專利名稱：微型機械裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及到一種微型機械裝置，例如是采用地震震動質(zhì)量作為傳感元件的加速度傳感器，角速度傳感器，傾斜傳感器或者是角加速度傳感器。
目前已知有許多具有微型機械結(jié)構的裝置。伴隨許多此類結(jié)構的一個問題是制造這種裝置時會在結(jié)構中產(chǎn)生內(nèi)部應力，并且影響到用來測量傳感器敏感參數(shù)的元件。這種應力的產(chǎn)生會造成問題。它往往會導致傳感器隨著溫度或是傳感器的檢測范圍出現(xiàn)不可預測的偏差或變化。這使得每個傳感器需要單獨測試，并且需要具有適當?shù)臋C械或電氣補償裝置才能使傳感器能夠準確和一致地工作。這樣做會明顯地增加傳感器的成本，并且會降低可靠性。
為了克服引發(fā)的應力所帶來的問題已經(jīng)采取了許多嘗試。然而，大多數(shù)方案取決于在裝置的元件或裝置的外殼封裝中采用特殊的材料，這些材料不易彎曲，并且不能廣泛地應用于不同類型的裝置。許多材料還具有其他問題，諸如需要極為復雜和昂貴的制造步驟，因而會更進一步增加成本和耗費時間，并且會造成許多次品。
按照本發(fā)明所提供的微型機械裝置，包括一個基座部件，它在使用中連接到一個支撐壁上并且在使用中粘接在一個包裝部件上；并且基座部件具有設在其外圓周的至少一部分周圍的肋，這個肋從包裝部件向外延伸，并且支撐著裝置的至少一個檢測元件；并且支撐部件是細長的，其較長的尺寸在基本上垂直于與其連接的支撐壁的方向上延伸。
可以將該裝置的支撐壁圍繞著基座部件和元件布置。
可以用一種不連續(xù)的方式將基座部件粘接在包裝部件上。
可以用一或多個平面的彎曲鉸鏈將元件連接到基座部件上。
這種微型機械裝置可以是加速度傳感器，角速度傳感器，傾斜傳感器或者是角加速度傳感器。
可以在元件和包裝部件之間提供一個間隙，這種間隙可以由包裝部件中的一個蝕刻凹槽構成。
可以通過在基座的邊沿上和包裝部件的接觸面上提供直接的電接觸來為電觸頭提供該部件或懸浮部件的電路接觸?；蛘呤峭ㄟ^在基座結(jié)構上注入雜質(zhì)或通過濺射沉積的薄膜來形成導電體。
為了進一步降低整體裝置結(jié)構內(nèi)部的應力，可以與基座部件的長度方向垂直地采用電路交叉?？梢杂霉柚圃爝@種裝置。
本發(fā)明還提供了一種制造這種裝置的方法。按照本發(fā)明，可以通過基座結(jié)構將至少一個硅制的地震震動質(zhì)量連接到一個硅支撐壁框架上，其表面粘接在玻璃或硅制的包裝部件上。
按照本發(fā)明的這種基座結(jié)構及其裝配方法所具有的優(yōu)點是利用基座部件盡量減少傳感器的檢測元件和傳感器框架之間的耦合，其支撐面比構成這一裝置的表面面積要小。這樣就能減少與裝配有關的應變、應力和由溫度引起整體裝置的變化，從而降低這種電子裝置的造價。
按照本發(fā)明的結(jié)構及其裝配方法的其他方案也是有益的。
基座部件是便于制造的，可以采用在裝置中構筑諸如地震檢測元件及其懸浮系統(tǒng)等微型元件一樣的方法來制作。這種結(jié)構加工方法特別的益處在于可以使用公知和業(yè)已完善的微型機械構筑方法，諸如濕法和干法各向異性的硅蝕刻。
按照本發(fā)明的基座部件及其裝配方法的一個特殊優(yōu)點是可以按照檢測元件的功能及其制造順序來選擇幾何形狀及其構筑方法。
