CN103430340B - 包括金属检验质量块和压电组件的微机电系统设备 - Google Patents

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Abstract

本公开提供了用于机电系统的系统、装置以及制造方法。在一个实施方式中，一种装置包括金属检验质量块和压电组件以作为MEMS设备的一部分。这样的装置对于MEMS陀螺仪设备可以是特别有用的。例如，可以具有数倍于硅的密度的金属检验质量块能够减少MEMS陀螺仪设备中的正交和偏移误差，并且能够增加MEMS陀螺仪设备的灵敏度。

Description

包括金属检验质量块和压电组件的微机电系统设备
相关申请的交叉引用
本申请要求于2011年3月15日提交的题为“MICROELECTROMECHANICALSYSTEMDEVICEINCLUDINGAMETALPROOFMASSANDAPIEZOELECTRICCOMPONENT（包括金属检验质量块和压电组件的微机电系统设备）”且转让给本申请受让人的美国专利申请No.13/048,798的优先权。该在先申请的公开内容被视为本公开的一部分并且通过援引纳入于此。
技术领域
本公开涉及机电系统设备，并且更具体而言涉及包括金属检验质量块的微机电系统设备。
相关技术描述
机电系统包括具有电气及机械元件、致动器、换能器、传感器、光学组件（例如，镜子）以及电子器件的设备。机电系统可以在各种尺度上制造，包括但不限于微米尺度和纳米尺度。例如，微机电系统（MEMS）器件可包括具有范围从大约一微米到数百微米或以上的大小的结构。纳米机电系统（NEMS）器件可包括具有小于一微米的大小（包括，例如小于几百纳米的大小）的结构。机电元件可使用沉积、蚀刻、光刻和/或蚀刻掉基板和/或所沉积材料层的部分、或添加层以形成电气及机电器件的其它微机械加工工艺来制作。
一种类型的机电系统器件称为干涉测量（interferometric）调制器（IMOD）。如本文所使用的，术语干涉测量调制器或干涉测量光调制器是指使用光学干涉原理来选择性地吸收和/或反射光的器件。在一些实现中，干涉测量调制器可包括一对传导板，这对传导板中的一者或两者可以完全或部分地是透明的和/或反射式的，且能够在施加恰适电信号时进行相对运动。在一实现中，一块板可包括沉积在基板上的静止层，而另一块板可包括与该静止层分隔一气隙的反射膜。一块板相对于另一块板的位置可改变入射在该干涉测量调制器上的光的光学干涉。干涉测量调制器器件具有范围广泛的应用，且预期将用于改善现有产品以及创造新产品，尤其是具有显示能力的那些产品。
一些MEMS设备被配置为感测线性加速（例如加速度计）或旋转加速（例如陀螺仪）。这样的MEMS设备依靠作为MEMS设备的一部分的检验质量块对线性或旋转加速的响应。具有大质量的检验质量块通常将在MEMS设备中生成比具有小质量的检验质量块更大的响应。
概述
本公开的系统、方法和设备各自具有若干个创新性方面，其中并不由任何单个方面全权负责本文中所公开的期望属性。
本文所公开的实施方式涉及一种装置，其具有表示检验质量块的金属层和压电层，所述压电层被配置为响应于电场或响应机械力。在一些实施方式中，该装置是机电设备的一部分。在一些实施方式中，该装置是机电陀螺仪设备的一部分。
在一个实施方式中，装置包括金属层。第一介电层部署在所述金属层上。第一电极层部署在所述第一介电层上。压电层部署在所述第一电极层上。所述压电层被配置为响应于电场或响应于机械力。第二电极层部署在所述压电层上。所述第一电极层和所述第二电极层被配置为施加跨所述压电层的电场、或者感测由于机械力而由所述压电层生成的电场。第二介电层部署在所述第二电极层上。
在一个实施方式中，机电陀螺仪设备包括第一装置，所述第一装置被配置成机电陀螺仪设备的驱动组件。所述第一装置包括金属层。第一介电层部署在所述金属层上。第一电极层部署在所述第一介电层上。压电层部署在所述第一电极层上。所述压电层被配置为响应于电场。所述第二电极层部署在所述压电层上。所述第一电极层和所述第二电极层被配置为施加跨所述压电层的电场。第二介电层部署在所述第二电极层上。
在一个实施方式中，用于机电设备的装置包括金属层。第一介电层部署在所述金属层上。第一电极层部署在所述第一介电层上。第一压电层部署在所述第一电极层上。所述第一压电层被配置为响应于机械力。第二电极层部署在所述第一压电层上。所述第一电极层和所述第二电极层被配置为感测由所述第一压电层响应于机械力所生成的第一电场。第二压电层部署在所述第二电极层上。第二压电层被配置为响应于机械力。第三电极层部署在所述第二压电层上。所述第二电极层和所述第三电极层被配置为感测由所述第二压电层响应于所述机械力所生成的第二电场。差分信号能够通过组合所感测的第一电场和所感测的第二电场来提供。第二介电层部署在所述第三电极层上。
在一个实施方式中，一种方法包括：在衬底上形成牺牲层；在所述牺牲层上形成第一介电层；在所述第一介电层上形成第一电极层；在所述第一电极层上形成压电层；在所述压电层上形成第二电极层；在所述第二电极层上形成第二压电层；以及在所述第二压电层上形成金属层。
