電容型mems陀螺儀及其製造方法

2023-05-02 08:22:31

專利名稱：電容型mems陀螺儀及其製造方法
技術領域：
本發明實施例涉及一種陀螺儀，尤其涉及一種電容型微機電系統 (Micro-Electro-Mechanical Systems，簡稱 MEMS)陀螺儀及其製造方法。
背景技術：
通常，MEMS陀螺儀包括多對圓周形的梳狀微結構，該微結構包括多個相互分離設 置但是相互作用的叉指，這些叉指形成一個或多個電容，該電容感應承載基板的旋轉或角 加速度。多對圓周形的梳狀微結構懸空在承載基板上。這種陀螺儀通常通過批量MEMS製造工藝製造，該工藝採用了深度反應離子刻蝕 (Deep Reactive Ion Etch，簡稱DRIE)工藝對矽晶片(wafer)進行刻蝕，通常能夠達到幾 百微米量級的刻蝕。批量MEMS製造工藝限制了橫向尺寸的誤差範圍，從而導致作為電容進 行感應的圓周形梳狀微結構的靈敏度不高；這種MEMS陀螺儀的尺寸很難再小型化，需要採 用專門的批量MEMS製造設備也導致了生產成本高。

發明內容
本發明提供一種電容型MEMS陀螺儀及其製造方法，解決批量MEMS製造工藝製造 的MEMS陀螺儀靈敏度不高、尺寸難以小型化以及生產成本高的問題，提供一種電容型MEMS 陀螺儀及其製造方法，靈敏度高，尺寸小，而且生產成本低。本發明提供了一種電容型MEMS陀螺儀，包括半導體基板100和複合輪200 所述半導體基板100以旋轉軸20為中心，包括讀出電路110、至少一個接觸墊140 和至少一個底部電極120 ；所述至少一個底部電極120，設置在所述半導體基板100上，分別與所述讀出電路 110電連接；所述接觸墊140，形成在所述半導體基板100上，與所述讀出電路110電連接；複合輪200，部分地由絕緣薄膜製成，平行於所述半導體基板100，以所述旋轉軸 20為中心，懸空設置在所述半導體基板100上；所述複合輪200包括至少一個頂部電極220和至少一個圓周形彈性臂250 ；所述 頂部電極220設置在所述複合輪200的下部，分別與所述底部電極120在垂直方向上對應 設置，與所述讀出電路110電連接；所述至少一個圓周形彈性臂250以所述旋轉軸20為中心設置，一端與所述複合輪 200連接，另一端與所述半導體基板100連接，包括至少一個頂部電極引導器件(260)，所述 頂部電極引導器件(260)與所述半導體基板(100)上的接觸墊(140)電連接。本發明還提供了一種電容型MEMS陀螺儀的製造方法，包括形成包括有讀出電路110的半導體基板100 ；在所述半導體基板100上通過沉積和光刻工藝形成底部電極120和接觸墊140 ；
在所述半導體基板100上通過沉積和光刻構圖工藝形成第一犧牲層51 ；在形成有第一犧牲層51的半導體基板100上通過沉積和光刻工藝形成頂部電極 220和頂部電極引導器件260 ；在形成有頂部電極220的半導體基板100上通過沉積和光刻構圖工藝形成複合輪 200 ；去除所述第一犧牲層51。本發明提供的電容型MEMS陀螺儀及其製造方法，複合輪上的頂部電極和半導體 基板上的底部電極之間形成平板電容，複合輪能夠圍繞旋轉軸旋轉，形成了一個電容型 MEMS陀螺儀。該陀螺儀可以在包括有讀出電路的半導體基板上通過沉積和光刻構圖等工藝 形成複合輪，通過沉積和光刻構圖等工藝形成的MEMS陀螺儀尺寸小，尺寸的誤差範圍小， 靈敏度高；由於不需要專門的批量MEMS製造設備，降低了生產成本。


為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現 有技術描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發 明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以 根據這些附圖獲得其他的附圖。圖Ia所示為本發明電容型MEMS陀螺儀實施例一的立體圖；圖Ib所示為圖Ia中沿折線a-20的剖視圖；圖2所示為本發明電容型MEMS陀螺儀實施例二的剖視圖；圖3a、3b、3c和3d所示為本發明電容型MEMS陀螺儀的製造方法實施例一的順序 剖視圖；圖4a、4b、4c、4d和4e所示為本發明電容型MEMS陀螺儀的製造方法實施例二的順 序剖視圖。