本發(fā)明的一個特殊優(yōu)點在于覆蓋晶片和裝有元件的微型機械硅晶片、基座部件、以及支撐壁之間的接合都是在晶片的水平上進行的，因而具有經(jīng)濟且便于控制批量生產(chǎn)的優(yōu)點。按照本發(fā)明，可以把尚未切割成單個器件的許多構筑好的器件同時接合到包裝部件上，然后可以用鋸分離。
可以根據(jù)包裝部件的材料來選擇接合的技術，使其形成任意的密封空腔，并且將基座部件固定在包裝部件上。如果用玻璃來覆蓋，就適合采用陽極接合技術；如果使用硅，最好是采用硅與硅的接合技術。對于其他材料可以有效地采取焊接接合技術。空氣成分及其壓力可以隨意選擇，并且用陽極接合技術將其保持在任何密封空腔內(nèi)部，這是一種特別值得注意的技術。
按照本發(fā)明的裝置及其裝配方法可以在它的結(jié)構中有選擇地實現(xiàn)(i)壓力接觸，導電路徑從晶片之間穿過的一種方法；(ii)掩埋交叉，使導電路徑穿過主要基座的一種方法；(iii)直接交叉，讓導電路徑交叉穿過基座的一種方法；以及(iv)沿著基座的表面導體。
本發(fā)明能夠?qū)崿F(xiàn)緊湊的傳感器，因為不需要其他應力釋放結(jié)構或者是內(nèi)部或外部的安裝技術。
以下要參照附圖來描述按照本發(fā)明的基座結(jié)構及其裝配方法，在附圖中

圖1是貫穿按照本發(fā)明的傳感器的一個截面圖，利用一個基座部件將其檢測元件連接到框架上；圖2是利用基座部件結(jié)構附著在框架上的一個檢測元件的頂視圖；圖3a和3b分別表示圖2中沿著A-A線和B-B線的截面圖；圖4是在按照本發(fā)明在晶片的基座上加工一個傳感器件的過程中從圖2中沿著A-A線方向截取的截面圖；圖5是在本發(fā)明的一個實施例中的基座部件結(jié)構的縱向截面圖和通過封裝和／或溫度變化而產(chǎn)生的機械負荷；圖6a，6b，6c和6d是基座部件在結(jié)構上的各種變化的橫向截面圖；圖7a，7b，7c和7d是在另一個實施例中沿著圖2的A-A線方向截取的截面圖；圖8a，8b，8c和8d是各種結(jié)構的基座部件在其它實施例中的橫向截面圖；以及圖9是在SOI晶片基座上加工的另一個實施例中沿著圖2的A-A線截取的基座部件的一個縱向截面圖。
圖1是按照本發(fā)明的一個慣性傳感器件10的一個截面圖。慣性傳感器件10是通過在兩個包裝部件20和21之間接合一個構筑的硅晶片30來實現(xiàn)的，該硅晶片不一定是構筑好的，并且可以是玻璃或硅制的，這取決于傳感器的功能和工作原理。圖2表示按照本發(fā)明的慣性傳感器的頂視圖。
襯底晶片30包含至少一個作為傳感器的主要檢測元件的硅地震震動質(zhì)量32，利用至少一個柔性懸浮系統(tǒng)33將其附著在一個固定的硅框架31上，還包括一個剛性的基座部件40。在圖中用雙夾具直線橫梁來表示這種懸浮系統(tǒng)，然而也可以采用任意的平面形狀。
按照這種結(jié)構，受壓的機械信號致使檢測元件32相對于固定的硅支撐壁和框架31經(jīng)歷有限的位移(s)，從而成比例地改變至少一個懸浮系統(tǒng)33中的應力水平或是至少一個檢測元件32與包裝部件20之間的分離間隙50。利用諸如壓電電阻效應或電容變化等等傳感器原理，傳感器10可以提供與受壓的機械輸入成比例的電輸出信號。然而，與裝配有關的應變和應力及相關的由溫度引起的變化會有害地影響電輸出信號與受壓的機械輸入之間的比例。
利用本發(fā)明的原理可以減少傳遞到檢測元件上的與裝配有關的應變和應力及相關的由溫度引起的變化。
