專利名稱：Mems慣性傳感器及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別地，本發(fā)明涉及MEMS慣性傳感器及其形成方法。
背景技術(shù)：
在很多運動物體的控制、檢測和導(dǎo)航系統(tǒng)中，不僅需要位移、角位移、速度、角速度信息，更需要加速度、角速度信息。慣性傳感器(包括加速度傳感器與角速度傳感器)就是一種測試加速度、角速度的儀器。從二十世紀八十年代末開始，隨著微機電系統(tǒng)(Micro-Electro-Mechanical-Syst em,MEMS)技術(shù)的發(fā)展，各種傳感器實現(xiàn)了微小型化，以MEMS技術(shù)為基礎(chǔ)的MEMS慣性傳感器由于采用MEMS加工工藝，實現(xiàn)了批量生產(chǎn)，克服了原有慣性傳感器體積大、成本高等缺點， 成為未來發(fā)展的主要方向。目前的MEMS慣性傳感器通常采用電容式慣性傳感器，所述電容式慣性傳感器一般包括探測物體運動的固定電極、物體運動導(dǎo)致與固定電極之間發(fā)生電容變化的可移動敏感元素(一般稱可動電極)、以及與固定電極和可動電極相電連接的電信號連接。在MEMS 慣性傳感器中，可移動敏感元素一般也充當質(zhì)量塊以減少整個器件體積重量，就質(zhì)量塊本身來說，質(zhì)量越大，慣性越大。現(xiàn)有技術(shù)中，Bosch，ST, Freescale, ADI等公司現(xiàn)大多用淀積的多晶硅作為制作 MEMS慣性傳感器的結(jié)構(gòu)材料(以下簡稱多晶硅方法)。所述多晶硅方法具有工藝簡便的優(yōu)點，但是其材料應(yīng)力較大，一方面會影響到器件的重復(fù)性，另一方面由于多晶硅內(nèi)部具有應(yīng)力，其厚度較小，對傳感器的尺寸造成限制，不利于制作高靈敏度的慣性傳感器，而且由于其重復(fù)性不夠好，生產(chǎn)成品率下降，造成成本上升。專利號為US6，170，332B1的美國專利公開了一種微機械加速度傳感器，其采用單一硅晶圓進行制作，通過刻蝕方法在一個晶圓中形成MEMS慣性傳感器的各個部分，但是由于刻蝕技術(shù)自身固有的缺陷-不均勻，故形成的傳感器性能比如可靠性會受到影響。而且前述美國專利中的Z軸傳感器根據(jù)豎直方向的位移所引起電容器面積變化從而引起電容量的變化來偵測Z軸加速度的大小，這樣豎直方向(Z軸)傳感器的設(shè)計受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種MEMS慣性傳感器及其形成方法，克服了現(xiàn)有技術(shù)的MEMS慣性傳感器的可靠性和重復(fù)性不好、成品率低的缺陷。為解決上述問題，本發(fā)明實施例提供了一種MEMS慣性傳感器，包括可移動敏感元素，第二襯底和第三襯底；所述可移動敏感元素采用第一襯底形成，所述第一襯底為單晶半導(dǎo)體材料，所述第一襯底包括相對的第一表面和第二表面，所述第一襯底的第一表面上形成有一層或者多層導(dǎo)電層，所述第二襯底與所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面結(jié)合，所述第三襯底與所述可移動敏感元素的一側(cè)結(jié)合，且所述第三襯底和第二襯底分別位于所述可移動敏感元素的相對兩側(cè)。 可選地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層、互連層、固定電極的支撐點、可移動敏感元素的支撐點、或者前述結(jié)構(gòu)的任意組合，所述互連層包括一層或者多層互連線。 可選地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層?？蛇x地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層和互連層，所述互連層比所述第一電屏蔽層更為靠近所述第一襯底的第一表面?？蛇x地，所述MEMS慣性傳感器還包括抗粘連結(jié)構(gòu)，所述抗粘連結(jié)構(gòu)采用所述第一襯底、或者所述一層或者多層導(dǎo)電層制作。可選地，所述MEMS慣性傳感器為加速度傳感器，所述加速度傳感器包括X軸傳感器、Y軸傳感器、Z軸傳感器或其任意組合?？蛇x地，所述MEMS慣性傳感器為轉(zhuǎn)角器，所述轉(zhuǎn)角器包括X軸轉(zhuǎn)角器、Y軸轉(zhuǎn)角器、 或Z軸轉(zhuǎn)角器或其任意組合，所述轉(zhuǎn)角器還包括探測電極和固定電極?？蛇x地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層，所述第二襯底直接或者經(jīng)過導(dǎo)電的鍵合層結(jié)合至所述第一襯底上的第一電屏蔽層上，所述第二襯底與所述第一電屏蔽層共同作為傳感器的電學(xué)屏蔽層?？蛇x地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層，所述第二襯底通過鍵合層鍵合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層表面上，所述鍵合層至少包括一層絕緣層，所述第一電屏蔽層作為傳感器的電學(xué)屏蔽層。可選地，所述第一襯底的第二表面為經(jīng)過減薄的表面，所述傳感器的可動敏感元素采用減薄后的第一襯底形成。相應(yīng)地，本發(fā)明實施例還提供一種MEMS慣性傳感器的形成方法，包括提供第一襯底，所述第一襯底為單晶的半導(dǎo)體襯底，所述第一襯底具有第一表面和與之相對的第二表面；在第一襯底的第一表面上形成一層或者多層導(dǎo)電層；提供第二襯底；將第二襯底結(jié)合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面；從所述第一襯底的第二表面?zhèn)炔捎玫谝灰r底形成可移動敏感元素；提供第三襯底；將第三襯底結(jié)合至所述可移動敏感元素的一側(cè)，所述第三襯底和第二襯底分別位于所述可移動敏感元素的相對兩側(cè)?？蛇x地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層、互連層、固定電極的支撐點、可移動敏感元素的支撐點、或者前述結(jié)構(gòu)的任意組合，所述互連層包括一層或者多層互連線。 可選地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層?？蛇x地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層和互連層，所述互連層比所述第一電屏蔽層更為靠近所述第一襯底的第一表面?？蛇x地，還包括采用所述第一襯底或者一層或者多層導(dǎo)電層制作所述MEMS慣性傳感器的抗粘連結(jié)構(gòu)步驟。可選地，所述MEMS慣性傳感器為加速度傳感器，所述加速度傳感器包括X軸傳感器、Y軸傳感器、Z軸傳感器或其任意組合?？蛇x地，所述MEMS慣性傳感器為轉(zhuǎn)角器，所述轉(zhuǎn)角器包括X軸轉(zhuǎn)角器、Y軸轉(zhuǎn)角器、Z軸轉(zhuǎn)角器或其任意組合?？蛇x地，還包括采用所述第一襯底形成所述轉(zhuǎn)角器的固定電極步驟?？蛇x地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括傳感器的第一電屏蔽層，所述將第二襯底直接或者通過鍵合層結(jié)合至第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面為將第二襯底直接或者經(jīng)過導(dǎo)電的鍵合層結(jié)合至所述第一襯底上的第一電屏蔽層上，所述第二襯底與所述第一電屏蔽層共同作為傳感器的電學(xué)屏蔽層。可選地，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括傳感器的第一電屏蔽層，所述將第二襯底直接或者通過鍵合層結(jié)合至第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面為將第二襯底經(jīng)由鍵合層鍵合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層上，所述鍵合層至少包括一層絕緣層，所述第一電屏蔽層作為傳感器的電學(xué)屏蔽層?？