具體實施例方式為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合本發明實施例 中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是 本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員 在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。如圖Ia所示為本發明電容型MEMS陀螺儀實施例一的立體圖，如圖Ib所示為圖Ia 中沿折線a-20的剖視圖。如圖Ia所示，該電容型MEMS陀螺儀10包括連個主要組件半導 體基板100和懸空的複合輪200。複合輪200平行於半導體基板100，以旋轉軸20為中心， 主要部分懸空設置在半導體基板100上，可以部分地由絕緣薄膜製成。半導體基板100以旋轉軸20為中心，包括讀出電路110，該讀出電路110設置在半 導體基板100的上表面106之下，在製造懸空的複合輪200之前，該半導體基板100中的讀 出電路110已經製備完畢。半導體基板100可以由如下材料中的任意一種或者任意組合製成矽、鍺、鎵和 砷。在一個優選的實施例中，半導體基板100可以是單晶矽晶圓製成，該讀出電路110可以
6包括互補金屬氧化物半導體(complementary metal oxide semiconductor,簡稱CMOS)器 件。 半導體基板100還可以包括至少一個底部電極120和至少一個接觸墊140，至少一 個底部電極120以旋轉軸20為中心，形成在半導體基板100的上表面106之上，分別與讀 出電路110電連接。至少一個接觸墊140形成在半導體基板100上，與讀出電路110電連接。複合輪200包括至少一個頂部電極220和至少一個圓周形彈性臂250。至少一個 頂部電極220設置在複合輪200的下部，分別與底部電極120在垂直方向上對應設置，與讀 出電路110電連接。至少一個圓周形彈性臂250以旋轉軸20為中心設置，一端與複合輪 200連接，另一端與半導體基板100連接。該圓周形彈性臂250可以包括至少一個頂部電極 引導器件260，該頂部電極引導器件260與接觸墊140電連接。懸空的複合輪200是一個可移動的MEMS組件，可以包括外環210、內環230以及 輻射束器件240，外環210和內環230之間通過至少二個輻射束器件240橋接，輻射束器件 240的一端與內環230連接，另一端與外環210連接。至少二個輻射束器件240以旋轉軸 20為中心，呈輻射狀。懸空的複合輪200通過至少一個圓周形彈性臂250錨定在半導體基 板100的上表面106上，至少一個圓周形彈性臂250 —端與輻射束器件240連接，另一端與 半導體基板100上的接觸墊140連接。在半導體基板100上設置有一個突出的圓形中央島130，該圓形中央島130以旋轉 軸20為中心。外環210以旋轉軸20為中心，內環230實質上也以旋轉軸20為中心，環繞 圓形中央島130。內環230甚至是整個懸空的複合輪200都不能圍繞著圓形中央島130產 生線性運動和平行於半導體基板100方向的運動，例如第一水平方向31或第二水平方向32 的運動，第二水平方向32垂直於第一水平方向31，但是內環230甚至是整個的懸空的複合 輪200可以繞著旋轉軸20沿著圓周方向33旋轉。突出的圓形中央島130可以由金屬和半 導體以及絕緣材料的任意一種或任意組合製成。金屬可以包括鋁、鈦、鉭、銅、鈷、鎳、鉬和鎢 等；半導體材料包括矽、鍺和矽鍺等；絕緣材料可以包括氧化矽、氮化物、氮氧化物、氧氮化 碳、碳化物和金屬氧化物。複合輪200還可以包括至少一個頂部電極弓I導器件260，該頂部電極弓|導器件260 與頂部電極220和接觸墊140連接。如圖Ib所示，懸空的複合輪200包括至少一個頂部電極220，該頂部電極220分別 設置在外環210的下部，與半導體基板100上的底部電極120在垂直方向上對應設置。頂部 電極220和底部電極120形成一個平板電容。每一個平板電容都有一個有效平板電容值， 該有效平板電容值與頂部電極220和底部電極120之間的重疊面積有關係。頂部電極220 通過頂部電極導引器件260與接觸墊140連接，從而與半導體基板100上的讀出電路110 連接。頂部電極導引器件260設置在輻射束器件240和圓周形彈性臂250的下方。當半導體基板100繞著旋轉軸20發生角速度加速時，懸空的複合輪200的慣量使 得懸空的複合輪200相對於半導體基板100沿著圓周方向33旋轉。這樣，頂部電極220和 底部電極120之間的角度偏差產生，該角度偏差和這兩個電極形成的有效平板電容值隨著 頂部電極220和底部電極120之間的重疊區域的面積的變化而變化。有效平板電容值隨時 間的變化情況可以被讀出電路110檢測到並轉化成角度加速度、旋轉角度和/或動量的記錄。