以下文所述的一種最佳制造工藝為例，可以在襯底晶片30中利用各向異性的濕法和干法蝕刻步驟的組合構成至少一個基座部件40。
A．在摻雜硼的襯底晶片30中通過注入至少一種施主雜質(zhì)例如磷而確定至少一個基座部件40、至少一個地震震動質(zhì)量32和固定硅框架31的橫向幾何結(jié)構。對于基座部件、地震震動質(zhì)量、硅支撐壁以及固定框架可以采用不同的劑量，這取決于具體傳感器的應用和設計。采用至少一個擴散工序?qū)⑹┲麟s質(zhì)深入擴散到硅晶片中，直至達到獲得這些結(jié)構所需的厚度。由n-型-施主硅和p-型襯底之間形成的p-n節(jié)、縱深節(jié)的位置來確定這些結(jié)構的形狀。這些擴散工序可以產(chǎn)生所有圖1到3和圖5到8中所示的完整特征。
B．在襯底晶片頂上生長一個n-型外延層，其厚度取決于傳感器的具體應用和設計。用一個淺p-n節(jié)將這一外延層與p-型襯底隔開，除了在傳感器功能中的幾個其他用途之外，上述淺p-n節(jié)用一種在后續(xù)的濕法蝕刻步驟中作為蝕刻阻擋層的連續(xù)8型材料構成了襯底晶片30的整個前表面。外延層還可以在幾個層次上構成基座部件40和地震震動質(zhì)量32，并且可以作為懸浮系統(tǒng)33的材料。
C．在外延層中蝕刻出一個作為隔離間隙的凹槽50，用來作為諸如地震震動質(zhì)量32等任何移動結(jié)構和懸浮系統(tǒng)33以及頂部包裝部件20之間的隔離，以用來限制這些結(jié)構的移動。
D．從襯底晶片背面執(zhí)行一種與電化學蝕刻阻擋技術相結(jié)合的各向異性的濕法蝕刻步驟。用來有選擇地除去p-型材料，而不要蝕刻n-型材料。根據(jù)硅襯底晶片在蝕刻窗口上的晶體取向及其相對于硅晶體的取向以及蝕刻方法的各向異性的性質(zhì)，固定硅框架31的橫向壁呈金字塔形狀。用深和淺的節(jié)的形狀來限定形成的結(jié)構，如果蝕刻阻擋出現(xiàn)在深節(jié)上，就形成較厚的區(qū)域(部件)，如果蝕刻阻擋出現(xiàn)在淺節(jié)上，就形成較薄的區(qū)域(隔膜)。
E．透過上述隔膜利用干法、反應離子或等離子體蝕刻(或是它們的組合)在至少一個地震震動質(zhì)量32、至少一個懸浮系統(tǒng)33以及固定硅框架31上對至少一個基座部件40進行最后整形。圖2表示在這一加工步驟之后構成的襯底晶片30。
F．采用適當?shù)慕雍霞夹g接合并且永久性地接合構成襯底晶片30和兩個包裝部件20和21，也可以用包裝部件構成一個密封腔34。在這一制造步驟中，基座部件結(jié)構40的頂面41被牢固地接合在頂包裝部件20上，完成傳感器元件10和所有其他部件的裝配程序。如果用玻璃晶片來包裝，就適合采用陽極接合技術；如果使用硅晶片，最好是采用硅與硅的接合技術。
在圖2中，基座部件結(jié)構40位于代表牢固接合在頂包裝部件20上的所構筑襯底晶片30的虛線矩形和剖面線區(qū)域內(nèi)側(cè)。
除了上述的制造步驟之外，在廉價的大批量生產(chǎn)流程中還可以對薄金屬膜使用其他幾個慣用的步驟，諸如光刻法、選擇生長以及熱氧化物的背面蝕刻、淀積和構圖。
包括裝配方法在內(nèi)的上述最佳制造程序可以依靠廣泛公知并且成熟的微型機加工工藝同時構筑和裝配器件的所有元件。