蛇x地，在從所述第一襯底的第二表面?zhèn)炔捎玫谝灰r底形成傳感器的可移動敏感元素步驟之前還包括從所述第一襯底的第二表面?zhèn)冗M行減薄步驟。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本技術(shù)方案具有以下優(yōu)點通過采用單晶半導(dǎo)體材料(第一襯底)制作傳感器敏感元素，從而可以制備出較厚的慣性傳感器的可移動敏感元件，即可動電極，從而可以加大質(zhì)量塊的質(zhì)量，提高MEMS慣性傳感器的靈敏度和可靠性，而且采用單晶半導(dǎo)體材料(第一襯底)制作傳感器敏感元素可以提高制作MEMS慣性傳感器的重復(fù)性以及成品率。而且，本發(fā)明實施例通過在所述第一襯底上還形成一層或者多層導(dǎo)電層，所述一層或者多層導(dǎo)電層可以用于制作MEMS慣性傳感器的電學(xué)屏蔽層、MEMS慣性傳感器的互連層、MEMS慣性傳感器的固定電極、MEMS慣性傳感器的固定電極的支撐點、MEMS慣性傳感器的可移動敏感元素的支撐點、或者包括前述結(jié)構(gòu)的任意組合，這樣，一方面降低了制作工藝的難度，增加了制作MEMS慣性傳感器的靈活性以及更易于進行布局，而且增加了與其他器件進行集成的靈活性，所述電屏蔽層與所述互連層中的屏蔽互連線電連接，從而防止所述 MEMS慣性傳感器受到外界環(huán)境的干擾。此外，本發(fā)明實施例的MEMS慣性傳感器包括抗粘連結(jié)構(gòu)，所述抗粘連結(jié)構(gòu)采用所述第一襯底、或者所述一層或者多層導(dǎo)電層制作，形成抗粘連結(jié)構(gòu)的工藝簡單。


圖1是本發(fā)明的一個實施例的X軸、Y軸的傳感器結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的一個實施例的Z軸的傳感器立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明的另一個實施例的Z軸的傳感器立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的一個實施例的轉(zhuǎn)角器的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明的一個實施例的轉(zhuǎn)角器的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明的一個實施例的形成慣性傳感器的方法的流程示意圖；圖7至圖17是本發(fā)明的一個實施例的形成本發(fā)明的慣性傳感器的方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖18至21是本發(fā)明的一個實施例的形成帶有抗粘連結(jié)構(gòu)的慣性傳感器的方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖22至M是本發(fā)明的另一個實施例的形成帶有抗粘連結(jié)構(gòu)的慣性傳感器的方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖25至觀是本發(fā)明的又一個實施例的形成帶有抗粘連結(jié)構(gòu)的慣性傳感器的方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明實施例通過采用單晶半導(dǎo)體材料(第一襯底)制作傳感器敏感元素，從而可以制備出較厚的慣性傳感器的可移動敏感元件，即可動電極，提高MEMS慣性傳感器的靈敏度和可靠性，而且采用單晶半導(dǎo)體材料(第一襯底)制作傳感器敏感元素可以提高制作 MEMS慣性傳感器的重復(fù)性以及成品率。而且，本發(fā)明實施例通過在所述第一襯底上還形成一層或者多層導(dǎo)電層，所述一層或者多層導(dǎo)電層可以用于制作MEMS慣性傳感器的電學(xué)屏蔽層、MEMS慣性傳感器的互連層、MEMS慣性傳感器的固定電極、MEMS慣性傳感器的固定電極的支撐點、MEMS慣性傳感器的可移動敏感元素的支撐點、或者包括前述結(jié)構(gòu)的任意組合，這樣，一方面降低了制作工藝的難度，增加了制作MEMS慣性傳感器的靈活性以及更易于進行布局，而且增加了與其他器件進行集成的靈活性，所述電屏蔽層與所述互連層中的屏蔽互連線電連接，從而防止所述 MEMS慣性傳感器受到外界環(huán)境的干擾。此外，本發(fā)明實施例的MEMS慣性傳感器包括抗粘連結(jié)構(gòu)，所述抗粘連結(jié)構(gòu)采用所述第一襯底、或者所述一層或者多層導(dǎo)電層制作，形成抗粘連結(jié)構(gòu)的工藝簡單。為了達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了如下了技術(shù)方案。首先，本發(fā)明實施例提供一種MEMS慣性傳感器，包括可移動敏感元素；第二襯底和第三襯底，所述可移動敏感元素位于所述第二襯底和第三襯底之間；所述可移動敏感元素采用第一襯底形成，所述第一襯底為單晶半導(dǎo)體材料，所述第一襯底包括相對的第一表面和第二表面，所述第一襯底的第一表面上形成有一層或者多層導(dǎo)電層，所述第二襯底與所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面結(jié)合，所述第三襯底與所述可移動敏感元素的與所述第二襯底相對的一側(cè)結(jié)合。其中，所述第二襯底可以直接結(jié)合或者通過鍵合層結(jié)合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面，所述第三襯底和第二襯底分別位于所述可移動敏感元素的相對兩側(cè)。本發(fā)明的MEMS慣性傳感器可以是加速度傳感器或者轉(zhuǎn)角器(又稱陀螺儀)，無論是轉(zhuǎn)角器還是加速度傳感器，均包括用于信號轉(zhuǎn)換(比如將加速度或者轉(zhuǎn)動的角速度轉(zhuǎn)換為電信號)的傳感器單元，所述傳感器單元包括可移動敏感元素(又稱可動電極)、固定電極、以及將可動電極和固定電極進行對應(yīng)引出的互連層、用于支撐可動電極、固定電極的支撐點，所述傳感器單元為所述MEMS慣性傳感器的核心結(jié)構(gòu)，本發(fā)明的MEMS慣性傳感器的可動電極的材質(zhì)為單晶半導(dǎo)體材料。通常，所述加速度傳感器包括X軸傳感器、Y軸傳感器、Z軸傳感器或其結(jié)合，圖1 給出本發(fā)明的一個實施例的加速度傳感器的X軸傳感器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，包括固定電極以及可動電極。所述固定電極包括兩個相鄰的固定電極指，分別為第一固定電極指101 和第二固定電極指102。所述可動電極包括平行排列的可動電極指，分別為第一可動電極指103和第二可動電極指104，所有可動電極指的兩端分別連接至平行的兩條可動連接臂上(未標記)。每兩個相鄰的固定電極指中間交錯排列一個可動電極指，這樣，所述第一固定電極指101與第一可動電極指103組成第一電容器，所述第二固定電極指102與第二可動電極指104組成第二電容器。當可動電極沿X軸運動的時候，所述電容器的兩個極板之間距離會發(fā)生改變，而且兩個電容器的變化情況相反，通過偵測改變的電容量，可以獲得所述加速度傳感器的沿X軸方向的加速度。所述加速度傳感器的還可以包括Y軸傳感器，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉，所述Y軸傳感器的結(jié)構(gòu)與所述X軸傳感器的結(jié)構(gòu)類似，在此不再詳述。