在一个实施方式中，一种装置包括机电系统设备。该机电系统设备包括第一介电层。第一电极层部署在所述第一介电层上。压电层部署在所述第一电极层上。所述压电层被配置为响应于电场或机械力中的至少一个。第二电极层部署在所述压电层上。所述第一电极层和所述第二电极层被配置为施加跨所述压电层的电场、或者感测由于机械力而由所述压电层生成的电场。第二介电层部署在所述第二电极层上。金属层部署在所述第二介电层上。
本说明书中所描述的主题内容的一个或多个实现的细节在附图及以下描述中阐述。其他特征、方面和优点将从该描述、附图和权利要求书中变得明了。注意，以下附图的相对尺寸可能并非按比例绘制。
附图简述
所包括的附图是处于说明目的，并且仅用于提供机电系统设备的所公开的工艺、装置和系统的可能结构的示例，该机电系统设备包括包含金属检验质量块和介电组件的机构。
图1A和1B示出了系统框图的示例，该系统框图示出了包括MEMS设备的显示设备，该MEMS设备具有包括金属检验质量块和压电组件的机构。
图2A和2B示出了包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的截面图的示例。
图2C示出了合并了图2B所示机构的MEMS设备的俯视示意图的示例。
图2D示出图2C的MEMS设备的截面图的示例。
图3示出了用作驱动机构的压电层和用作感测机构的压电层的截面图的示例。
图4示出了包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的截面图的示例。
图5示出了包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的截面图的示例。
图6示出了描绘用于形成包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的方法的流程图的示例。
各个附图中相似的附图标记和命名指示相似要素。
详细描述
以下详细描述针对旨在用于描述创新性方面的某些实现。然而，本文的教示可用众多不同方式来应用。所描述的实现可在配置成显示图像的任何设备中实现，无论该图像是运动的（例如，视频）还是静止的（例如，静止图像），且无论其是文本的、图形的、还是画面的。更具体而言，构想了这些实现可在各种各样的电子设备中实现或与各种各样的电子设备相关联，这些电子设备诸如但不限于：移动电话、具有因特网能力的多媒体蜂窝电话、移动电视接收机、无线设备、智能电话、蓝牙设备、个人数据助理（PDA）、无线电子邮件接收机、手持式或便携式计算机、上网本、笔记本、智能本、平板电脑、打印机、复印机、扫描仪、传真设备、GPS接收机/导航仪、相机、MP3播放器、摄录像机、游戏控制台、手表、钟表、计算器、电视监视器、平板显示器、电子阅读设备（例如，电子阅读器）、计算机监视器、汽车显示器（例如，里程表显示器等）、驾驶座舱控件和/或显示器、相机取景显示器（例如，车辆中的后视相机的显示器）、电子照片、电子告示牌或招牌、投影仪、建筑结构、微波炉、冰箱、立体音响系统、卡式录音机或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、无线电、便携式存储器芯片、洗衣机、烘干机、洗衣/烘干机、停车计时器、封装（例如，MEMS和非MEMS）、美学结构（例如，关于一件珠宝的图像的显示）以及各种各样的机电系统设备。本文中的教示还可用在非显示器应用中，诸如但不限于：电子交换设备、射频滤波器、传感器、加速计、陀螺仪、运动感测设备、磁力计、用于消费电子设备的惯性组件、消费者电子产品的部件、可变电抗器、液晶设备、电泳设备、驱动方案、制造工艺、电子测试装备。因此，这些教示无意被局限于只是在附图中描绘的实现，而是具有如本领域普通技术人员将容易明白的广泛应用性。
公开了MEMS设备的机构以及用于形成MEMS设备的机构的方法。在一些实施方式中，构成机构的材料层包括充当检验质量块的金属层、以及压电层。压电层可以夹在两个电极之间，并且电极可以通过介电层与除压电层以外的层绝缘。例如，一些实施方式包括金属层、部署在所述金属层上的第一介电层、部署在所述第一介电层上的第一电极层、部署在所述第一电极层上的压电层、部署在所述压电层上的第二电极层，以及部署在所述第二电极层上的第二介电层。压电层可以被配置为响应于电场或响应于机械力。所述第一电极层和所述第二电极层可以被配置为施加跨所述压电层的电场、或者感测由于机械力而由所述压电层生成的电场。这样的机构可以在机电陀螺仪和加速度计设备中用作例如感测和/或驱动组件。
可实现本公开中描述的主题内容的具体实现以达成以下潜在优点中的一项或更多项。使用金属质量检验块取代例如硅检验质量块可以减小误差并且增加一些MEMS设备的灵敏度。用于检验质量块的金属可以具有数倍于硅的密度，从而导致更重的检验质量块。如在此所述那样，这样的金属检验质量块可以生成更大的输出并且由此增强诸如陀螺仪之类的MEMS设备的性能。充当MEMS设备中的致动器或驱动组件的压电材料使用与其他材料/技术相比更低的驱动电压并且提供线性换能。压电材料还可以展示响应于机械力的输出信号的宽动态范围。如在此所述，将压电材料用作MEMS设备中的传感器或感测组件可以导致增加的灵敏度、更低的噪声和更低成本的MEMS设备。