下文所述的例子僅僅是在兩個結(jié)構層次的基座上通過注入和擴散確定較厚的區(qū)域并且通過外延層中的構圖確定較薄的區(qū)域(結(jié)構隔膜)。然而，在其他的制造方法中，可以通過多次注入和擴散工藝獲得這種部件，并且可以用至少一個注入和擴散層來代替外延層，這樣就能制成多種層次厚度的基座部件40、地震震動質(zhì)量32、懸浮系統(tǒng)33和固定硅框架31。
在另一種制造方法中，襯底晶片30的原始材料可以是n-型。在這種情況下是注入和擴散受體雜質(zhì)而形成基座部件40、地震震動質(zhì)量32和固定硅框架31。接著，使用的外延層也是p-型硅，并且將硅的濕法各向異性蝕刻技術與蝕刻阻擋技術(etch stop technique)組合使用來有選擇地除去襯底的n-型材料，而不要蝕刻p-型硅。在這種情況下最好是采用光電蝕刻阻擋技術或大量摻雜硼的蝕刻阻擋技術。
在另一種制造方法中，襯底晶片30的原始材料可以是任何類型的SOI晶片，它是由與大塊的硅分隔開的單晶硅頂層74和很薄的一層掩埋的絕緣氧化物75構成的。在這種情況下是在掩埋的氧化物層上用蝕刻阻擋技術形成基座部件結(jié)構，然后通過深入反應蝕刻確定橫向輪廓。為了限制這些可移動結(jié)構的運動，仍然要在諸如地震震動質(zhì)量32和懸浮系統(tǒng)33等可移動的硅結(jié)構與頂包裝部件20之間采用分離間隙50。圖4表示在SOI晶片基座上的另一種方法的最后一個加工步驟之后的慣性傳感器10的一個截面圖。
為了去掉所有多余的襯底材料，可以采用適當?shù)脑O計來蝕刻窗口，對硅進行各向同性的蝕刻，并且結(jié)合著適當?shù)奈g刻阻擋技術。
圖2表示一個傳感器器件及其按照本發(fā)明的最佳結(jié)構。圖3a和3b分別表示圖2中沿著A-A線和B-B線的截面圖。
基座部件結(jié)構40具有由一個較大尺寸(基座長度)和一個較小尺寸(基座寬度)構成的細長形狀，基座長度和寬度是相互垂直的。這一基座結(jié)構包括一個厚部44和相應的接合面41或接合頂面區(qū)域。一個較薄的肋43(基座肋)和若干個橫向淺凹槽42(十字交叉)。利用上述深p-n節(jié)上的蝕刻阻擋有選擇地去掉襯底材料而形成厚部44。利用淺p-n節(jié)上的蝕刻阻擋有選擇地去掉襯底材料而形成基座肋43。通過淺濕法或干法蝕刻上述基座部件結(jié)構40或包裝部件20或者對二者同時蝕刻而形成十字交叉42。
基座部件結(jié)構的一端沿著其寬度附著到固定硅框架31的一個壁上，而基座尖部的另一端懸空，如圖3a所示。
為了減小出現(xiàn)在固定框架中的縱向應變和應力，將地震震動質(zhì)量32柔性連接到基座部件40上的懸浮系統(tǒng)33與固定硅框架31的壁的邊沿相距越遠越好，靠近基座尖部有一個附屬鉸鏈45。在圖3a中用虛線表示附屬鉸鏈45，說明鉸鏈和截面線沒有交叉。
除了附著到固定硅框架、接合的頂部區(qū)域41和附屬鉸鏈45上之外，所有其他基座面都是懸空的，因而不會產(chǎn)生應變或應力。
為了進一步減小應變和應力的傳遞，懸浮系統(tǒng)可以直接連接到基座肋43上，并且盡量遠離厚部44和接合頂部區(qū)域41，構成圖2所示的整體T-形基座。圖3b表示貫穿慣性傳感器10的一個橫向截面圖，圖中表示了基座部件結(jié)構40和附屬鉸鏈45所處的位置。