所述加速度傳感器的還包括Z軸傳感器，通常Z軸傳感器的結(jié)構(gòu)具有兩種結(jié)構(gòu)， 具體請參照圖2和圖3，首先請參照圖2，包括固定電極和可動電極，所述固定電極包括第一固定電極201、第二固定電極202，所述可動電極包括第一可動電極203和第二可動電極 204，所述固定電極固定在基板200上。所述可動電極可以圍繞扭轉(zhuǎn)軸206進行運動，所述可動電極上還設(shè)置有加重梁(Seismic mass)，本實施例中，在所述第二可動電極204的外側(cè)設(shè)置了加重梁205，故所述可動電極相對于所述扭轉(zhuǎn)軸206為非對稱結(jié)構(gòu)。所述固定電極和可動電極構(gòu)成電容器的兩個極板，當所述加速度傳感器運動的時候，所述固定電極與所述可動電極之間的電容量會發(fā)生改變，通過偵測電容量的改變，可以獲得所述加速度傳感器沿Z軸方向的加速度信息。另一種Z軸傳感器請參照圖3，包括可動電極和固定電極，所述可動電極包括多個可動電極指301，所述多個可動電極指301的中部通過橫梁進行連接形成一體結(jié)構(gòu)并且可以上下移動，所述固定電極包括第一固定電極指302和第二固定電極指303，所述第一固定電極指302和第二固定電極指303與所述可動電極指301之間相對放置，形成兩個電容器，當所述可動電極指301上下運動時，所述可動電極指301與第一固定電極指302和第二固定電極指303之間形成的電容器的電容量發(fā)生改變，從而可以獲得Z軸方向的加速度信肩、ο上述兩種Z軸傳感器的結(jié)構(gòu)不同，其傳感原理類似，均是根據(jù)可動電極與固定電極之間形成的電容器的電容量的改變感知Z軸方向加速度信息，但是二者之間不同的是， 圖2所示的結(jié)構(gòu)是根據(jù)改變電容器的兩個極板之間的距離改變電容量，而圖3所示的結(jié)構(gòu)是根據(jù)改變電容器的兩個極板之間的面積改變電容量。圖4給出轉(zhuǎn)角器的俯視結(jié)構(gòu)示意圖，圖5給出沿圖4中AA’的剖面結(jié)構(gòu)示意圖， 所述轉(zhuǎn)角器包括可動電極、固定電極、探測電極，具體地，所述可動電極包括第一可動電極 901、第二可動電極902 ；所述固定電極包括第一固定電極903、第二固定電極904、第三固定電極905，所述第三固定電極905位于第一固定電極903和第二固定電極904之間；所述第一可動電極901位于第一固定電極903和第三固定電極905之間，所述第二可動電極902位于所述第二固定電極904與第三固定電極905之間，所述第一可動電極901與第一固定電極903和第三固定電極905之間分別形成兩個叉指電容器，所述第二可動電極902與第二固定電極904和第三固定電極905之間分別形成兩個叉指電容器，當?shù)谝还潭姌O903與第一可動電極901之間具有電位差，所述第一可動電極901會向所述第一固定電極903方向進行運動，當?shù)谌潭姌O905與第一可動電極901之間具有電位差，所述第一可動電極 901會向所述第三固定電極905方向進行運動，對于所述第二可動電極902與第二固定電極904和第三固定電極905之間具有同樣的情況，故所述第一可動電極901和第二可動電極902在交流的電信號作用下會分別向靠近第一固定電極903或者第二固定電極904方向運動、或者向靠近第三固定電極905方向運動。所述轉(zhuǎn)角器還包括第一探測電極906和第二探測電極907，所述第一探測電極906 和第二探測電極907分別與第一可動電極901和第二可動電極902之間具有交疊面積，而且所述探測電極與可動電極之間具有空腔或者介質(zhì)，具體請參照圖5，所述探測電極與可動電極之間形成電容器，當所述第一可動電極901和第二可動電極902沿X軸方向運動時候， 同時，器件具有沿Y軸的轉(zhuǎn)動時，所述第一可動電極901和第二可動電極902會產(chǎn)生沿Z軸方向的位移，所述探測電極與可動電極之間形成的電容器的電容量發(fā)生改變，從而可以感知角速度信息。前述的加速度傳感器以及轉(zhuǎn)角器的結(jié)構(gòu)僅給出固定電極和可動電極部分的結(jié)構(gòu)， 實際的加速度傳感器以及轉(zhuǎn)角器還包括其他結(jié)構(gòu)，比如包括用于形成可動電極的第一襯底，所述第一襯底為單晶半導(dǎo)體材料，所述第一襯底包括第一表面和第二表面。所述第一襯底的第二表面為經(jīng)過減薄的表面，所述MEMS慣性傳感器包括加速度傳感器和轉(zhuǎn)角器的可動動電極采用減薄后的第一襯底形成。所述MEMS慣性傳感器還可以包括第二襯底，所述第二襯底主要用于機械支撐，所述第二襯底結(jié)合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面。若所述一層或者多層導(dǎo)電層包括傳感器的第一電屏蔽層(所述第一電屏蔽層為最遠離所述第一襯底的第一表面的導(dǎo)電層)，無論所述一層或者多層導(dǎo)電層是否包括傳感器的互連層，所述第二襯底可以結(jié)合至第一襯底上的第一電屏蔽層的表面。而且，若所述第二襯底直接或者經(jīng)過導(dǎo)電的鍵合層結(jié)合至所述第一襯底上的第一電屏蔽層上，所述第二襯底與所述第一電屏蔽層共同作為傳感器的電學(xué)屏蔽層；若所述第二襯底經(jīng)由鍵合層鍵合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層上，且所述鍵合層至少包括一層絕緣層的話，所述第一電屏蔽層單獨作為傳感器的電學(xué)屏蔽層。所述MEMS慣性傳感器還可以包括第三襯底，所述第三襯底結(jié)合至所述傳感器的可動電極的一側(cè)。所述第三襯底用于將所述傳感器進行密封，同時可以包含電路。所述第一襯底的第一表面上形成有一層或者多層導(dǎo)電層，所述一層或者多層導(dǎo)電層可以為MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層、MEMS慣性傳感器的互連層、MEMS慣性傳感器的固定電極的支撐點、MEMS慣性傳感器的可動電極的支撐點、或者前述結(jié)構(gòu)的任意組合。所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層、或者既包括第一電屏蔽層又包括互連層，在所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層和互連層的情況下，所述互連層比所述第一電屏蔽層更為靠近所述第一襯底的第一表面。所述互連層包括一層或者多層互連線，所述一層或者多層互連線與所述MEMS慣性傳感器的固定電極、可動電極、探測電極(轉(zhuǎn)角器)對應(yīng)電連接。所述支撐點用于固定支撐所述傳感器所需的電極，所述支撐點通常包括電連接所述可動電極、固定電極、探測電極(轉(zhuǎn)角器)的連接臂以及用于固定所述可動電極、固定電極、探測電極的固定端。若所述一層或者多層導(dǎo)電層僅為MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層，所述MEMS慣性傳感器所需的其他結(jié)構(gòu)比如固定電極、探測電極(轉(zhuǎn)角器)、互連層、支撐點等可以在其他襯底上形成，當然也可以采用形成第一電屏蔽層的導(dǎo)電層制作固定電極、支撐點，在其他襯底上形成互連層、探測電極(轉(zhuǎn)角器)等結(jié)構(gòu)；而且，還可以采用第一襯底形成支撐點，比如可動電極的支撐點。若所述一層或者多層導(dǎo)電層為MEMS慣性傳感器的互連層，所述MEMS慣性傳感器所需的其他結(jié)構(gòu)比如固定電極、探測電極(轉(zhuǎn)角器)、支撐點等可以在其他襯底上形成，當然也可以采用形成MEMS慣性傳感器的互連層的材料來制作，甚至還可以不采用所述一層或者多層導(dǎo)電層形成，而是通過額外形成其它的一層或者多層導(dǎo)電材料層制作這些結(jié)構(gòu)； 再者，所述支撐點，比如可動電極的支撐點還可以采用第一襯底形成。