如上所述，使用检验质量块的一个MEMS设备是陀螺仪。一种类型的MEMS陀螺仪是振动结构陀螺仪、亦称科里奥利振动陀螺仪。振动结构陀螺仪按照如下物理原理操作：即使当振动对象的支承结构旋转时，振动物体（例如检验质量块）往往保持在同一平面内振动。当检验质量块所振荡的平面旋转时，该平面往往保持固定，从而导致检验质量块相对于支承结构的平面外运动。该平面外运动是由于运动方程中的科里奥利项（即科里奥利力）导致的。旋转的角速度是通过利用换能器测量检验质量块的平面外运动的量级来确定的。科里奥利力与检验质量块的质量、并且与检验质量块振动的幅度和频率成比例。
图1A和1B示出了系统框图的示例，该系统框图示出了包括MEMS设备的显示设备，该MEMS设备具有包括金属检验质量块和压电组件的机构。在一些实施方式中，该MEMS设备是MEMS陀螺仪设备。然而，显示设备40的相同组件或其稍有变动的变体也解说诸如电视、电子阅读器和便携式媒体播放器等各种类型的显示设备。
显示设备40包括外壳41、显示器30、天线43、扬声器45、输入设备48、以及话筒46。外壳41可由各种各样的制造工艺（包括注模和真空成形）中的任何制造工艺来形成。另外，外壳41可由各种各样的材料中的任何材料制成，包括但不限于：塑料、金属、玻璃、橡胶、和陶瓷、或其组合。外壳41可包括可拆卸部分（未示出），其可与具有不同颜色、或包含不同徽标、图片或符号的其他可拆卸部分互换。
显示器30可以是各种各样的显示器中的任何显示器，包括双稳态显示器或模拟显示器，如本文中所描述的。显示器30也可配置成包括平板显示器（诸如，等离子体、EL、OLED、STNLCD或TFTLCD）、或非平板显示器（诸如，CRT或其他电子管设备）。另外，显示器30可包括干涉测量调制器显示器，如本文中所描述的。
在图1B中示意性地解说显示设备40的组件。显示设备40包括外壳41，并且可包括被至少部分地包封于其中的附加组件。例如，显示设备40包括网络接口27，该网络接口27包括耦合至收发机47的天线43。收发机47连接至处理器21，该处理器21连接至调理硬件52。调理硬件52可配置成调理信号（例如，对信号滤波）。调理硬件52连接到扬声器45和话筒46。处理器21还连接到输入设备48和驱动器控制器29。驱动器控制器29耦合至帧缓冲器28并且耦合至阵列驱动器22，该阵列驱动器22进而耦合至显示阵列30。电源50可如该特定显示设备40设计所要求地向所有组件供电。
网络接口27包括天线43和收发机47，从而显示设备40可在网络上与一个或更多个设备通信。网络接口27也可具有一些处理能力以减轻例如对处理器21的数据处理要求。天线43可发射和接收信号。在一些实现中，天线43根据IEEE16.11标准（包括IEEE16.11(a)、(b)或(g)）或IEEE802.11标准（包括IEEE802.11a、b、g或n）发射和接收信号。在一些其他实现中，天线43根据蓝牙标准来发射和接收RF信号。在蜂窝电话的情形中，天线43设计成接收码分多址（CDMA）、频分多址（FDMA）、时分多址（TDMA）、全球移动通信系统（GSM）、GSM/通用分组无线电服务（GPRS）、增强型数据GSM环境（EDGE）、地面集群无线电（TETRA）、宽带CDMA（W-CDMA）、演进数据优化（EV-DO）、1xEV-DO、EV-DO修订版A、EV-DO修订版B、高速分组接入（HSPA）、高速下行链路分组接入（HSDPA）、高速上行链路分组接入（HSUPA）、演进高速分组接入（HSPA+）、长期演进（LTE）、AMPS、或用于在无线网络（诸如，利用3G或4G技术的系统）内通信的其他已知信号。收发机47可预处理从天线43接收的信号，以使得这些信号可由处理器21接收并进一步操纵。收发机47也可处理从处理器21接收的信号，以使得可从显示设备40经由天线43发射这些信号。
在一些实现中，收发机47可由接收机代替。另外，网络接口27可由图像源代替，该图像源可存储或生成要发送给处理器21的图像数据。处理器21可控制显示设备40的整体操作。处理器21接收数据（诸如来自网络接口27或图像源的经压缩图像数据），并将该数据处理成原始图像数据或容易被处理成原始图像数据的格式。处理器21可将经处理数据发送给驱动器控制器29或发送给帧缓冲器28以进行存储。原始数据通常是指标识图像内每个位置处的图像特性的信息。例如，此类图像特性可包括色彩、饱和度和灰度级。
处理器21可包括微控制器、CPU、或用于控制显示设备40的操作的逻辑单元。调理硬件52可包括用于将信号传送至扬声器45以及用于从话筒46接收信号的放大器和滤波器。调理硬件52可以是显示设备40内的分立组件，或者可被纳入在处理器21或其他组件内。
驱动器控制器29可直接从处理器21或者可从帧缓冲器28取得由处理器21生成的原始图像数据，并且可适当地重新格式化该原始图像数据以用于向阵列驱动器22高速传输。在一些实现中，驱动器控制器29可将原始图像数据重新格式化成具有类光栅格式的数据流，以使得其具有适合跨显示阵列30进行扫描的时间次序。然后，驱动器控制器29将经格式化的信息发送至阵列驱动器22。虽然驱动器控制器29（诸如，LCD控制器）往往作为自立的集成电路（IC）来与系统处理器21相关联，但此类控制器可用许多方式来实现。例如，控制器可作为硬件嵌入在处理器21中、作为软件嵌入在处理器21中、或以硬件形式完全与阵列驱动器22集成在一起。
阵列驱动器22可从驱动器控制器29接收经格式化的信息并且可将视频数据重新格式化成一组并行波形，这些波形被每秒许多次地施加至来自显示器的x-y像素矩阵的数百条且有时是数千条（或更多）引线。