基座部件的長度和基座肋的寬度在附屬鉸鏈的區(qū)域內(nèi)越大越好，其尺寸僅僅受到傳感器模具內(nèi)部有效空間的限制。同時，接合的頂部區(qū)域41應該盡量小，從而減少由于襯底晶片30和包裝部件20之間可能出現(xiàn)的材料錯位而產(chǎn)生的應力。然而，為了獲得剛性和堅固的接合，接合的頂部區(qū)域41不能縮小到一定限度以下，這主要取決于選擇何種接合技術。
在最佳實施例中，如圖5所示，僅有縱向機械負荷會在附屬鉸鏈45中產(chǎn)生應變和應力并且通過懸浮系統(tǒng)33進一步深入器件32內(nèi)部。然而，由于按照本發(fā)明的基座結(jié)構和裝配方法的作用，傳遞的負荷要比施加在硅固定框架31上的負荷量小若干數(shù)量級。
通過基座部件結(jié)構40的機械應變和應力從硅固定框架31的壁到基座尖部逐漸減小，并且從接合的頂部區(qū)域41到基座部件的側(cè)面和下懸空面逐漸減小。通過圖2，3a和3b所示的懸浮系統(tǒng)傳遞到懸浮系統(tǒng)33上的負荷是力矩，它會產(chǎn)生繞著附屬鉸鏈45轉(zhuǎn)動的作用。如果能將懸浮系統(tǒng)33沿著基座長度精確地附著在基座尖部，傳遞的負荷90是一個彎曲動量。
十字交叉42能夠有利地縮小基座部件40和包裝部件20之間接合的頂部區(qū)域41，這樣就能減小傳遞的負荷90，同時為堅固和剛性的連接提供所需的寬度。
在圖6a到6d中用類似于圖1，2，3a，3b和5所示例子的橫向截面圖表示了器件的幾種結(jié)構。
圖6a表示貫穿一個基本的基座部件結(jié)構40的橫向截面圖，其中的分離間隙50是通過兩個獨立步驟獲得的通過沿著基座肋43對硅進行濕法或干法蝕刻構成初級凹槽51，以及在懸浮系統(tǒng)33和／或地震震動質(zhì)量32上方對硅進行濕法或干法蝕刻構成次級(可選擇的)凹槽52。圖6a中的虛線代表省略了選擇的凹槽52之后的襯底晶片30的表面。
基座部件結(jié)構40通常是導電的，因此，如果有幾條導電路徑需要彼此隔離和／或與成塊的基座材料隔離，就必須采用諸如熱氧化物的非導電層或是諸如p-n節(jié)這樣的區(qū)域。
圖6b，6c和6d表示沿著圖6a中所示的基本的基座部件結(jié)構可以實現(xiàn)的其它選擇特征。
本發(fā)明可以通過在晶片接合步驟中相互擠壓而在位于包裝部件20上的構圖的金屬膜61和位于襯底晶片30上的構圖的金屬膜62之間實現(xiàn)直接的電接觸，從而形成一種(壓接的)電接觸60。壓接觸點60可以從位于包裝部件20上的導電路徑向位于襯底晶片30上的導電路徑直接傳遞電信號，這是這種微型機械傳感器的一個重要特征。在壓接觸點60內(nèi)部采用的兩個金屬膜61和62當中的至少一個應該是易于在壓力下變形和流動的軟金屬。另外，每個上述壓接觸點60的總面積應該足夠小，使得橫向流動的軟金屬膜和壓接觸點內(nèi)部采用的兩個金屬膜61和62的總厚度稍稍大于上述薄膜凹槽51，但是不能過大，以免妨礙在附近的基座部件40和包裝部件20之間進行的接合。
圖6b表示按照本發(fā)明的一例壓接觸點60。
本發(fā)明還可以實現(xiàn)橫向貫通厚部44的掩埋的導電路徑(掩埋的交叉)。掩埋的交叉是這樣制作的對注入厚部44內(nèi)部的p-型雜質(zhì)進行構圖并且隨后擴散到指定的路徑，從而是在注入?yún)^(qū)和下面的n-型厚部44之間形成一個p-n節(jié)，然后通過外延生長來掩埋p-型導體(掩埋的導體)70。p-型雜質(zhì)被注入至少兩個隔離島并且隨之擴散，形成表面導體71，而表面導體71擴散的長度足以接觸到掩埋的導體70，這樣就在至少兩個壓接觸點之間形成了橫向連續(xù)并且掩埋的導電路徑。