若所述一層或者多層導(dǎo)電層既包括MEMS慣性傳感器的互連層又包括MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層，所述互連層要比所述第一電屏蔽層更為靠近所述第一襯底的第一表面，所述MEMS慣性傳感器所需的其他結(jié)構(gòu)比如固定電極、探測電極(轉(zhuǎn)角器)、支撐點等可以在其他襯底上形成，當然，也可以采用形成所述傳感器的互連層的一層或者多層導(dǎo)電層形成，甚至還可以不采用所述一層或者多層導(dǎo)電層形成，而是通過額外形成的其它的一層或者多層導(dǎo)電材料層形成；再者，所述支撐點，比如可動電極的支撐點還可以采用第一襯底形成。依次類推，根據(jù)實際的工藝、實際MEMS慣性傳感器的需求以及目的，基于本發(fā)明的思想還可以對所述MEMS慣性傳感器的固定電極、支撐點、互連線、探測電極(轉(zhuǎn)角器)作出其他各種設(shè)計和布局，在此特別說明，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的范圍。若所述MEMS慣性傳感器為加速度傳感器，所述傳感器包括X軸傳感器、Y軸傳感器、Z軸傳感器或其任意組合。所述X軸傳感器、Y軸傳感器的可動電極和固定電極均可采用所述第一襯底形成。若所述Z軸傳感器采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)，所述Z軸傳感器的固定電極采用所述一層或者多層導(dǎo)電層形成。優(yōu)選地，若所述一層或者多層導(dǎo)電層僅包括第一電屏蔽層，所述 Z軸傳感器的固定電極采用形成所述第一電屏蔽層的材料形成。再優(yōu)選地，若所述一層或者多層導(dǎo)電層包括互連層，無論所述一層或者多層導(dǎo)電層是否還包括第一電屏蔽層，所述Z 軸傳感器的固定電極采用形成所述互連層的材料形成，而且，再進一步地，所述Z軸傳感器的固定電極采用最靠近所述第一襯底的互連層中的導(dǎo)電材料層形成。若所述Z軸傳感器采用如圖3所示的結(jié)構(gòu)，所述Z軸傳感器的固定電極采用所述第一襯底形成。進一步優(yōu)選地，所述加速度傳感器的Z軸傳感器的固定電極或者可動電極側(cè)形成有抗粘連結(jié)構(gòu)，用于防止所述可動敏感元素與所述固定電極相接觸時造成粘連，所述抗粘連結(jié)構(gòu)可以導(dǎo)電層材料或者絕緣層材料制作，作為本發(fā)明的一個優(yōu)選實施例，采用一層或者多層導(dǎo)電層形成，或者采用第一襯底形成。不管采用如圖2所示的結(jié)構(gòu)，還是如圖3所示的結(jié)構(gòu)，優(yōu)選地，所述抗粘連結(jié)構(gòu)采用一層或者多層導(dǎo)電層形成，而且再進一步優(yōu)化地，采用最靠近所述第一襯底的導(dǎo)電層形成。若所述MEMS慣性傳感器為轉(zhuǎn)角器，所述轉(zhuǎn)角器包括X軸轉(zhuǎn)角器、Y軸轉(zhuǎn)角器、Z軸轉(zhuǎn)角器或其任意組合，所述X軸轉(zhuǎn)角器、Y軸轉(zhuǎn)角器、以及Z軸轉(zhuǎn)角器是指分別用于探測X 軸、Y軸、Z軸方向的角速度的轉(zhuǎn)角器。所述轉(zhuǎn)角器還包括探測電極和固定電極，作為一個實施例，所述X軸轉(zhuǎn)角器、Y軸轉(zhuǎn)角器的固定電極采用所述第一襯底形成，所述X軸轉(zhuǎn)角器、Y 軸轉(zhuǎn)角器的探測電極采用所述一層或者多層導(dǎo)電層形成，所述Z軸轉(zhuǎn)角器的固定電極和探測電極均采用第一襯底形成。
優(yōu)選地，若所述一層或者多層導(dǎo)電層為所述轉(zhuǎn)角器的互連層，可以采用形成所述互連層的材料形成X軸轉(zhuǎn)角器或者Y軸轉(zhuǎn)角器的探測電極。優(yōu)選地，若所述一層或者多層導(dǎo)電層僅包括第一電屏蔽層，可以采用形成所述第一電屏蔽層的材料形成X軸轉(zhuǎn)角器或者Y軸轉(zhuǎn)角器的探測電極。采用所述第一襯底形成所述轉(zhuǎn)角器的固定電極，由于固定電極可以形成的比較厚，這樣在使用中拉伸的距離比較大，驅(qū)動的速度比較大，從而探測靈敏度比較高。進一步優(yōu)化地，所述轉(zhuǎn)角器的X軸轉(zhuǎn)角器或者Y軸轉(zhuǎn)角器的固定電極或者可動電極側(cè)形成有抗粘連結(jié)構(gòu)，由于X軸轉(zhuǎn)角器或者Y軸轉(zhuǎn)角器的可動電極和固定電極均采用所述第一襯底形成，所述抗粘連結(jié)構(gòu)可以采用所述第一襯底、或者所述一層或者多層導(dǎo)電層制作。本發(fā)明通過在第一襯底上形成一層或者多層導(dǎo)電層，可以靈活地形成各類MEMS 慣性傳感器，而且由于采用所述第一襯底形成所述傳感器的可動電極，還可以克服現(xiàn)有技術(shù)的采用多晶硅層形成MEMS慣性傳感器所帶來的不足，比如現(xiàn)有技術(shù)的由于多晶硅應(yīng)力導(dǎo)致厚度受到限制的缺陷。同樣，對于轉(zhuǎn)角器來說，由于采用單晶的半導(dǎo)體襯底制備可動電極，形成的可動電極的厚度和質(zhì)量較大，這樣也可以靈敏地探測角速度。盡管現(xiàn)有技術(shù)也公開采用單晶硅來制作MEMS慣性傳感器，但是如前所述，由于其 MEMS慣性傳感器的各個部分均采用刻蝕的方法形成，由于刻蝕方法的自身的不均勻性，形成的可移動敏感元件結(jié)構(gòu)不均勻，影響器件性能，比如可靠性。本發(fā)明還提供一種形成MEMS慣性傳感器的方法的實施例，具體通過如下步驟實現(xiàn)，請參照圖6，包括執(zhí)行步驟S101，提供第一襯底，所述第一襯底為單晶的半導(dǎo)體襯底， 所述第一襯底具有第一表面和與之相對的第二表面；執(zhí)行步驟S103，在第一襯底的第一表面上形成一層或者多層導(dǎo)電層；執(zhí)行步驟S105，提供第二襯底；執(zhí)行步驟S107，將第二襯底直接或者通過鍵合層結(jié)合至第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面；執(zhí)行步驟S109，從所述第一襯底的第二表面?zhèn)炔捎玫谝灰r底形成傳感器的可動電極；執(zhí)行步驟S111，提供第三襯底；執(zhí)行步驟S113，將第三襯底結(jié)合至所述可動電極的與所述第二襯底相對的一側(cè)。 下面結(jié)合說明書附圖7 17，詳細說明形成本發(fā)明的慣性傳感器的方法。如前所述，本發(fā)明的第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層可以包括互連層、第一電屏蔽層、固定電極的支撐點、可動電極的支撐點、或者以及前述這些結(jié)構(gòu)的任意組合，因此本發(fā)明MEMS慣性傳感器的結(jié)構(gòu)也是多樣的，形成這些MEMS慣性傳感器的方法也是多樣的， 下文給出的形成本發(fā)明的MEMS慣性傳感器的方法實施例中以第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層既包括互連層、固定電極的支撐點、又包括第一電屏蔽層為例加以說明，若第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層還可以為其他結(jié)構(gòu)或者包括其他結(jié)構(gòu)，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以基于此實施例以及本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識進行類推，在此特別強調(diào)，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護范圍。首先請參照圖7，提供第一襯底401，所述第一襯底401包括第一表面和與之相對