在一些实现中，驱动器控制器29、阵列驱动器22、以及显示阵列30适用于本文中所描述的任何类型的显示器。例如，驱动器控制器29可以是常规显示器控制器或双稳态显示器控制器（例如，IMOD控制器）。另外，阵列驱动器22可以是常规驱动器或双稳态显示器驱动器（例如，IMOD显示器驱动器）。此外，显示阵列30可以是常规显示阵列或双稳态显示阵列（例如，包括IMOD阵列的显示器）。在一些实现中，驱动器控制器29可与阵列驱动器22集成在一起。此类实现在诸如蜂窝电话、手表和其它小面积显示器等高度集成系统中是常见的。
在一些实现中，输入设备48可配置成例如允许用户控制显示设备40的操作。输入设备48可包括按键板（诸如，QWERTY键盘或电话按键板）、按钮、开关、摇杆、触敏屏幕、或压敏或热敏膜。话筒46可配置成作为显示设备40的输入设备。在一些实现中，可使用通过话筒46的语音命令来控制显示设备40的操作。
电源50可包括各种如本领域中所周知的能量存储设备。例如，电源50可以是可再充电电池，诸如镍镉电池或锂离子电池。电源50也可以是可再生能源、电容器或太阳能电池，包括塑料太阳能电池或太阳能电池涂料。电源50也可配置成从墙上插座接收电力。
在一些实现中，控制可编程性驻留在驱动器控制器29中，驱动器控制器29可位于电子显示系统中的若干个地方。在一些其他实现中，控制可编程性驻留在阵列驱动器22中。上述优化可以用任何数目的硬件和/或软件组件并在各种配置中实现。
图2A和2B示出了包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的截面图的示例。机构201包括以图2A所示顺序堆叠的金属层202、第一介电层204、第一电极层206、压电层208、第二电极层210、以及第二介电层212。第一介电层204部署在金属层202之上。第一电极层206部署在第一介电层204之上。压电层208部署在第一电极层206之上。第二电极层210部署在压电层208之上。第二介电层212部署在第二电极层210之上。在一些实施方式中，金属层202的厚度大于第一介电层204、第一电极层206、压电层208、第二电极层210和第二介电层212的组合厚度。在金属层202的厚度大于其他层的组合厚度的情况下，在一些实施方式中比其他层密度更大的金属层202提供具有相对大质量的检验质量块。在一些实施方式中，厚金属层202还形成高品质因数（即Q因数）谐振器的一部分。高品质因数谐振器以更小范围的频率振荡，并且比低品质因数谐振器更稳定。
在一些实施方式中，金属层覆盖大约1.5mm乘1.5mm或更小的面积。金属层可以是方形、矩形、多边形或其他形状。金属层的作为MEMS设备的机构201的一部分的区域可以是金属层202的整个区域的一部分。金属层202的作为机构201的一部分的区域是由制造工艺来定义的，这如下面所述。
金属层202充当诸如加速度计或陀螺仪之类的MEMS设备的检验质量块。金属层202可以包括多种不同金属中的一种或多种及其组合。当MEMS设备中的组件的具有金属层的那部分振动或以其他方式运动时，金属层202包括具有合适机械属性的金属（例如模量、屈服强度、耐疲劳性、机械粘度、以及耐蠕变性），使得其不以干扰MEMS设备运行的方式屈服、破裂或变形。例如，在各个实施方式中，金属层的金属是镍、镍和锰的合金、或者镍和钴的合金。在一些实施方式中，由于镍合金的更好的机械属性而使用镍合金而不是镍。镍和镍基合金具有数倍于硅密度的密度；这些合金的金属检验质量块以与相同质量的硅检验质量块将占据的体积相比更小的体积提供大质量。在一些实施方式中，金属层包括铝或铜。其他金属也可以用于金属层。越高密度的金属利用越少的金属提供越重的检验质量块。在一些实施方式中，金属层具有范围为大约5至25微米的厚度。在一些其他实施方式中，金属层具有大于大约5微米的厚度。
金属层202之上的第一介电层204充当绝缘体。第二电极层210之上的第二介电层212也充当绝缘体。介电层可以包括多种不同的材料及其组合。例如，在各个实施方式中，介电层是氧化物，包括氧化硅、低应力氮化物、或任何其他合适材料。在一些实施方式中，第一介电层和第二介电层每个都为大约100至300纳米范围厚。
第一电极层206和第二电极层210要么用于施加跨压电层208的电场、要么用于感测由压电层208生成的电场，这在下面参照图3予以描述。当机构201是MEMS陀螺仪设备的压电驱动组件的一部分时，第一和第二电极层206和210用于施加跨压电层208的电场。驱动组件是致使检验质量块振动的组件。当机构201是MEMS陀螺仪设备的压电感测组件的一部分时，第一和第二电极层206和210用于测量由压电层208生成的电场。该感测组件是测量MEMS设备中的检验质量块的平面外运动的组件。第一电极层206和第二电极层210针对施加电场和感测电场二者的配置在一些实施方式中是类似的。
在MEMS设备的机构201的一些实施方式中，单个金属层具有充当驱动组件的两个相关联的电极层和一个压电层、以及充当感测组件的另外两个相关联的电极层和另外一个压电层。例如，一些实施方式可以包括具有大表面积的金属层202。在金属层202的某些区域上，可以存在包括如图2A所示的充当驱动组件的层204－212的机构。在该金属层的其他区域上，可以存在包括如图2A所示充当感测组件的层204－212的另外的机构。例如，金属层可以包括充当驱动组件的多个机构、以及充当感测组件的多个机构，所述机构部署在金属层的同一侧。作为另一示例，金属层可以包括部署在金属层的一侧的充当驱动组件的多个机构、以及部署在金属层的另一侧的充当感测组件的多个机构。