關於如何將有效平板電容值隨時間的變化情況轉換成角度加速度、旋轉角度和/或動 量的記錄，可以參考本領域中通常採用的方法。優選地，底部電極120和接觸墊140可以由半導體基板100上的相同的導電薄膜 堆形成，採用矽晶片製造工藝中通常用到的薄膜冶金學材料製成。這些材料包括鋁、鈦、鉭、 銅、鈷、鎳、鉬、鎢等，也可以採用這些材料的合金。頂部電極220和頂部電極導引器件260 也可以採用類似的材料製成。外環210、內環230、輻射束器件240、圓周形彈性臂250突出的圓形中央島130可 以由金屬和絕緣材料的任意一種或任意組合製成；金屬可以包括鋁、鈦、鉭、銅、鈷、鎳、鉬和 鎢，以及這些材料的合金；絕緣材料可以包括氧化矽、氮化物(例如，氮化矽)、氮氧化物、氧 氮化碳、碳化物和金屬氧化物。在一個實施例中，懸空的複合輪200還可以包括絕緣層280，該絕緣層280可以包 括至少兩種不同薄膜材料形成的層，具有良好的機械性能，並且能夠將各個電極和導體之 間電隔離。絕緣層280可以由各種絕緣薄膜材料製成，包括氧化矽、氮化矽、氧氮化矽、金剛 砂(silicon carbide)、氧化鋁、氮化鋁、氧化鈦、氮化鈦、氧化鉭和氮化鉭等等。這種包括無 機化合物和金屬薄膜的複合薄膜微結構，強化了懸空的複合輪200的機械性能，例如抗疲 勞和抗震動的硬度和韌度。這種複合材料的結構還能夠平衡不同薄膜之間的熱膨脹不匹配 以及殘餘應力。為了減小沿著圓周方向33設置的圓周形彈性臂250的彈性硬度，彈性臂250可以 是所述旋轉軸20為中心朝旋轉軸彎折的鋸齒形狀。本發明提供的電容型MEMS陀螺儀，複合輪上的頂部電極和半導體基板上的底部 電極之間形成平板電容，複合輪能夠圍繞旋轉軸旋轉，形成了一個電容型MEMS陀螺儀。該 陀螺儀可以在包括有讀出電路的半導體基板上通過沉積和光刻構圖等工藝形成複合輪，通 過沉積和光刻構圖等工藝形成的MEMS陀螺儀尺寸小，尺寸的誤差範圍小，靈敏度高；由於 不需要專門的批量MEMS製造設備，降低了生產成本。如圖2所示為本發明電容型MEMS陀螺儀實施例二的剖視圖，該實施例與如圖Ia 和Ib所示的實施例相比，複合輪200還包括垂直空間限定器件290，優選地，該垂直空間限 定器件290可以設置在外環210的外邊緣。垂直空間限定器件290與半導體基板100的上 表面106之間形成第一垂直距離41，懸掛的複合輪200除了垂直限定器件290之外的其餘 懸空部分與半導體基板100的上表面106之間形成第二垂直距離42，第一垂直距離41小於 第二垂直距離42。本發明實施例二提供的電容型MEMS陀螺儀，通過垂直空間限定器件290與半導體 基板100的上表面106之間形成第一垂直距離，懸掛的複合輪200的其他部分與半導體基 板100的上表面106之間形成第二垂直距離，第一垂直距離41小於第二垂直距離42，這樣 垂直空間限定器件290可以阻止懸掛的複合輪200與半導體基板100的上表面106接觸， 或者貼到上表面106上。如圖3a、3b、3c和3d所示為本發明電容型MEMS陀螺儀的製造方法實施例一的順 序剖視圖，本發明提供的電容型MEMS陀螺儀的製造方法實施例一包括形成包括有讀出電路110的半導體基板100。在半導體基板100上通過沉積和光刻工藝形成底部電極120和接觸墊140，如圖
83a所不。在半導體基板100上通過沉積和光刻構圖工藝形成第一犧牲層51。第一犧牲層 51對應於複合輪200與半導體基板100之間垂直距離為第二垂直距離42的區域，對第一犧 牲層51進行光刻構圖就形成了用於錨定懸空的複合輪200的開口區域，如圖3b所示。在形成有第一犧牲層51的半導體基板100上通過沉積和光刻工藝形成頂部電極 220和頂部電極引導器件260。可以在形成有第一犧牲層51的半導體基板100上沉積一層 金屬薄膜，對金屬薄膜進行光刻構圖，形成頂部電極220和頂部電極引導器件260。在圓形中央島130所在的區域也可以形成有金屬薄膜，如圖3b所示。在形成有頂部電極220的半導體基板100上通過沉積和光刻構圖工藝形成複合輪 200。在形成有頂部電極220的半導體基板110上沉積絕緣層280，通過光刻構圖工藝可 以形成內環230、外環210、輻射束器件240、圓周形彈性臂250和突出的圓形中央島130，如 圖3c所示。