的第二表面。所述第一襯底401可以為單晶的半導(dǎo)體材料，比如所述第一襯底401可以為單晶硅、單晶鍺硅等單晶的半導(dǎo)體材料。作為本發(fā)明的一個實施例，所述第一襯底401為單晶娃。在第一襯底401的第一表面形成互連層，具體包括在所述第一襯底401的第一表面上形成第一絕緣層402，刻蝕所述第一絕緣層402，在所述第一絕緣層402內(nèi)形成第一開口，所述第一開口暴露出所述第一襯底401。所述第一絕緣層402可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等介質(zhì)材料，作為一個實施例，所述第一絕緣層402為氧化硅。在所述第一絕緣層402上形成第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層填充滿所述第一開口，刻蝕所述第一導(dǎo)電層，形成第一互連線層403，所述第一互連線層403具體包括分立的作為不同用途的互連線，分別用于將不同的信號引出。本實施例中，所述第一互連線層403 包括用于將傳感器敏感元素的固定電極引出的固定電極互連線403a、第一互連線40北、 第二互連線403c、第一屏蔽互連線403d、第二屏蔽互連線40 ,第一屏蔽互連線403d、第二屏蔽互連線40 用于將傳感器中的對應(yīng)電極與電學(xué)屏蔽層進行電連接。本實施例中，還包括形成固定電極的支撐點403f，所述支撐點403f還具有電連接的作用，與所述固定電極互連線403a電連接。作為一個實施例，所述固定電極的支撐點 403f與所述互連層采用形成所述互連層的第一導(dǎo)電層材料形成。所述第一導(dǎo)電層可以為采用摻雜多晶硅或者其他導(dǎo)電材料，作為本發(fā)明的一個實施例，所述第一導(dǎo)電層為多晶硅。若所述第一導(dǎo)電層為多晶硅，還包括對所述第一導(dǎo)電層進行摻雜的步驟。通常形成MEMS慣性傳感器還包括形成用于將可動電極引出的可動電極互連線、 可動電極支撐點，為了簡化示圖，本實施例中沒有示出，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何形成，在此特意說明，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護范圍。接著，在所述第一互連線層403上形成第二絕緣層404，所述第二絕緣層404填充滿所述分立的互連線之間的間隙。所述第二絕緣層404可以采用氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等介質(zhì)材料，作為本發(fā)明一個實施例，所述第二絕緣層404與第一絕緣層402相同，均為氧化硅。然后要對所述第二絕緣層404進行刻蝕，形成開口(未圖示)，以便與后續(xù)形成的材料層進行電連接。在實際MEMS慣性傳感器中，所述互連層可能包括多層，多層的互連層之間具有絕緣層進行隔離，本實施例中均以一層為例加以說明。而且，在本實施例中，形成傳感器的互連層的同時，采用形成所述互連層的材料形成傳感器所需的其他結(jié)構(gòu)，比如固定電極的支撐點、可動電極的支撐點(未圖示)，進一步減少了工藝步驟。參考圖8，在所述第二絕緣層404上形成第二導(dǎo)電層405，所述第二導(dǎo)電層405用于制作第一電屏蔽層，所述第一電屏蔽層作為電學(xué)屏蔽層，用于接入電屏蔽信號，所述電屏蔽信號可以是接地信號、直流驅(qū)動信號、或者其他驅(qū)動信號，本發(fā)明的電學(xué)屏蔽層具有制作簡便，設(shè)計靈活等優(yōu)點。由于在所述第二絕緣層404中形成有開口，所述第二導(dǎo)電層405填充滿開口，與第一屏蔽互連線403d、第二屏蔽互連線40 對應(yīng)電連接。所述第二導(dǎo)電層405可以采用摻雜的多晶硅或者導(dǎo)電材料，作為本發(fā)明的一個實施例，所述第二導(dǎo)電層405采用多晶硅，故還包括對所述多晶硅進行摻雜的步驟，在此不再詳述。形成第二導(dǎo)電層405之后，還可以在所述第二導(dǎo)電層405上形成第三絕緣層(未圖示)，所述第三絕緣層用于在后續(xù)與第二襯底鍵合過程中作為鍵合層，通常所述第三絕緣層采用氧化硅。請參照圖9，提供第二襯底501，所述第二襯底501主要作為所述傳感器的機械支撐。所述第二襯底501可以為單晶的半導(dǎo)體材料，比如所述第二襯底501可以為單晶硅、單晶鍺、或者單晶鍺硅，當然，所述第二襯底501也可以為其他材料，作為本發(fā)明的一個實施例，所述第二襯底501為單晶硅。還可以在所述第二襯底501上形成第四絕緣層(未圖示)，所述第四絕緣層用于后續(xù)于第一襯底鍵合過程中作為鍵合層，增加二者結(jié)合力，所述第四絕緣層優(yōu)選氧化硅，所述第四絕緣層和前述的第三絕緣層僅形成一層就可以，當然也可以都形成，甚至都不形成；而且，所述第一襯底和第二襯底501之間的鍵合層還可以為導(dǎo)電材料，比如采用多晶硅，在此特意說明，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護范圍。接著，請參照圖10，將第二襯底501鍵合至第一襯底401上的互連層和第一電屏蔽層的表面，將所述第一襯底401和第二襯底501合成為微機電(MEMQ晶圓，所述將第二襯底501與第一襯底401進行鍵合技術(shù)為本領(lǐng)域公知技術(shù)，在此不再詳述。若第二襯底501直接或者通過導(dǎo)電的鍵合層結(jié)合至第一襯底401上的第一電屏蔽層上，即二者之間沒有其他材料層或者二者之間僅存在導(dǎo)電的鍵合層，所述第一電屏蔽層和所述第二襯底501將共同作為所述傳感器的電學(xué)屏蔽層；若第二襯底501經(jīng)由鍵合層結(jié)合至第一襯底401上的第一電屏蔽層上，所述鍵合層包含至少一層電學(xué)絕緣層，比如所述第二襯底501上形成有第四絕緣層或者第一電屏蔽層上形成有第三絕緣層，所述第一電屏蔽層單獨作為所述傳感器的電學(xué)屏蔽層，在此特意說明。同時需要說明的是，在將第二襯底501與第一襯底401結(jié)合之前，需要對兩個結(jié)合面進行拋光，比如對所述第一襯底401上的第一電屏蔽層或者第三絕緣層(若所述第一電屏蔽層上形成有第三絕緣層)進行拋光，若第二襯底501上形成有第四絕緣層，也可能對第四絕緣層進行拋光，然后進行鍵合。然后，沿所述第一襯底401的未形成互連層的第二表面進行減薄，減薄至厚度為 5 μ m至100 μ m，經(jīng)過減薄步驟后，形成第一襯底401，。然后要采用減薄后的第一襯底401， 形成本發(fā)明的MEMS慣性傳感器的可動電極。參照圖11，在所述第一襯底401’的第二表面上形成電連接層。所述電連接層用于制作后續(xù)將第三襯底結(jié)合至所述第一襯底上粘合墊或者用于制作后續(xù)與外圍電路進行焊接的焊墊或者二者皆制作。這里需要注意的是，所述電連接層根據(jù)后續(xù)對形成的傳感器密封方法進行選擇， 若后續(xù)采用粘合玻璃法進行密封，需要形成焊墊；若后續(xù)采用金屬合金進行密封，需要形成粘合墊；而且，形成的粘合墊與焊墊的位置也不同，具體請參見后文描述。無論用于制作粘合墊還是用于制作焊墊或者兩者皆有，所述電連接層均采用導(dǎo)電材料制作，比如可以為金屬、合金或者其他導(dǎo)電材料，進一步地，可以為金屬Al、金屬Cu、或其它導(dǎo)電粘合材料。然后對所述電連接層進行刻蝕，去除與所述第三襯底粘合區(qū)域或者與外圍電路焊接的焊墊的區(qū)域(具體請參見后文區(qū)分)之外的粘合層，暴露出部分第一襯底401’的表面， 形成電連結(jié)構(gòu)601，所述電連結(jié)構(gòu)601可以為粘合墊或者焊墊。在所述電連結(jié)構(gòu)601上以及暴露出的第一襯底401，上形成第一掩膜層602，所述第一掩膜層602可以采用光刻膠、氧化硅、氮化硅等，所述第一掩膜層602用作后續(xù)刻蝕第一襯底40’過程中的掩膜。請參照圖12，對所述第一掩膜層602進行圖形化，將待轉(zhuǎn)移的圖形轉(zhuǎn)移至所述第一掩膜層602中。接著，以圖形化后的第一掩膜層602為掩膜刻蝕第一襯底40’，直至暴露出第一絕緣層402。經(jīng)過此步驟，形成MEMS慣性傳感器的初步結(jié)構(gòu)。具體形成了固定電極406和可動電極407，所述固定電極406與所述固定電極互連線403a電連接，所述可動電極407與可動電極互連線電連接(未示出)。同時，經(jīng)過刻蝕第一襯底40’，還形成了第一傳感器結(jié)構(gòu)408、第二傳感器結(jié)構(gòu) 409、第一密封傳感器結(jié)構(gòu)410和第二密封傳感器結(jié)構(gòu)411，所述第一密封傳感器結(jié)構(gòu)410和第二密封傳感器結(jié)構(gòu)411分別與第一屏蔽互連線403d、第二屏蔽互連線40 對應(yīng)電連接， 而且用于在后續(xù)封裝過程中對形成的可動電極和固定電極進行密封。