在MEMS设备中的机构201的其他一些实施方式中，第一金属层具有充当驱动组件的如图2A所示的两个相关联的电极层206和210和压电层208。在MEMS设备还包括第二金属层，其具有充当感测组件的如图2A所示的两个相关联的电极层206和210和一个压电层208。第一和第二金属层可以在MEMS设备中并排地放置在同一平面内。在该实施方式中，在第一和第二金属层并排地放置在同一平面内的情况下，第一和第二金属层可以利用机械挠曲件耦合在一起。例如，机械挠曲件可以将第一金属层的边缘连接到第二金属层的边缘。在一些实施方式中，机械挠曲件是如下材料的梁：所述材料可以弹性形变，使得MEMS设备中的两个金属层既能够在第一和第二金属层的平面内也能够在第一和第二金属的平面外相对于彼此移动。机械挠曲件可以与第一金属层或第二金属层厚度相同，并且可以与第一金属层或第二金属层为相同的金属。
在作为感测组件的一部分的机构的一些实施方式中，电极206和210以及压电层208可以安放在MEMS设备的预期在压电层中生成大应变的区域中。这样的区域例如可以是梁。压电层中的大应变将产生能被电极测量到的大电场。在一些实施方式中，压电层具有锥形尺寸以便提供压电层中的均匀应力分布。
在机构作为驱动组件的一部分的一些实施方式中，电极206和210以及压电层208可以安放在MEMS设备的机械悬挂内的梁上。电极和压电层可以被安放为使得压电层可以产生致使检验质量块振动的大力矩臂。
在一些实施方式中，MEMS中的一个或多个检验质量块的厚度可以变化以便增加输出信号的幅度。例如，作为MEMS设备中的驱动组件的一部分的机构可以比作为感测组件的一部分的机构具有更厚的金属层以便增加MEMS设备对线性加速或角旋转的响应。
第一电极层206和第二电极层210可以包括多种不同金属中的一种或多种及其组合。例如，在各个实施方式中，电极层是钌、钨、铂、钼、铝、钛和/或金。在一些实施方式中，第一电极层206和第二电极层210每个的厚度都在大约100至300纳米的范围内。
压电层208可以包括多种不同压电材料。例如，在各个实施方式中，压电层208是氮化铝、锆钛酸铅、砷化镓和/或氧化锌。在一些其他实施方式中，包括石英、铌酸锂和/或钽酸锂的单晶材料被用于压电层208。在其中压电层208是氮化铝的实施方式中，电极层可以是铂、钼、钨或者铝。压电层响应于所施加的在压电层中产生应变的机械力而生成电场。反过来，压电层响应于施加的电场生成机械力，也就是说，压电层响应于所施加的电压扩张和收缩。
在一些实施方式中，压电层的厚度在大约0.5至3微米的范围内。而且，在一些实施方式中，压电晶种层为结晶取向，并且其均方根粗糙度小于大约1纳米。压电晶种层的低表面粗糙度产生氮化铝层中的高等级的结晶度，这对应于氮化铝的良好压电特性。在一些实施方式中，氮化铝晶体的结晶c轴垂直于电极层。在一些其他实施方式中，氮化铝晶体的结晶c轴平行于电极层。当机构为陀螺仪或加速度计MEMS设备的一部分时，压电层的压电系数和损耗因数是要被考虑的属性。
在此所公开的机构可以通过使用不同的技术形成和/或沉积层来制造，这在下面予以描述。例如，在一些实施方式中，制造机构201包括：形成金属层202；在金属层202上形成第一介电层204；在第一介电层204上形成第一电极层206；在第一电极层206上形成压电层208；在压电层208上形成第二电极层210；以及在第二电极层210上形成第二介电层212。
图2B示出了包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的截面图的示例。机构251包括第一介电层252、第一电极层254、压电层256、第二电极层258、第二介电层260、以及金属层262。图2B类似于图2A，只是图2B的机构251中各层的顺序与图2A的机构201相比被反转，即如图2B所示，介电层252而不是金属层202处于底部。机构251中的介电层、电极层、压电层和金属层可以与机构201中的介电层、电极层、压电层和金属层类似或相同。在此所公开的机构可以通过使用不同的技术形成和/或沉积层来制造，用于形成和/或沉积层的不同技术在下文中进一步予以描述。例如，在一些实施方式中，制造机构251包括：形成第一介电层252；在第一介电层252上形成第一电极层254；在第一电极层254上形成压电层256；在压电层256上形成第二电极层258；在第二电极层258上形成第二介电层260；以及在第二介电层260上形成金属层262。
