襯底(未圖示)上的檢測質量體353。此特定實施例中的檢測質量體353包括連接有兩個附屬體361的基體359。應當理解，類似的實施例可以包含別的數目的附屬體。每一個附屬體由設置在最好由與基體相同的材料構成的半導體材料367上的金屬層363比如鋁或者金構成。每一個附屬體通過桿365與基體相連。
圖17圖解了一種根據本說明書制造的扭轉y軸線性加速度計的例子。該加速度計371包括通過扭轉梁375和錨定體377安裝到襯底(未圖示)上的檢測質量體373。此特定實施例中的檢測質量體353包括連接有四個附屬體381的基體379。應當理解，類似的實施例可以包含別的數目的附屬體。每一個附屬體由設置在最好由與基體相同的材料構成的半導體材料385上的金屬層383比如鋁或者金構成。每一個附屬體通過桿387與基體相連。
圖18圖解了一種根據本說明書制造的扭轉z軸角加速度計的例子。該加速度計401包括通過梁彈簧405和中心錨定體407安裝到襯底(未圖示)上的檢測質量體403。此特定實施例中的檢測質量體403包括一個環形基體409，該環形基體的表面上連接有多個蘑菇形的附屬體411。這些蘑菇形的附屬體411的剖面輪廓類似于圖15所示的附屬體。
對于圖18所示的器件有多種可能的變型。例如，使用在該器件中的梁彈簧405可以是直的、折疊的或者可以在檢測質量體的中心錨定體407和環形基體409之間具有彎曲的輪廓。另外，中心錨定體407可以由多個關于z軸上的旋轉中心對稱布置的多個錨定體替代，這例如在U.S.6,401,536(O′Brien)中圖示的一些器件中有圖示。
可以使用各種不同的材料來增加根據本說明書的檢測質量體的質量。合適的材料例如包括金屬，比如鋁、金、銅、鉛、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硅化物、金屬硫化物、金屬鹵化物、金屬焊料(比如AuSn和PbSn焊料)等，以及兩種或者多種前述物質的混合物或者合金。也可以使用非金屬，比如PSG和多晶硅。在前面，在檢測質量體的附屬體中尤其優選使用金或者鋁。優選使用金是因為其高密度和惰性，優選使用鋁是因為鋁是在許多現有的工藝流程中已經使用的金屬。
在這里所描述的一些實施例中，檢測質量體的質量的增加是通過提供附屬體而實現的，附屬體只添加了單一的附加層(金屬或者其他高密度材料)。但是，本領域的普通技術人員會認識到，可以以這種方式向附屬體添加幾乎任意數目的附加層，以增加檢測質量體的質量，并且這些附加層可以具有相同或者不同的組成。
為了制造根據本說明書的檢測質量體，可以使用各種桿形狀和結構。這樣，例如，所述桿的橫截面形狀可以是圓形、橢圓形、多邊形(例如正方形、六邊形等)或者不規則形狀，并且其橫截面形狀沿著桿的長度可以變化或者保持不變。
所述桿最好足夠厚，以便其能夠支承附屬體的質量，但是又不能厚到使得CTE應力量的實質性部分能夠通過桿從附屬體傳遞到基體。桿的尺度可以變化，并且部分地可以例如通過選擇用于基體、附屬體和桿的材料，附屬體的材料之間的CTE差異以及/或附屬體的質量來決定。但是，一般，沿著垂直于其長度的軸線測量(這里，長度是指桿從基體延伸到附屬體的尺度)，桿的最大寬度在大約0.01微米到大約20微米的范圍內，更好的是在大約1.0微米到10微米的范圍內，更好的是在大約2微米到大約8微米的范圍內，最好的是在大約3微米到大約5微米的范圍內。在某些實施例中，附屬體可以通過多個桿連接到基體。
另外，本領域的普通技術人員會認識到，盡管在許多應用中，向按照本發明制造的檢測質量體的附屬體添加金屬或者其他高密度材料的層是方便的，但是這些材料也可以以其他形式添加到附屬體上。例如，可以用一系列溝槽或者凹陷對附屬體構圖，然后用金屬填充所述溝槽或者凹陷。
這樣，本發明提供了用于慣性傳感器和其他MEMS器件的質量得以增加的檢測質量體，并且提供了用于制造這樣的檢測質量體的方法。使用這些檢測質量體可以制造靈敏度比基于傳統的較輕的檢測質量體的傳感器更高的慣性傳感器，而不會對傳感器的尺寸、可靠性和精度有不利影響。