所述固定電極406和可動電極407構(gòu)成電容器的兩個極板。請參照圖13，去除部分第一絕緣層402，所述可動電極407下的第一絕緣層402被完全去除，釋放可動電極407，形成可移動的可動電極407，從而實現(xiàn)傳感器敏感元素結(jié)構(gòu)的釋放。所述可動電極407發(fā)生移動時候，所述可動電極407與所述固定電極406之間的距離發(fā)生改變。在去除所述部分第一絕緣層402過程中，同時余留的第一掩膜層602被去除。去除所述部分第一絕緣層402需要根據(jù)材料進行選擇刻蝕劑，作為本發(fā)明的一個實施例，所述第一絕緣層402為氧化硅，去除所述第一絕緣層402的刻蝕劑可以選擇氫氟酸。通過控制刻蝕時間，可以控制所述第一傳感器結(jié)構(gòu)408、第二傳感器結(jié)構(gòu)409、第一密封傳感器結(jié)構(gòu)410和第二密封傳感器結(jié)構(gòu)411之下的保留的第一絕緣層402的量。經(jīng)過上述工藝，形成了本發(fā)明實施例的傳感器，后續(xù)需要在所述傳感器上將所述傳感器進行密封，所述對第三襯底進行密封包括兩種方式，包括粘合玻璃密封方法和金屬合金密封方法，首先請參照圖14，包括提供第三襯底10，所述第三襯底10可以為硅，所述第三襯底10中形成有密封腔 11，所述密封腔11位置與所述傳感器位置相對應(yīng)，用于容納所述MEMS慣性傳感器的可動電極和固定電極。所述第三襯底10包括結(jié)合區(qū)域，所述結(jié)合區(qū)域后續(xù)將與所述第一襯底的第二表面進行結(jié)合并將形成的MEMS慣性傳感器的可動電極和固定電極進行密封?？蛇x地，可以在所述密封腔11的外圍的第三襯底10上形成有第五絕緣層12，所述第五絕緣層12可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等。作為一個實施例，所述第五絕緣層12 為氧化硅。請參照圖15，提供粘合玻璃13，將所述粘合玻璃13粘合至所述第三襯底10上的對應(yīng)結(jié)合區(qū)域，將具有粘合玻璃13的第三襯底結(jié)合至采用所述第一襯底形成的可動電極的一側(cè)，而且所述第三襯底的位置與所述第二襯底位置相對，然后去除部分第三襯底10，露出所述電連接結(jié)構(gòu)601，形成第三襯底10’，即二者結(jié)合區(qū)域與所述電連接結(jié)構(gòu)不交疊，此處所述電連接結(jié)構(gòu)為焊墊，后續(xù)還需要將外界的信號處理電路與所述焊墊進行電連接。此處的第三襯底10中可以不具有任何電連接的結(jié)構(gòu)，即可以為空白的硅片，當然所述第三襯底10也可以采用其它絕緣材料。若第三襯底10中沒有任何電連接的結(jié)構(gòu)，那么傳感器所需的互連層、支撐點、固定電極、電學(xué)屏蔽層需要形成在所述第一襯底上，在此特意說明，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何根據(jù)封裝方法進行合理布局。下面對金屬合金密封法進行描述，請參照圖16，提供第三襯底20，所述第三襯底 20為硅，所述第三襯底20中可以形成有CMOS電路(未示出)、引線、或焊墊及其結(jié)合，甚至所述第三襯底20內(nèi)也可以不具有其他電學(xué)結(jié)構(gòu)。請參照圖17，將所述第三襯底20與采用所述第一襯底形成的可動電極一側(cè)進行結(jié)合，而且所述第三襯底的位置與所述第二襯底位置相對，位于第一襯底的第二表面上的部分的所述電連接結(jié)構(gòu)601在此處充當粘合層，即位于粘合區(qū)域，所述粘合層與所述第三襯底20上的相應(yīng)結(jié)構(gòu)對應(yīng)電連接。當然位于第一襯底的第二表面上的其它部分的所述電連接結(jié)構(gòu)601還可以充當引出的電極。若采用金屬合金密封法進行密封，所述MEMS慣性傳感器所需的固定電極、互連層、支撐點、探測電極(轉(zhuǎn)角器)可以形成在所述第一襯底或者第三襯底上，在此特意說明， 本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何根據(jù)封裝方法進行合理布局，在此強調(diào)，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護范圍。上述的形成MEMS慣性傳感器的方法選取了比較有典型意義的固定電極、可動電極、第一密封傳感器結(jié)構(gòu)、第二密封傳感器結(jié)構(gòu)以及其對應(yīng)的互連層、支撐點的形成方法進行了詳細說明；同時，上述實施例中還給出了第一互連線、第二互連線、第一傳感器結(jié)構(gòu)、第二傳感器結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)用于表示傳感器中還可能應(yīng)用到的其它結(jié)構(gòu)。在此實施例中給出用于向本領(lǐng)域技術(shù)人員顯示，采用本發(fā)明的制備傳感器的方法不但可以形成懸浮在空腔內(nèi)的可動電極、通過支撐點固定在固定電極互連線上的固定電極、以及固定在所述第一屏蔽電極和第二屏蔽電極上的第一密封傳感器結(jié)構(gòu)和第二密封傳感器結(jié)構(gòu)；采用本發(fā)明的方法還可以形成通過第一絕緣層固定在所述互連層上方的第一傳感器結(jié)構(gòu)和第二傳感器結(jié)構(gòu)， 即采用本發(fā)明的方法可以形成所述加速度傳感器所需要的所有結(jié)構(gòu)。在此特別加以說明， 不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護范圍。同時，在上述實施例中，以加速度傳感器的X軸傳感器為例加以詳細說明，對于加速度傳感器的Y軸傳感器，其形成方法基本類似，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何形成，對于加速傳感器的Z軸傳感器，其無論采用如圖2還是如圖3所示的Z軸傳感器結(jié)構(gòu)，其制作方法類似于所述X軸傳感器的制作方法，區(qū)別在于布局、或者設(shè)計不同， 故關(guān)于加速度傳感器的Z軸傳感器的形成方法不再詳述，基于本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識以及本發(fā)明的實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何變更、修改或者增補。再者，對于轉(zhuǎn)角器，從結(jié)構(gòu)上來說，其用于測試每個方向的轉(zhuǎn)角器(即X軸轉(zhuǎn)角器、 Y軸轉(zhuǎn)角器、Z轉(zhuǎn)角器)結(jié)構(gòu)類似于加速傳感器的三個方向的傳感器(即X軸傳感器、Y軸傳感器、Z傳感器)的綜合體，若采用本發(fā)明的方法可以形成加速度傳感器的每個方向的傳感器，采用本發(fā)明的方法也可以形成各個方向的轉(zhuǎn)角器結(jié)構(gòu)，區(qū)別僅在于布局、或者設(shè)計的不同，故關(guān)于轉(zhuǎn)角器的形成方法不再詳述，基于本領(lǐng)域的普通技術(shù)知識以及本發(fā)明的實施例， 本領(lǐng)域技術(shù)人員知曉如何變更、修改或者增補。本發(fā)明還提供了另一種慣性傳感器的形成方法，本實施例中的所述慣性傳感器中形成有抗粘連結(jié)構(gòu)，用于防止所述可動電極與其它相接觸而產(chǎn)生粘連，從而損傷器件。在此以Z軸加速度傳感器為例加以介紹，具體請參照圖18至圖21。首先請參照圖18，提供第一襯底701，所述第一襯底701包括第一表面和與之相對