图2C示出了合并了图2B所示机构的MEMS设备的俯视示意图的示例。在图2C中，MEMS设备是MEMS陀螺仪设备271。MEMS陀螺仪设备271包括金属层262、两个底层驱动机构276和277、两个底层感测机构274和275、以及两个底层锚机构278和279。金属层262具有侧壁283、285、287和289，其在下文中进一步予以描述。驱动机构276和277以及感测机构274和275全部都包括机构251。金属层262的未通过锚机构278和279附连到底层衬底（图2D所示）的部分被配置为由于由两个驱动机构276和277的电极层生成的机械力而在图2C的页面平面内振动。例如，金属层262的未附连到底层衬底的部分可以在页面平面内左右振动、在页面平面内上下振动或者绕与页面平面垂直的轴振动。金属层262的未通过锚机构278和279附连到底层衬底的部分也可以被配置为在图2C的页面平面外移动，两个感测机构274和275的压电层可以由于在压电材料中因该平面外运动所引起的应变而生成电压。在一些实施方式中，金属层262利用机械挠曲件耦合到锚机构278和279。在一些实施方式中，机械挠曲件是如下材料的梁：所述材料可以弹性形变使得金属层262能够移动或振动。机械挠曲件可以包括一个或多个金属层。在一些实施方式中，来自感测组件或送至驱动组件的电信号可以通过锚来传递。在一些其他实施方式中，电信号通过线接合或者通过其他布线手段来传递。
在一些实施方式中，驱动或感测机构在一侧上为大约几百微米或更大。驱动或感测机构可以为多种不同形状，包括例如矩形、多边形或圆锥形。在一些实施方式中，驱动或感测机构可以顺应性符合MEMS设备中的机械悬挂的梁的尺寸并且安放在该梁上。
图2D示出图2C的MEMS设备的截面图的示例。也就是说，图2D是MEMS陀螺仪设备271穿过图2C的线1－1的侧视图。在MEMS陀螺仪设备271的该视图中示出了金属层262、锚机构278和279、驱动机构276和277和衬底281。机构276和277中的每个都包括机构251。关于对MEMS陀螺仪设备的进一步讨论，参见CenkAcar和AndreiShkel的“MEMSVibratoryGyroscopes:StructuralApproachestoImproveRobustness（MEMS振动陀螺仪：改进鲁棒性的结构方案）”(Springer出版社，第二版，2008年10月23日)。
压电驱动机构276和277可以被设计为激励金属层262的平面内运动，例如图2D的页面平面的进和出，或者图2D中从左到右。压电驱动机构还可以被设计为激励金属层262的平面外运动，例如图2D中的上和下。在压电驱动机构能够激励金属层的平面内和平面外运动的情况下，y轴和z轴MEMS陀螺仪设备二者都可以被构造。
在一些实施方式中，金属层262的侧壁283和285具有设置的几何形状。例如，侧壁283和285可以垂直于衬底281。在一些实施方式中，侧壁283和285是对称的。也就是说，侧壁283和285的取向可以是彼此的镜像，例如当侧壁283垂直于衬底281时，侧壁285也可以垂直于衬底281。作为另一示例，当侧壁283具有弯曲的表面时，侧壁285可以具有相同的轮廓并且是侧壁283的镜像。在一些实施方式中，金属层262的侧壁287和289可以具有与侧壁283和285相似的相对取向，也就是说，侧壁287和289可以垂直于衬底281，或者侧壁287和289可以是对称的（也就是说，侧壁287和289的取向可以是彼此的镜像）。在一些实施方式中，金属层262的侧壁283、285、287和289的几何形状被指定以减小MEMS设备操作时的正交误差。金属层262的侧壁283、285、287和289的几何形状可以在制造过程中被控制，这参考图6予以描述。
图3示出了用作驱动机构的压电层和用作感测机构的压电层的截面图的示例。在302，当电场304在z方向上施加在电极206和210之间时，在压电层208中，在x方向上产生应变306。在312，当由于弯曲而在压电层208中感应应变314时，在电极206和210之间产生电场316。应变314表示应变在x方向上的分量。电场316表示电场的垂直分量。318指示应变314的随跨压电层208的厚度的位置而变化的量级；电极206附近的应变小于电极210附近的应变。电场分量320指示跨压电层208的厚度的电场的垂直分量的幅度，电极206附近的电场小于接近电极210的电场。
图4示出了包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的截面图的示例。图4中的机构在层的厚度方向上（即水平地）对称。机构401类似于机构201，其中添加了部署在第二电极层212上的第二金属层402，第二金属层402充当第二检验质量块。第二金属层402可以包括与金属层202相同的金属并且可以在几何上以与金属层202类似的方式来配置。
在一些实施方式中，第二金属层402在几何上以与金属层202相比不同的方式被配置为：抑制振动的寄生模；通过将一个或多个检验质量块加厚以增加由压电层生成的信号来提供对机械挠曲件的梁的更多顺应性；或者通过将一个或多个检验质量块加厚来增加到检验质量块的动量传递。
在第二金属层402与金属层202具有相同质量和质量分布的实施方式中，机构401关于沿着机构的横截面的由虚线406指示的中性轴基本对称。当MEMS陀螺仪设备的这样的机构被驱动以振动时，由于各层的对称性，所得到的振动运动不对将在MEMS陀螺仪设备中被感测为角旋转的平面外运动作贡献。