上面對本發明的說明是說明性的，而不是限制性的。因此可以理解，對于上面所描述的實施例，在不脫離本發明的范圍的前提下，可以進行各種各樣的添加、替代和修改。因此，本發明的范圍只應根據所附權利要求來理解。
權利要求
1.一種用于微機電傳感器器件的檢測質量體，包括包括第一材料的基體(13)；以及至少一個通過桿(21)連接到所述基體的附屬體(15)，該附屬體包括比所述第一材料更致密的第二材料。
2.如權利要求1所述的檢測質量體，其中，所述附屬體通過所述桿從側面連接到所述基體。
3.如權利要求1所述的檢測質量體，其中，所述附屬體通過所述桿在豎直方向上連接到所述基體的主表面。
4.如權利要求1所述的檢測質量體，其中，所述第一材料包括多晶硅。
5.如權利要求1所述的檢測質量體，其中，所述桿和所述附屬體包括金屬。
6.如權利要求1所述的檢測質量體，其中，所述第二材料是選自金和鋁的金屬。
7.如權利要求1所述的檢測質量體，其中，所述附屬體包括半導體材料，在半導體材料上設置有一層作為第二材料的金屬。
8.一種制造檢測質量體的方法，包括下列步驟提供襯底(101)；在該襯底上形成檢測質量體，該檢測質量體包括基體(107)，基體上通過桿(109)連接了附屬體(111)，所述基體包括第一材料；以及在附屬體上淀積第二材料(117)；其中，第一材料和第二材料是不同的。
9.如權利要求8所述的方法，其中，第二材料具有比第一材料更高的密度。
10.如權利要求8所述的方法，其中，第一材料是半導體，第二材料是金屬。
11.如權利要求10所述的方法，其中，第二材料選自鋁和金。
12.如權利要求8所述的方法，其中，所述附屬體還包括第一材料。
13.如權利要求12所述的方法，其中，所述附屬體還包括第三材料，其中，第一、第二和第三材料是不同的。
14.如權利要求8所述的方法，其中形成所述檢測質量體的步驟包括下述步驟在襯底上淀積一層第一材料；以及對該第一材料層進行圖案化，形成基體、附屬體和桿。
15.如權利要求14所述的方法，還包括在襯底上淀積犧牲層(103)的步驟，其中，在所述犧牲層上淀積所述第一材料層。
16.如權利要求15所述的方法，其中，所述犧牲層包含暴露出所述襯底的一部分的開口(105)，所述開口形成用于所述檢測質量體的錨定體。
17.一種制造用于微機電傳感器器件的檢測質量體的方法，包括下述步驟提供襯底(101)；在該襯底上形成包括第一材料的基體(107)；以及形成包括第二材料的附屬體(117)，附屬體通過桿被連接到所述基體；其中，所述第二材料具有比第一材料更高的密度。
18.如權利要求17所述的方法，其中，所述形成附屬體的步驟包括下述步驟在基體上淀積犧牲層(103)；在該犧牲層上淀積一層第二材料；以及至少部分地去除所述犧牲層，留下所述第二材料層。
19.如權利要求18所述的方法，其中，在基體上淀積犧牲層之后，在犧牲層中形成溝槽，將犧牲層分為在所述溝槽內側的第一部分和在所述溝槽外側的第二部分，該方法還包括下述步驟用第三材料填充所述溝槽，其中，通過化學蝕刻部分地除去所述犧牲層，并且，所述第三材料對用來部分除去所述犧牲層的化學蝕刻有抵抗性。
20.如權利要求17所述的方法，其中，所述桿包括第二材料。
全文摘要
本發明提供了一種用于MEMS器件的檢測質量體(11)。該檢測質量體包括包括半導體材料的基體(13)，以及至少一個通過桿(21)連接到所述基體的附屬體(15)。附屬體(15)包括金屬(17)或者別的可以設置在半導體材料(19)上的材料。與只用半導體材料制成的類似尺寸的檢測質量體相比，金屬增加了檢測質量體(11)的總質量，同時沒有增加檢測質量體的尺寸。同時，通過桿(21)連接附屬體(15)防止了附屬體中的CTE差異導致的、可能會導致溫度誤差的應力被傳遞到基體。
文檔編號G01P3/00GK1780732SQ200480011500
公開日2006年5月31日 申請日期2004年4月16日 優先權日2003年4月29日
發明者安德魯·C.·麥克尼爾, 加里·李, 加里·J.·奧'·布里恩 申請人:飛思卡爾半導體公司
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