圖6b表示按照本發(fā)明的一例掩埋的交叉點。
表面導體71可以用來沿著基座肋43傳送隔離的電信號，隔離間隙50或凹槽肋51被用來防止表面導體71所處的區(qū)域和包裝部件20接合，而氧化物層72被用來鈍化將上述表面導體71與基座部件40的n-型材料分隔開的p-n節(jié)。
金屬導體62可以用來沿著基座肋43傳送隔離的電信號，氧化物層72可用于金屬導體62與基座部件40的電氣隔離，而凹槽肋51的隔離間隙50被用來防止金屬導體62與覆蓋晶片20之間的接合。
本發(fā)明可以在上述十字交叉42內(nèi)部的直接導電路徑的厚部44上面實現(xiàn)，而位于包裝部件20上的構圖金屬膜61是一個導體元件，是通過凹槽肋51或隔離間隙50與這一厚部44電氣隔離的。
圖6c表示按照本發(fā)明沿著基座肋43或與厚部44交叉的表面導體和金屬導體。
圖中用虛線表示了與上述十字交叉鄰接的厚部44的橫向壁，說明它們沒有與截面線交叉。
本發(fā)明可以在上述交叉42內(nèi)部的直接導電路徑的厚部44上面實現(xiàn)，而位于厚部44上的構圖金屬膜62是一個導體元件，其由一個氧化物層72與厚部44形成電氣隔離，并且由凹槽肋51或隔離間隙50與包裝部件20隔離開。
本發(fā)明可以在十字交叉42內(nèi)部的直接導電路徑的基座部件40上面實現(xiàn)，而位于基座部件40內(nèi)部的構圖表面導體71是一個導體元件，其由一個p-n節(jié)與基座部件40電氣隔離，并且用一個氧化物層72來鈍化它的表面。再通過凹槽肋51或隔離間隙50與包裝部件20隔離開。
圖6d表示按照本發(fā)明與基座部件40交叉的表面導體和金屬導體的例子?；考?0上與上述十字交叉鄰接的橫向壁用虛線表示，說明它們沒有與截面線交叉。
在圖3a和5中表示了帶有或是不帶有由構圖金屬膜61構成的直接導體路徑的上述十字交叉的側(cè)視圖。
按照另一種制作方法，基座材料可以是p-型的。因此，所使用的外延層也是p-型硅。在這種情況下注入和擴散施主雜質(zhì)，形成上述掩埋的導體70和上述表面導體71。
圖7a到7d，8a和8d到9表示用其他制作方法實現(xiàn)本發(fā)明的例子。
在其他制作方法中，可以在頂部包裝部件20中獲得完全或局部的分離間隙50。
在其他制作方法中，基座部件可以具有通過使用幾個不同的注入和擴散步驟構筑成的厚度，這取決于器件的具體用途和結(jié)構以及懸浮系統(tǒng)的連接位置。
圖7a和7b表示沿著圖2的A-A和B-B線方向的截面圖，用來表示另一種制作方法中的基座部件結(jié)構40，其中的分離間隙50完全都是在包裝部件20中構成的。
圖7c表示沿著圖2的A-A線方向的截面圖，用來表示另一種制作方法中的另一例基座部件結(jié)構40，其中的基座部件40具有構筑的厚度，而分離間隙50完全都是在襯底晶片30內(nèi)部構成的。
圖7d表示沿著圖2的A-A線方向的截面圖，用來表示另一種制作方法中的另一例基座部件結(jié)構40，其中的基座部件40具有構筑的厚度，而分離間隙50完全都是在頂蓋晶片20內(nèi)部構成的。