的第二表面。所述第一襯底701可以為單晶的半導(dǎo)體材料。作為本發(fā)明的一個實施例，所述第一襯底701為單晶硅。在所述第一襯底701的第一表面上形成第一絕緣層702，刻蝕所述第一絕緣層 702，在所述第一絕緣層702內(nèi)形成不同的第一開口 703和第二開口 704和第三開口 705，其中第一開口 703用于填充導(dǎo)電材料從而形成固定電極。所述第二開口 704用于填充導(dǎo)電材料從而在后續(xù)形成抗粘連結(jié)構(gòu)。所述第一絕緣層702可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅等介質(zhì)材料，作為一個實施例，所述第一絕緣層702為氧化硅。參照圖19，在所述第一絕緣層702上形成第一導(dǎo)電層，所述第一導(dǎo)電層填充滿所述第一開口 703、第二開口 704和第三開口 705，刻蝕所述第一導(dǎo)電層，形成扭轉(zhuǎn)軸互連線 703a、固定電極70北，抗粘連結(jié)構(gòu)互連線703c、第一互連線703d、第一屏蔽互連線7(X3e、和第二屏蔽互連線703f。參照圖20，在第一導(dǎo)電層上形成第二絕緣層706，接著在第二絕緣層中形成開口， 在第二絕緣層上形成第二導(dǎo)電層707，作為電學(xué)屏蔽層，所述第二導(dǎo)電層707與第一屏蔽互連線70 和第二屏蔽互連線703f對應(yīng)電連接。然后請參照附圖9 12的相應(yīng)工藝，經(jīng)過這些工藝，形成本發(fā)明另一個實施例的具有抗粘連結(jié)構(gòu)的傳感器的可動電極，形成的結(jié)構(gòu)請參照圖21，具體包括扭轉(zhuǎn)軸708、可動電極709、第一傳感器結(jié)構(gòu)710、第二傳感器結(jié)構(gòu)711、密封結(jié)構(gòu)712、第三傳感器結(jié)構(gòu)713。 所述扭轉(zhuǎn)軸708與所述扭轉(zhuǎn)軸互連線703a電連接，所述可動電極709與可動電極互連線電連接(未示出)，密封結(jié)構(gòu)712分別與所述第一屏蔽結(jié)構(gòu)、第二屏蔽結(jié)構(gòu)電連接，第一傳感器結(jié)構(gòu)710、第二傳感器結(jié)構(gòu)711、第三傳感器結(jié)構(gòu)713分別代表形成的Z軸傳感器所需要的其他結(jié)構(gòu)。在面對著可動電極709的下方的固定電極70 上和抗粘連結(jié)構(gòu)互連線703c上形成有抗粘連結(jié)構(gòu)。形成了本發(fā)明實施例的帶有抗粘連結(jié)構(gòu)的MEMS慣性傳感器。本發(fā)明還提供另一種帶有抗粘連結(jié)構(gòu)的MEMS慣性傳感器的形成方法實施例，具體請參照圖22至圖M。首先請參照圖22提供第一襯底801，所述第一襯底801包括第一表面和與之相對
的第二表面。在所述第一襯底801的第一表面上形成第一準絕緣層802，刻蝕所述第一準絕緣層802，在所述第一準絕緣層802內(nèi)形成第一開口 803，所述第一開口 803用于在后續(xù)形成抗粘連結(jié)構(gòu)。具體形成所述第一準絕緣層802的方法可以采用淀積的方式形成。作為本發(fā)明的一個實施例，所述第一準絕緣層802采用熱氧化形成。需要特別說明的是，所述第一準絕緣層802的厚度并未達到預(yù)定的作為互連層隔離層的厚度，本實施例中的第一準絕緣層802 的厚度僅僅是相當于抗粘連結(jié)構(gòu)的厚度。故此處第一開口 803的深度相當于第一準絕緣層 802的厚度，即所述第一開口 803暴露出所述第一襯底801。
請參照圖23，進行淀積，第一準絕緣層802厚度逐漸增大，形成第一目標絕緣層 804，通過控制淀積的時間、條件從而控制形成的第一目標絕緣層804的厚度為預(yù)期的厚度。由于第一準絕緣層中具有第一開口，經(jīng)過淀積，第一開口位置仍然比其他位置相對要低，形成第一開口 803’。所述第一開口 803’用于填充導(dǎo)電層形成抗粘連結(jié)構(gòu)。然后，請參照圖24，在所述第一目標絕緣層804中分別形成第二開口 805、第三開口 806和第四開口 807，所述第二開口 805用于填充導(dǎo)電材料形成扭轉(zhuǎn)軸互連線，所述第三開口 806和第四開口 807用于填充導(dǎo)電材料形成屏蔽互連線。然后請參照前述的對圖19 21的相關(guān)描述，從而可以形成本發(fā)明另一個實施例的帶有抗粘連結(jié)構(gòu)的MEMS慣性傳感器。在上述實施例中，所述Z軸傳感器的固定電極采用所述第一半導(dǎo)體襯底的第一表面上的一層或者多層導(dǎo)電層形成，而且優(yōu)化地，采用最靠近所述第一襯底的導(dǎo)電層形成所述Z軸傳感器固定電極和抗粘連結(jié)構(gòu)。本發(fā)明還提供又一種帶有抗粘連結(jié)構(gòu)的MEMS慣性傳感器的形成方法實施例，請參照圖25至觀。首先請參照圖25，提供第一襯底901，在所述第一襯底901上形成第一掩膜層902， 所述第一掩膜層902的位置與后續(xù)形成抗粘連結(jié)構(gòu)的位置相對應(yīng)。請參照圖26，以所述第一掩膜層902為掩膜，對所述第一襯底901進行刻蝕，形成第一襯底901，，從而在覆蓋有第一掩膜層902位置形成抗粘連結(jié)構(gòu)903。然后，請參照圖27，在所述第一襯底901’上形成互連層和電學(xué)屏蔽層，具體請參照前述圖19和圖20的相關(guān)工藝，在此不再詳述。接著，下面要進行形成可動電極步驟，形成了采用第一襯底制作的具有抗粘連結(jié)構(gòu)的可動電極，具體請參照圖觀，形成了扭轉(zhuǎn)軸904、可動電極905、第一傳感器結(jié)構(gòu)906、第二傳感器結(jié)構(gòu)907、密封結(jié)構(gòu)908、第三傳感器結(jié)構(gòu)909。密封結(jié)構(gòu)908分別與第一屏蔽結(jié)構(gòu)、第二屏蔽結(jié)構(gòu)電連接，第一傳感器結(jié)構(gòu)906、第二傳感器結(jié)構(gòu)907和第三傳感器結(jié)構(gòu)909 分別代表形成的Z軸傳感器所需要的其他結(jié)構(gòu)。在面對著固定電極903a以及抗粘連結(jié)構(gòu)互連線90 的可動電極905上形成有抗粘連結(jié)構(gòu)。從而形成本發(fā)明又一實施例的在可動電極上帶有抗粘連結(jié)構(gòu)的MEMS慣性傳感器。對于轉(zhuǎn)角器來說，還可以在所述轉(zhuǎn)角器上設(shè)置抗粘連結(jié)構(gòu)，如前所述，由于從結(jié)構(gòu)上說，其用于測試每個方向的轉(zhuǎn)角器(即X軸轉(zhuǎn)角器、Y軸轉(zhuǎn)角器、Z轉(zhuǎn)角器)結(jié)構(gòu)類似于加速傳感器的三個方向的傳感器(即X軸傳感器、Y軸傳感器、Z傳感器)的綜合體，故在轉(zhuǎn)角器上設(shè)置抗粘連結(jié)構(gòu)的方法類似于在所述加速度傳感器上設(shè)置抗粘連結(jié)構(gòu)的方法，關(guān)于轉(zhuǎn)角器上設(shè)置抗粘連結(jié)構(gòu)的方法在此不再詳述，本領(lǐng)域技術(shù)人員基于前述的技術(shù)方案知曉如何變通形成。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定權(quán)利要求，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種MEMS慣性傳感器，包括 可移動敏感元素；第二襯底和第三襯底； 其特征在于，所述可移動敏感元素采用第一襯底形成，所述第一襯底為單晶半導(dǎo)體材料，所述第一襯底包括相對的第一表面和第二表面，所述第一襯底的第一表面上形成有一層或者多層導(dǎo)電層，所述第二襯底與所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面結(jié)合，所述第三襯底與所述可移動敏感元素的一側(cè)結(jié)合，且所述第三襯底和第二襯底分別位于所述可移動敏感元素的相對兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括 MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層、互連層、固定電極的支撐點、可移動敏感元素的支撐點、 或者前述結(jié)構(gòu)的任意組合，所述互連層包括一層或者多層互連線。
