間，測量兩個器件的參數(shù)(例如，環(huán)境壓力，在該環(huán)境壓力下電容、諧振頻率和/或Q因子是相等的)，以找到二者之間的任何不匹配。然后，損壞兩個結(jié)構(gòu)之一的密封，并且再次測量它的參數(shù)。根據(jù)該第二結(jié)構(gòu)的參數(shù)的改變，確定密封損壞之前的第二結(jié)構(gòu)的空腔壓力。由于兩個結(jié)構(gòu)是相同的，現(xiàn)在也知曉了第一結(jié)構(gòu)(例如實際的壓力傳感器)的空腔壓力。
[0036]對于這些匹配器件的空腔壓力的更精確的確定，除了那些隨空腔壓力改變的特性以外，密封器件和開口器件二者的主膜應(yīng)當具有等同的特性。在一個示例中，這意味著橫向維度、間隙大小、主膜的壓力、它的厚度和組成，以及它的其他機械性能應(yīng)當保持不變。
[0037]可以定期監(jiān)視兩個匹配的MEMS器件之間的參數(shù)(例如，諧振頻率)差，以針對漏氣進行校正。如果在密封損壞之前，兩個結(jié)構(gòu)之間存在任何參數(shù)(例如，諧振頻率、電容等)不匹配(作為層厚度差異、大小差異、壓力差異的結(jié)果)，則應(yīng)用校正因子。
[0038]注意，盡管在附圖和下面的介紹中，壓力傳感器和其他元件被示為正方形的或矩形的，但是還可以制成其他形狀(例如，圓形、圓角、錐形等)。
[0039]圖2是MEMS器件200的另一個示例的頂視圖，并且圖3A和3B是圖2的MEMS器件200的沿A-A’和B-B’的截面視圖。在該示例中，MEMS器件200是壓力傳感器。圖2和3被一起討論。
[0040]MEMS器件200包括通道202，其耦合空腔302與第一示例密封204 (例如熔絲)的通道202。通道202從壓力傳感器的主懸掛膜橫向突出。通道202在一端與空腔302耦合，并且在另一端與密封204耦合。
[0041]窄通道202的寬度應(yīng)當具有與主傳感器膜206的橫向維度相比微不足道的大小，以防止影響傳感器膜206形狀的機械性能改變(例如，以不會顯著影響主膜206性質(zhì))。因此，在一個示例實施例中，通道202具有至少小于空腔302的寬度一個數(shù)量級的寬度，以不影響由MEMS器件202膜206感測到的壓力。在另一個示例實施例中，由于類似的原因，通道202與空腔302的拐角相耦合。在創(chuàng)建了空腔302的犧牲層蝕刻之后，用硅氧化物和/或硅氮化物層304來密封膜206中的腐蝕孔。
[0042]該示例中，密封204是與一組焊盤208相連的導(dǎo)線。電和熱隔離溝210環(huán)繞導(dǎo)線和焊盤208。電壓電勢與焊盤208相連，使電流流經(jīng)密封204中的導(dǎo)線。電流導(dǎo)致了導(dǎo)線的局部加熱。對于在它的端部具有環(huán)境溫度的單個隔離導(dǎo)線，最大溫度與電壓、電流和導(dǎo)線長度的乘積成比例。加熱的導(dǎo)線向它的環(huán)境的熱傳導(dǎo)將主要由膜206材料來確定。在以下描述的示例模擬中，膜材料206包括鎢、鈦、氮化鈦。
[0043]當由加熱導(dǎo)致的熱機械應(yīng)力超過導(dǎo)線和/或膜206材料的斷裂強度或屈服應(yīng)力時，將形成裂紋，其將允許氣體逸散/進入先前密封的空腔302。熱機械應(yīng)力還將導(dǎo)致促進空腔302開口的層剝離。如果必要，可以優(yōu)化導(dǎo)線的形狀，使得它更加脆弱(例如，通過添加尖角和/或增加導(dǎo)線的熱隔離)。
[0044]現(xiàn)在描述一示例模擬，其中具有100xl00unT2的鎢膜材料206，在中央具有40 μ m長和0.7x0.7 μπΓ2的截面的28條導(dǎo)線的彎曲。導(dǎo)線通過利用SiQ2與周圍的鎢電隔離。該彎曲的總的電阻是114歐姆。以25mA的電流(和2.85V的電壓降)，在30微秒后達到1400K的溫度，1400K的溫度導(dǎo)致了對密封204的足夠的損壞，以允許空氣從MEMS器件壓力傳感器200外向空腔302內(nèi)流動。功耗是70mW。Si02的熔點是1600°C并且鎢的熔點是3422 Γ。
[0045]對于通過片上電子設(shè)備來損壞密封204，可用的電壓取決于芯片供應(yīng)電壓(例如，