圖8a表示沿著圖2的B-B線方向的截面圖，用來表示另一種制作方法中的另一例基座部件結(jié)構，其中的分離間隙50一部分是在頂部包裝部件20內(nèi)部構成的，還有一部分是在襯底晶片30內(nèi)部構成的，其中的分離間隙50是由頂部包裝部件20內(nèi)部構成的凹槽肋51和襯底晶片30內(nèi)部由標號52表示的凹槽或包裝部件20內(nèi)部由標號53表示的凹槽當中的至少一個構成的。
圖8b表示在圖8所示基座部件結(jié)構中的壓觸點60和掩埋交叉的例子。
圖8c和8d表示在圖8a的基座結(jié)構40中沿著基座肋43和／或與基座部件40及十字交叉42交叉的導電體的例子?；考?0與十字交叉42鄰接的橫向壁用虛線表示，說明它們沒有與截面線交叉。
圖9表示沿著圖2的A-A線方向的截面圖，用來表示另一種制作方法中的基座部件結(jié)構40的另一個實施例，其中的晶片30是SOI型的，它是由一個通過掩埋的隔離氧化物薄層75與整塊硅隔離的一個單晶硅頂層74構成的。與圖4所示的分離間隙50完全在頂部硅層74中構成的例子相比，圖中所示的分離間隙50完全都是在包裝部件20內(nèi)構成的。
權利要求
1．一種微型機械裝置，包括用半導體晶片構成并且連接到由同一晶片構成的一個支撐壁上的基座部件，以及與基座部件接合的一個包裝部件；以及基座部件有一個包圍其外周邊的至少一部分的肋，這個肋從包裝部件向外延伸，并且支撐著裝置的至少一個檢測元件；以及上述基座部件是細長的，其較長的尺寸在與其連接的支撐壁大體垂直的方向上延伸。
2．按照權利要求1的裝置，其特征是支撐壁的結(jié)構可以包圍住裝置的基座部件和檢測元件。
3．按照權利要求1或2的傳感器，其特征是基座部件以斷續(xù)的方式連接在包裝部件上。
4．按照前述權利要求之一的裝置，其特征是用一或多個平面柔性鉸鏈將檢測元件連接到基座肋上。
5．按照前述權利要求之一的裝置，其特征是構成一個慣性傳感器，例如是加速度傳感器，角速度傳感器，傾斜傳感器和角加速度傳感器。
6．按照前述權利要求之一的裝置，其特征是有一個將包裝部件與檢測元件、平面鉸鏈和基座肋隔開的間隙。
7．按照權利要求6的裝置，其特征是利用在上述襯底或包裝部件或是上述二者中蝕刻出的凹槽形成上述間隙。
8．按照前述權利要求之一的裝置，其特征是在基座部件的肋上構圖的金屬膜和包裝部件的接觸面之間提供直接的電接觸。
9．按照前述權利要求之一的裝置，其特征是在基座結(jié)構中通過局部注入和擴散雜質(zhì)而形成導電體，采用內(nèi)在的p-n節(jié)將導體彼此之間隔離開并使導體與成塊的基座結(jié)構隔離開。
10．按照前述權利要求之一的裝置，其特征是通過在基座肋上淀積和構圖金屬膜來構成導電體，利用熱生長的氧化物將導體彼此之間隔離開以及使導體與成塊的基座結(jié)構隔離開。
11．按照前述權利要求之一的裝置，其特征是通過在基座結(jié)構中局部注入和擴散雜質(zhì)并且隨后外延生長而形成導電體，導體被掩埋在基座結(jié)構中，并且用內(nèi)在的p-n節(jié)將導體彼此之間隔離開及使導體與成塊的基座結(jié)構隔離開。
12．按照前述權利要求之一的裝置，其特征是通過在包裝部件上淀積和構圖金屬膜來構成導電體，利用隔離間隙將導體與基座結(jié)構隔離開。
13．一種制造如前述權利要求任一項所述微型機械裝置的方法，其特征是用下述步驟由襯底晶片在一個蝕刻阻擋層上面的頂層中構造基座、支撐壁、檢測元件和平面鉸鏈對多余的襯底材料進行濕法蝕刻至上述蝕刻阻擋層，對上述頂層進行干法蝕刻，以及將支撐壁和基座部件與包裝部件接合。