選擇性地去除第一犧牲層51，如圖3d所示。如圖4a、4b、4c、4d和4e所示為本發明電容型MEMS陀螺儀的製造方法實施例二的 順序剖視圖，實施例二的方法與實施例一的區別之處在於實施例二中形成了兩層犧牲層， 並且形成了垂直空間約束器件290。在實施例二中，在半導體基板100上通過沉積和光刻構圖工藝形成第一犧牲層51 後，在第一犧牲層51和底部電極120的暴露部分形成第二犧牲層52，第二犧牲層覆蓋第一 犧牲層51，優選地，第二犧牲層52可以覆蓋接觸電極140。對第一犧牲層51和第二犧牲層 52進行光刻構圖就形成了用於錨定懸空的複合輪200的開口區域，如圖4a所示。在形成有第二犧牲層52的半導體基板100上通過沉積和光刻工藝形成頂部電極 220。可以在形成有第二犧牲層52的半導體基板100上沉積一層金屬薄膜，對金屬薄膜進 行光刻構圖，形成頂部電極220和頂部電極引導器件260。在圓形中央島130所在的區域也 可以形成有金屬薄膜，如圖4b所示。在形成有頂部電極220的半導體基板110上沉積絕緣層280，通過光刻構圖工藝可 以形成內環230、外環210、輻射束器件240、圓周形彈性臂250、垂直空間限定器件290和突 出的圓形中央島130，如圖4c所示。圖4c中，垂直空間限定器件290與半導體基板100之間的垂直距離為第一垂直距 離41，複合輪200除了所述垂直空間限定器件290之外的其餘懸空部分與半導體基板100 之間具有第二垂直距離42，第一垂直距離41小於第二垂直距離42，垂直空間限定器件290 就可以阻止懸掛的複合輪200與半導體基板100的上表面接觸，或者貼到半導體基板100 的上表面上。選擇性地去除第二犧牲層52，如圖4d所示。選擇性地去除第一犧牲層51，如圖4e 所示。第一犧牲層51或第二犧牲層52可以在包含有氧氣和等離子體電源產生的等離子體 的反應室中去除，也可以在包含有氮氣和等離子體電源產生的等離子體的反應室中去除。在本發明的各實施例中，第一犧牲層51和第二犧牲層52可以是碳膜。第一犧牲 層51和第二犧牲層52的沉積可以包括如下步驟1)將半導體基板100放置在反應室中；2) 向反應室中導入含碳製程氣體，並導入用於強化第一犧牲層51和第二犧牲層52的熱屬性的層強化劑氣體；3)通過將等離子射頻電源耦合至再進入路徑的外部，在該再進入路徑中 產生再進入環形射頻等離子電流，其中，再進入路徑包括與半導體基板100重疊的製程區； 4)將射頻等離子偏壓電源或偏壓電壓耦合至所述半導體基板100。本發明提供的電容型MEMS陀螺儀製造方法，複合輪上的頂部電極和半導體基板 上的底部電極之間形成平板電容，複合輪能夠圍繞旋轉軸旋轉，形成了一個電容型MEMS陀 螺儀。該陀螺儀可以在包括有讀出電路的半導體基板上通過沉積和光刻構圖等工藝形成復 合輪，通過沉積和光刻構圖等工藝形成的MEMS陀螺儀尺寸小，尺寸的誤差範圍小，靈敏度 高；由於不需要專門的批量MEMS製造設備，降低了生產成本。另外，第一犧牲層和第二犧牲層採用碳膜，頂部電極和頂部電極引導器件在碳膜 製成的第一犧牲層和第二犧牲層的堆疊結構上製造，可以為懸空的複合輪的製造提供強健 的機械及物理支撐力。第一犧牲層和第二犧牲層採用碳膜，這樣就可以在包含有CMOS器件的半導體基 板上形成金屬(例如鋁、鈦、鋁和鈦的合金等)和非金屬(例如，氧化物、氮化物、碳化物等) 的絕緣薄膜。這種複合薄膜結構，具有良好的抗疲勞和抗震動的硬度和韌度，感應到的角動 量的電_機信號的接觸界面可靠。最後應說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案，而非對其限制；盡 管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，本領域的普通技術人員應當理解其依然 可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替 換；而這些修改或者替換，並不使相應技術方案的本質脫離本發明各實施例技術方案的精 神和範圍。
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權利要求
一種電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，包括半導體基板(100)和複合輪(200)所述半導體基板(100)以旋轉軸(20)為中心，包括讀出電路(110)、至少一個接觸墊(140)和至少一個底部電極(120)；所述至少一個底部電極(120)，設置在所述半導體基板(100)上，分別與所述讀出電路(110)電連接；所述接觸墊(140)，形成在所述半導體基板(100)上，與所述讀出電路(110)電連接；複合輪(200)，部分地由絕緣薄膜製成，平行於所述半導體基板(100)，以所述旋轉軸(20)為中心，懸空設置在所述半導體基板(100)上；所述複合輪(200)包括至少一個頂部電極(220)和至少一個圓周形彈性臂(250)；所述頂部電極(220)設置在所述複合輪(200)的下部，分別與所述底部電極(120)在垂直方向上對應設置，與所述讀出電路(110)電連接；所述至少一個圓周形彈性臂(250)以所述旋轉軸(20)為中心設置，一端與所述複合輪(200)連接，另一端與所述半導體基板(100)連接，包括至少一個頂部電極引導器件(260)，所述頂部電極引導器件(260)與所述半導體基板(100)上的接觸墊(140)電連接。