图5示出了包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的截面图的示例。机构501包括充当检验质量块的金属层202、第一介电层204、第一电极层206、第一压电层208、第二电极层210、第二压电层502、第三电极层504和第二介电层506。第一介电层204部署在金属层202上。第一电极层206部署在第一介电层204上。第一压电层208部署在第一电极层206上。第二电极层210部署在压电层208上。第二压电层502部署在第二电极层210上。第二电极层504部署在第二压电层502上。第二介电层506部署在第三电极层504上。机构501中的附加的层、即第二压电层502、第三电极层504和第二介电层506可以与机构中的其他压电层、电极层和介电层类似或相同。
压电材料在受到拉力时生成一种极性的电场，并且在受到压力时生成相反极性的电场。因此，当机构501是MEMS陀螺仪设备的压电感测组件的一部分时，这两个压电层可以被配置为生成差分信号，从而导致对检验质量块的平面外运动的更精确的感测。例如，在包括机构501的陀螺仪设备的操作期间，当第一压电层208受到拉力时，第二压电层502可以受到压力，从而生成差分信号。
在一些实施方式中，机构501包括第二金属层512以充当第二检验质量块。第二金属层512部署在第二介电层506上。在添加第二金属层512的情况下，在一些实施方式中，类似于机构401，机构501可以在层厚度的方向上关于由虚线510指示的中性轴对称。
机构的其他实施方式也是可能的。例如，机构可以包括金属层，其中介电层、电极层和压电层处于金属层的顶部和底部。这样的机构可以被用作诸如MEMS设备之类的设备的感测组件或驱动组件。在一些实施方式中，这样的机构可以是对称的，并且该机构在被配置成驱动组件时可以增加所生成的力，从而导致金属层的振动的更大幅度。当被配置成感测组件时，这样的机构可以生成更大的电信号。
MEMS设备可以合并在此公开的任何机构。在一些实施方式中，该机构既可以充当设备的感测组件，也可以充当设备的驱动组件。在一个或多个机构充当驱动组件的一些实施方式中，多个机构中的一个也可以充当感测组件。对于一些MEMS陀螺仪设备，驱动组件用于驱动检验质量块使其振动。对于一些MEMS陀螺仪设备，感测组件用于感测振动中的检验质量块的平面内或平面外运动。例如，y轴MEMS陀螺仪设备可以具有在平面内驱动检验质量块的驱动组件、以及感测振动中的检验质量块的平面外运动的感测组件。可替代地，y轴MEMS陀螺仪设备可以具有在平面外驱动检验质量块的驱动组件、以及感测振动中的检验质量块的平面内运动的感测组件。z轴MEMS陀螺仪设备可以具有在平面内驱动检验质量块的驱动组件、以及感测振动中的检验质量块的平面内运动的感测组件。
在一些实施方式中，MEMS陀螺仪设备驱动和感测频率可以偏移几百赫兹。在MEMS陀螺仪设备的一些实施方式中，一个或多个机构充当驱动组件并且静电电容器端子充当感测组件。例如，在y轴MEMS陀螺仪设备的一个实施方式中，静电电容器端子是由充当检验质量块的金属层、以及在衬底上处于金属层之下的扁平金属电极形成的。在另一示例中，在z轴MEMS陀螺仪设备中，静电电容器端子是由围绕MEMS陀螺仪设备的周界的横向交指式或闭合间隙电容器形成的。本领域普通技术人员能够容易地理解这样的横向交指式或闭合间隙电容器。在使用静电电容器端子作为感测组件的实施方式中，角旋转可以通过如下方式在MEMS陀螺仪设备中被检测到：利用处于远离驱动频率的频率下的载波信号测量电极电容的改变，从而简化控制电路。例如，电极电容的改变可以利用处于兆赫数量级的频率下的载波信号来测量。这样的静电换能器还可以用于有源正交校正，其中反馈回路减少了耦合到感测框架的正交校正的量。
金属检验质量块可以减少本文所公开的MEMS陀螺仪设备中的正交和偏移误差二者。金属检验质量块还可以增加MEMS陀螺仪设备的灵敏度；在一些实施方式中，检验质量块的金属和金属合金具有数倍于硅的密度，从而增加了给定角旋转速率下检验质量块的平面外运动。
图6示出了描绘用于形成包括金属层和压电层的MEMS设备的机构的方法的流程图的示例。如下所述的方法601包括用于形成图2B的机构251的操作。注意，方法601的各个操作可以组合和/或重新安排以形成本文所公开的任何机构。还应注意，可以执行如下所述的对不同层的图案化和蚀刻以在MEMS设备的不同区域中得到的不同图案的各层。如上所述，在MEMS设备的一些实施方式中，金属层的作为MEMS设备的机构的一部分的区域可以是被金属层覆盖的整个区域的一部分。介电层部分地用于使电极层绝缘，而电极层部分地用于向压电层施加电压或者从压电层感测电压。在金属层的不包括压电层的部分中，其他层（即介电层和电极层）可以不与金属层的这些部分相关联；金属层的作为MEMS设备的机构的一部分的部分是利用图案化和蚀刻操作来定义的。
在一些实施方式中，机构形成在衬底上或与衬底相关联。在一些实施方式中，衬底是硅晶片。在另外的实施方式中，衬底是平板玻璃衬底。由于方法601的各操作可以在大约室温到400℃范围执行（例如方法的过程在400℃或更低执行），因此方法601与平板显示器玻璃技术兼容。
在框602，在衬底上形成牺牲层。在衬底上形成牺牲层以前，可以将铬或金的金属敷料沉积到衬底上。当铬或金的金属敷料被沉积到衬底上时，可以将氧化物沉积到铬或金的金属敷料上以覆盖铬或金的金属敷料。在一些实施方式中，铬或金的金属敷料充当一些MEMS设备中的第一和第二电极的电接触点。