1.8V)。較高的電流增大了所需的芯片面積，原因在于，開關(guān)電流所需的功率晶體管的大小隨著所需的最大電流而縮放。為了在IV處消耗50mW，需要50mA的電流和20歐姆的電阻。如果導(dǎo)線具有0.7x0.7μπΓ2的截面，則導(dǎo)線的長度應(yīng)當是196 μ m。
[0046]圖4是MEMS器件400中的第二示例密封402 (例如，熔絲)的頂視圖。還示出了將密封402與MEMS器件400的其余部分相連的通道408的一部分。熔絲402可以在它旁邊具有熱隔離溝槽404，以在同一功率輸入下在熔絲402的中心得到較高的溫度。對于在給定功率輸入下膜基底406和熔絲402之間的最大溫度差，存在影響MEMS器件400的設(shè)計自由度的各種設(shè)計參數(shù)和邊界條件。
[0047]一個第一設(shè)計參數(shù)是:熔絲402的每單位面積的功率耗散應(yīng)當盡可能高。這可以通過使熔絲402的每單位面積的電阻最大化來實現(xiàn)。這可以通過使用熔絲402的最窄的可能寬度和通過使用盡可能多的拐角(參見稍后的附圖)來實現(xiàn)?？梢酝ㄟ^使得端子盡可能寬來實現(xiàn)使熔絲402的端子的電阻最小化。
[0048]第二設(shè)計參數(shù)是對基底406的熱隔離應(yīng)當盡可能高。這可以通過使熔絲402電極的熱阻抗最大化來實現(xiàn)。這可以通過使得熔絲402端子盡可能窄，以及添加拐角來實現(xiàn)(注意:該設(shè)計參數(shù)與以上第一設(shè)計參數(shù)聯(lián)系緊密)。還可以選擇長窄直的線。
[0049]另一種增加熱隔離的方式是通過使環(huán)繞熔絲402的空間與任意熱沉(例如，膜基底406)之間的熱阻抗最大化。這對于熔絲402的最熱區(qū)域特別重要。它可以通過在熔絲402和周圍的膜之間添加附加的隔離溝404來實現(xiàn)。
[0050]對于鎢膜基底406，熱主要通過鎢以及在小得多的程度上通過隔離氧化物或氮化物傳導(dǎo)開來。鎢的熱阻抗比Si02低兩個數(shù)量級。假定最大的Si02寬度是一個小值(0.7umm)(在沒有使層更厚的情況下，不能填充更寬的空隙)，可以通過以下各項來對熱傳導(dǎo)進行調(diào)整:周圍的鎢的形狀、周圍的鎢與基底相連的位置；以及在彼此旁邊使用多少個隔離溝。[0051 ] 圖5是MEMS器件500中的第三示例密封502 (例如熔絲)的頂視圖。該示例中，密封502是在膜基底504的一部分上的單個彎曲熔絲502。彎曲的熔絲502形狀提高了加熱效率。在單個彎曲中，在拐角處的功率耗散大于在直線部分的功率耗散。可以通過添加更多的拐角來增大簡單彎曲的每單位面積的功率耗散。
[0052]圖6是MEMS器件600中的第四示例密封602 (例如熔絲)的頂視圖。在該示例中，密封602是雙彎曲熔絲502。與簡單彎曲相比，雙彎曲具有的每單位面積的阻抗大差不多30%，原因在于雙彎曲具有更多個拐角604。對于相同的膜基底區(qū)域，雙彎曲的總阻抗大于單彎曲的總阻抗。
[0053]圖7是在膜基底704上制造的MEMS器件700中的第五示例密封702的頂視圖。在該示例中，多個隔離溝706環(huán)繞彎曲的熔絲702，并用相同的風格設(shè)計，由此降低對基底704的熱傳導(dǎo)并增大與基底704的熱隔離。
[0054]圖8是MEMS器件800的另一個示例的頂視圖。MEMS器件800包括第六示例密封802 (例如，諸如在圖1-7中描述的那些熔絲)、主膜基底804、主通道806和阻塞的側(cè)通道808 (例如末端)。通道806中的阻塞的側(cè)通道808 (例如末端)包括主通道陷阱粒子。用空心箭頭示出了氣流的示例方向。在熔絲802斷裂之前，在主膜804下的空腔內(nèi)的壓力可以低于外界環(huán)境中的壓力。因此，當熔絲802斷裂時，將存在朝向空腔的氣流，直至壓力相等。來自熔絲802的殘渣因此可能被吹向空腔，但是優(yōu)選地，不應(yīng)該達到空腔，以不影響MEMS器件800的操作?？梢酝ㄟ^使通道變窄806、添加尖角810和/或添加末端808 (即，終止的、阻斷的等)來實現(xiàn)對粒子和殘渣的阻斷。粒子和殘渣將被困在末端808中。
[0055]圖9是用于校準具有密封的MEMS器件的方法的一個示例，該密封隔離MEMS器件內(nèi)的內(nèi)部環(huán)境與MEMS器件外的外部環(huán)境?，F(xiàn)在將該方法作為以一種示例執(zhí)行順序介紹的一組框圖來討論。在一個示例