3.如權(quán)利要求2所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層。
4.如權(quán)利要求2所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層和互連層，所述互連層比所述第一電屏蔽層更為靠近所述第一襯底的第一表
5.如權(quán)利要求2所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，還包括抗粘連結(jié)構(gòu)，所述抗粘連結(jié)構(gòu)采用所述第一襯底、或者所述一層或者多層導(dǎo)電層制作。
6.如權(quán)利要求2所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，所述MEMS慣性傳感器為加速度傳感器，所述加速度傳感器包括X軸傳感器、Y軸傳感器、Z軸傳感器或其任意組合。
7.如權(quán)利要求2所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，所述MEMS慣性傳感器為轉(zhuǎn)角器， 所述轉(zhuǎn)角器包括X軸轉(zhuǎn)角器、Y軸轉(zhuǎn)角器、或Z軸轉(zhuǎn)角器或其任意組合，所述轉(zhuǎn)角器還包括探測電極和固定電極。
8.如權(quán)利要求2所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括 MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層，所述第二襯底直接或者經(jīng)過導(dǎo)電的鍵合層結(jié)合至所述第一襯底上的第一電屏蔽層上，所述第二襯底與所述第一電屏蔽層共同作為傳感器的電學(xué)屏蔽層。
9.如權(quán)利要求2所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括 MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層，所述第二襯底經(jīng)由鍵合層鍵合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層表面上，所述鍵合層至少包括一層絕緣層，所述第一電屏蔽層作為傳感器的電學(xué)屏蔽層。
10.如權(quán)利要求1所述慣性傳感器，其特征在于，所述第一襯底的第二表面為經(jīng)過減薄的表面，所述傳感器的可動敏感元素采用減薄后的第一襯底形成。
11.一種MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，包括提供第一襯底，所述第一襯底為單晶的半導(dǎo)體襯底，所述第一襯底具有第一表面和與之相對的第二表面；在第一襯底的第一表面上形成一層或者多層導(dǎo)電層；提供第二襯底；將第二襯底結(jié)合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面；從所述第一襯底的第二表面?zhèn)炔捎玫谝灰r底形成可移動敏感元素；提供第三襯底；將第三襯底結(jié)合至所述可移動敏感元素的一側(cè)，所述第三襯底與所述第二襯底分別位于所述可移動敏感元素相對兩側(cè)。
12.如權(quán)利要求11的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括MEMS慣性傳感器的第一電屏蔽層、互連層、固定電極的支撐點、可移動敏感元素的支撐點、或者前述結(jié)構(gòu)的任意組合，所述互連層包括一層或者多層互連線。
13.如權(quán)利要求12所述MEMS慣性傳感器，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層。
14.如權(quán)利要求12的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括第一電屏蔽層和互連層，所述互連層比所述第一電屏蔽層更為靠近所述第一襯底的第一表面。
15.如權(quán)利要求12的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，還包括采用所述第一襯底或者一層或者多層導(dǎo)電層制作所述MEMS慣性傳感器的抗粘連結(jié)構(gòu)步驟。
16.如權(quán)利要求12的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，所述MEMS慣性傳感器為加速度傳感器，所述加速度傳感器包括X軸傳感器、Y軸傳感器、Z軸傳感器或其任意組合。
17.如權(quán)利要求12的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，所述MEMS慣性傳感器為轉(zhuǎn)角器，所述轉(zhuǎn)角器包括X軸轉(zhuǎn)角器、Y軸轉(zhuǎn)角器、Z軸轉(zhuǎn)角器或其任意組合。
18.如權(quán)利要求17的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，還包括采用所述第一襯底形成所述轉(zhuǎn)角器的固定電極步驟。
19.如權(quán)利要求12的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括傳感器的第一電屏蔽層，所述將第二襯底直接或者通過鍵合層結(jié)合至第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面為將第二襯底直接或者經(jīng)過導(dǎo)電的鍵合層結(jié)合至所述第一襯底上的第一電屏蔽層上，所述第二襯底與所述第一電屏蔽層共同作為傳感器的電學(xué)屏蔽層。
20.如權(quán)利要求12的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，所述一層或者多層導(dǎo)電層包括傳感器的第一電屏蔽層，所述將第二襯底結(jié)合至第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面為將第二襯底通過鍵合層鍵合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層上， 所述鍵合層至少包括一層絕緣層，所述第一電屏蔽層作為傳感器的電學(xué)屏蔽層。
21.如權(quán)利要求11的所述MEMS慣性傳感器的形成方法，其特征在于，在從所述第一襯底的第二表面?zhèn)炔捎玫谝灰r底形成傳感器的可移動敏感元素步驟之前還包括從所述第一襯底的第二表面?zhèn)冗M行減薄步驟。
全文摘要
一種MEMS慣性傳感器及其形成方法，其中所述MEMS慣性傳感器包括可移動敏感元素；第二襯底和第三襯底；所述可移動敏感元素采用第一襯底形成，所述第一襯底為單晶半導(dǎo)體材料，所述第一襯底包括相對的第一表面和第二表面，所述第一襯底的第一表面上形成有一層或者多層導(dǎo)電層，所述第二襯底結(jié)合至所述第一襯底上的一層或者多層導(dǎo)電層的表面，所述第三襯底結(jié)合至所述可移動敏感元素的一側(cè)，所述第三襯底和第二襯底分別位于所述可移動敏感元素的相對兩側(cè)。本發(fā)明通過采用單晶半導(dǎo)體材料制作傳感器敏感元素，從而制成較厚的慣性傳感器的可移動敏感元件，可以加大質(zhì)量塊的質(zhì)量，提高所述慣性傳感器的靈敏度。
文檔編號B81C1/00GK102156203SQ20111006157
公開日2011年8月17日 申請日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者柳連俊 申請人:邁爾森電子(天津)有限公司