14．按照權利要求13的方法，其特征是襯底晶片是p-型的單晶硅半導體，而權利要求13的方法進一步包括通過至少一個對注入的施主雜質(zhì)構圖和至少一個擴散步驟形成上述頂層，然后生長一個n-型外延層，其中基座部件被限定在注入?yún)^(qū)域內(nèi)部，而基座肋被限定在注入?yún)^(qū)域外部；蝕刻阻擋層是在原始的p-型襯底材料和上述n-型頂層之間形成的p-n節(jié)的耗盡區(qū)；以及與電化學蝕刻阻擋技術相接合對多余的襯底材料進行各向異性的濕法蝕刻。
15．按照權利要求14的方法，其特征是利用通過在襯底晶片的整個表面上注入施主雜質(zhì)并且隨之擴散所形成的層來代替上述外延層。
16．按照權利要求13的方法，其特征是襯底晶片是n-型的單晶硅半導體，而權利要求13的方法進一步包括通過至少一個對注入的受體雜質(zhì)構圖和至少一個擴散步驟形成上述頂層，然后生長一個p-型外延層，基座部件被限定在注入?yún)^(qū)域內(nèi)部，而基座肋被限定在注入?yún)^(qū)域外部；上述蝕刻阻擋層是在原始的n-型襯底材料和上述p-型頂層之間形成的p-n節(jié)的耗盡區(qū)；以及與高硼劑量或光電蝕刻阻擋技術相接合對多余的襯底材料進行各向異性的濕法蝕刻。
17．按照權利要求16的方法，其特征是利用通過在襯底晶片的整個表面上注入受體雜質(zhì)并且隨之的擴散步驟所形成的層來代替上述外延層。
18．按照權利要求14到17之一的方法，其特征是對多余的襯底材料的上述濕法蝕刻是各向同性的，并且與電化學蝕刻阻擋技術配合著執(zhí)行。
19．按照權利要求13的方法，其特征是襯底晶片是一個SOI-型晶片，而權利要求13的方法進一步的特征在于上述頂層是SOI晶片的半導體頂層，上述蝕刻阻擋層是SOI晶片的掩埋的隔離薄層。
20．按照權利要求13到19之一的方法，其特征是包裝部件是用玻璃構成的，并且微型機械襯底晶片和包裝部件之間的接合是通過陽極接合技術實現(xiàn)的。
21．按照權利要求13到19之一的方法，其特征是包裝部件是用硅構成的，而微型機械襯底晶片和包裝部件之間的接合是通過硅與硅直接接合的技術來實現(xiàn)的。
22．按照權利要求13到19之一的方法，其特征是包裝部件是用硅構成的，而微型機械襯底晶片和包裝部件之間的接合是利用構筑在襯底晶片表面或是包裝部件表面或者雙方上的一層中間玻璃膜來實現(xiàn)的。
23．按照權利要求13到22之一的方法，其特征是在襯底晶片與包裝部件接合之前在襯底晶片中蝕刻出分離間隙。
24．按照權利要求13到22之一的方法，其特征是在支撐壁與基座部件接合之前在包裝部件中蝕刻出分離間隙。
25．按照權利要求13到22之一的方法，其特征是在襯底晶片與包裝部件彼此接合之前，在襯底晶片中局部蝕刻出分離間隙，并且在包裝部件中局部蝕刻出分離間隙。
全文摘要
微型機械傳感器的應力釋放組件的一種基座部件及其制造方法,特別是加速度傳感器,角速度傳感器,傾斜傳感器和角加速度傳感器。采用至少一個硅地震震動質(zhì)量作為傳感元件。通過至少一個裝配基座將至少一個硅地震震動質(zhì)量與硅框架接合,基座的表面接合到一個玻璃或硅制的覆蓋晶片上。
文檔編號G01C19/56GK1294303SQ00133178
公開日2001年5月9日 申請日期2000年10月27日 優(yōu)先權日1999年10月29日
發(fā)明者D·拉帕達圖, T·克維斯特羅伊, H·亞科布森 申請人:森桑諾爾有限公司