2.根據權利要求1所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述半導體基板(100)還 包括設置在所述半導體基板(100)上的突出的圓形中央島(130)；所述複合輪(200)還包括外環(210)、內環(230)以及至少二個輻射束器件(240)，所 述輻射束器件(240)的一端與所述外環(210)連接，另一端與所述內環(230)連接，以所述 旋轉軸(20)為中心呈輻射狀；所述外環(210)以所述旋轉軸(20)為中心；所述內環(230)以所述旋轉軸(20)為中心，環繞所述圓形中央島(130)。
3.根據權利要求2所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述圓周形彈性臂250的 一端與所述輻射束器件(240)連接，另一端與所述接觸墊(140)連接。
4.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述半 導體基板(100)由以下半導體材料中的任一種或者任意組合製成矽、鍺、鎵和砷。
5.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述底 部電極(120)和接觸墊(140)由以下材料中的任一種或者任意組合製成招、鈦、鉭、銅、鈷、 鎳、鉬和鎢，以及這些材料的合金。
6.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述頂 部電極(220)和頂部電極引導器件(260)由以下材料中的任一種或者任意組合製成鋁、 鈦、鉭、銅、鈷、鎳、鉬和鎢，以及這些材料的合金。
7.根據權利要求2或3所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述外環(210)、內環 (230)、輻射束器件(240)和圓周形彈性臂(250)，由金屬和絕緣材料的任意一種或任意組 合製成；金屬包括鋁、鈦、鉭、銅、鈷、鎳、鉬和鎢；絕緣材料包括氧化矽、氮化物、氮氧化物、氧氮化碳、碳化物和金屬氧化物。
8.根據權利要求2或3所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述突出的圓形中央 島(130)由金屬和半導體以及絕緣材料的任意一種或任意組合製成；金屬包括鋁、鈦、鉭、銅、鈷、鎳、鉬和鎢；半導體材料包括矽、鍺和矽鍺；絕緣材料包括氧化矽、氮化物、氮氧化物、氧氮化碳、碳化物和金屬氧化物。
9.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述 複合輪(200)還包括設置在所述複合輪(200)外邊緣的垂直空間限定器件(290)，所述垂 直空間限定器件(290)與所述半導體基板(100)之間具有第一垂直距離(41)，所述複合輪 (200)除了所述垂直空間限定器件(290)之外的其餘懸空部分與所述半導體基板(100)之 間具有第二垂直距離(42)，所述第一垂直距離(41)小於所述第二垂直距離(42)。
10.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述讀 出電路(11)包括互補金屬氧化物半導體器件。
11.根據權利要求1-3中任一權利要求所述的電容型MEMS陀螺儀，其特徵在於，所述圓 周形彈性臂(250)是以所述旋轉軸(20)為中心朝旋轉軸(20)彎折的鋸齒形狀。
12.如權利要求1-111中任一權利要求所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特徵 在於，包括形成包括有讀出電路(110)的半導體基板(100)；在所述半導體基板(100)上通過沉積和光刻工藝形成底部電極(120)和接觸墊 (140)；在所述半導體基板(100)上通過沉積和光刻構圖工藝形成第一犧牲層(51)；在形成有第一犧牲層(51)的半導體基板(100)上通過沉積和光刻工藝形成頂部電極 (220)和頂部電極引導器件(260)；在形成有頂部電極(220)的半導體基板(100)上通過沉積和光刻構圖工藝形成複合輪 (200)；去除所述第一犧牲層(51)。
13.根據權利要求12所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特徵在於，在形成有頂 部電極(220)的半導體基板(100)上通過沉積和光刻構圖工藝形成複合輪(200)，具體包 括在形成有頂部電極(220)的半導體基板(100)上通過沉積和光刻構圖工藝形成內環 (230)、外環(210)、輻射束器件(240)、圓周形彈性臂(250)和突出的圓形中央島(130)。
14.根據權利要求12所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特徵在於，在形成有第 一犧牲層(51)的半導體基板(100)上通過沉積和光刻構圖工藝形成頂部電極(220)和頂 部電極引導器件(260)，包括在形成有第一犧牲層(51)的半導體基板(100)上通過沉積和光刻構圖工藝形成第二 犧牲層(52)，所述第二犧牲層(52)覆蓋所述第一犧牲層(51)；在形成有第二犧牲層(52)的半導體基板上通過沉積和光刻工藝形成頂部電極(220) 和頂部電極引導器件(260)。
15.根據權利要求14所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特徵在於，在形成有頂 部電極(220)的半導體基板(100)上通過沉積和光刻構圖工藝形成複合輪(200)和圓周形 彈性臂(250)，包括:在形成有頂部電極(220)的半導體基板(100)上通過沉積和光刻構圖工藝形成內環 (230)、外環(210)、輻射束器件(240)、圓周形彈性臂(250)垂直空間限定器件(290)和突出的圓形中央島(130)。
16.根據權利要求15所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特徵在於，還包括在 形成所述複合輪(200)之後去除所述第二犧牲層(52)。
17.根據權利要求12-16中任一權利要求所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特 徵在於，所述第一犧牲層(51)或所述第二犧牲層(52)是碳膜。
18.根據權利要求17所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特徵在於，所述第一犧 牲層(51)或第二犧牲層(52)的沉積包括如下步驟將所述半導體基板(100)放置在反應室中；向所述反應室中導入含碳製程氣體，並導入用於強化所述第一犧牲層(51)或所述第 二犧牲層(52)的熱屬性的層強化劑氣體；通過將等離子射頻電源耦合至再進入路徑的外部，在該再進入路徑中產生再進入環形 射頻等離子電流，其中，所述再進入路徑包括與半導體基板(100)重疊的製程區；將射頻等離子偏壓電源或偏壓電壓耦合至所述半導體基板(100)。
19.根據權利要求18所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特徵在於，所述第一犧 牲層(51)或第二犧牲層(52)在包含有氧氣和等離子體電源產生的等離子體的反應室中去 除。
20.根據權利要求18所述的電容型MEMS陀螺儀的製造方法，其特徵在於，所述第一犧 牲層(51)或第二犧牲層(52)在包含有氮氣和等離子體電源產生的等離子體的反應室中去
全文摘要
本發明提供一種電容型MEMS陀螺儀及其製造方法，其中陀螺儀包括半導體基板和複合輪半導體基板包括讀出電路、至少一個接觸墊和至少一個底部電極；至少一個底部電極以旋轉軸為中心設置在所述半導體基板上，分別與讀出電路電連接；接觸墊，形成在半導體基板上，與讀出電路電連接；複合輪平行於半導體基板，以旋轉軸為中心，懸空設置在半導體基板上；複合輪包括至少一個頂部電極和至少一個圓周形彈性臂；頂部電極設置在複合輪的下部，分別與底部電極在垂直方向上對應設置，與讀出電路電連接；至少一個圓周形彈性臂與複合輪和半導體基板連接，包括頂部電極引導器件。本發明提供的陀螺儀，尺寸小，尺寸的誤差範圍小，靈敏度高，生產成本低。
文檔編號G01C19/56GK101957201SQ20101022749
公開日2011年1月26日 申請日期2010年7月12日 優先權日2009年7月13日
發明者河·H·黃 申請人:江蘇麗恆電子有限公司