在一些实施方式中，将铜层用作牺牲层。铜层可以被喷溅、蒸发或电镀到衬底上。在各个实施方式中，铜层的厚度在大约0.1至20微米的范围内。在一些实施方式中，将铝层用作牺牲层。铝层可以被喷溅或蒸发到衬底上。在各个实施方式中，铝层的厚度在大约0.1至10微米的范围内。在另外的实施方式中，将钼层或非晶硅层用作牺牲层。钼层或非晶硅层可以被喷溅或蒸发到衬底上。在各个实施方式中，铝层的厚度在大约0.1至10微米的范围内。
在一些实施方式中，牺牲层随后被图案化和蚀刻。牺牲层可以用本领域普通技术人员公知的用在集成电路制造中的光致抗蚀剂来图案化，并随后被蚀刻。铜可以用湿蚀刻工艺来蚀刻，该湿蚀刻工艺使用基于过氧化氢和乙酸的蚀刻剂或者使用氨化过硫酸钠溶液。铝可以使用碱基蚀刻剂以湿蚀刻工艺来蚀刻。碱基蚀刻剂包括例如氢氧化钾或氢氧化钠。钼或非晶硅可以用使用氟基等离子体以干反应蚀刻工艺来蚀刻。
在框604，在牺牲层上形成第一介电层252。在一些实施方式中，由氧化物、低应力氮化物或其他合适材料构成的第一介电层252是利用喷溅工艺、化学气相沉积工艺、等离子体增强化学气相沉积工艺、或物理气相沉积工艺来形成的。在一些其他实施方式中，由氧化硅构成的第一介电层是通过沉积硅层并随后将该层氧化而形成的。在一些实施方式中，第一介电层252随后被图案化和蚀刻。在一些实施方式中，第一介电层可以用本领域普通技术人员公知的用在集成电路制造中的工艺来图案化和蚀刻。
在框606，在第一介电层252上形成第一电极层254。在一些实施方式中，由钌、钨、铂、钼、铝、钛、金或其他合适材料构成的第一电极层254是利用喷溅工艺、电子束蒸发工艺或蒸发工艺形成的。在一些实施方式中，第一电极层254随后被图案化和蚀刻。在一些实施方式中，第一电极层254可以用本领域普通技术人员公知的用在集成电路制造中的工艺来图案化和蚀刻。
在框608，在第一电极层上254形成压电层256。在一些实施方式中，压电层256可以包括氮化铝、锆钛酸铅、砷化镓、氧化锌或其他合适材料，并且利用反应离子喷溅工艺或直流（DC）喷溅工艺来形成。当压电层是氮化铝时，这两种工艺都能够产生层中的氮化铝，其中001c轴取向与衬底的平面正交。在一些实施方式中，如上所述，具有该结晶取向对于形成具有良好压电特性的氮化铝层是重要的。在一些实施方式中，压电层256然后被图案化和蚀刻。压电层256可以用本领域普通技术人员公知的用在集成电路制造中的工艺来图案化和蚀刻。
在一些实施方式中，尤其是当氮化铝被用于压电层256时，所期望的是上面形成有压电体的电极具有低表面粗糙度。在方法601中，在压电层被形成在第一电极层上的情况下，这将意味着，衬底、牺牲层、第一介电层和第一电极层全部都具有低表面粗糙度。为实现这一点，这些层可以用产生很低的表面粗糙度的工艺来形成，因为第一电极层的粗糙度将受底下各层的影响。
在框610，在压电层256上形成第二电极层258。第二电极层258可以用与用于形成第一电极层254的工艺类似的工艺来形成。第二电极层可以用本领域普通技术人员公知的用在集成电路制造中的工艺来图案化和蚀刻。
在框612，在第二电极层258上形成第二介电层260。第二介电层260可以用与用于形成第一介电层的工艺类似的工艺来形成。第二介电层可以用本领域普通技术人员公知的用在集成电路制造中的工艺来图案化和蚀刻。
在框614，在第二介电层260上形成金属层262。金属层262可以被配置成例如机电陀螺仪设备中的检验质量块。金属层262可以包括镍、镍锰合金、镍钴合金，或者其他合适材料，并且用电镀工艺或喷溅工艺来形成。在一些实施方式中，金属层262和牺牲层具有能够使得移除牺牲层而不会也移除金属层262的属性，如下所述。例如，当铜被用于牺牲层时，不能再将铜用于金属层262，因为用于移除牺牲层的工艺也可能移除金属层的全部或一部分。在金属层262是利用电镀工艺形成的一些实施方式中，需要晶种层。晶种层可以形成在第二介电层上。在一些实施方式中，晶种层是在电镀工艺之前利用喷溅工艺、电子束蒸发工艺或蒸发工艺形成的。
在一些实施方式中，使用光致抗蚀剂层来在第二介电层260上定义金属层262将形成于其上的区域。可以使用用于微电子制造中的电镀的光致抗蚀剂。例如，KMPR高纵横比光致抗蚀剂（MicroChem公司，马萨诸塞州，牛顿市）可以用于金属电镀。KMPR光致抗蚀剂可以用于形成厚度高达大约100微米的具有大致笔直的侧壁的光致抗蚀剂层。该KMPR光致抗蚀剂与各种电镀化学兼容。作为另一示例，SU－8厚光致抗蚀剂（MicroChem公司，牛顿市，马萨诸塞州）可以用于金属电镀。SU－8光致抗蚀剂可以用于形成厚度高达大约100微米的具有大致笔直的侧壁的光致抗蚀剂层。该SU－8光致抗蚀剂也与各种电镀化学兼容。作为另一示例，WBR2050薄膜型光致抗蚀剂（DuPontTM，威明顿，特拉华州）可以用于金属电镀。WBR2050光致抗蚀剂可以层压在晶片或衬底上以形成厚度在大约25至50微米的范围内的具有大致笔直的侧壁的光致抗蚀剂层。
在一些实施方式中，光致抗蚀剂可以形成在第二介电层260的表面上。在第二介电层260的表面上形成光致抗蚀剂层以后，可以在曝光前烘焙中将光致抗蚀剂暴露于提高的温度下以从光致抗蚀剂中移除过量的光致抗蚀溶剂。然后，光致抗蚀剂层的各部分可以暴露于适度强的光下。光根据光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂还是负性光致抗蚀剂对该光致抗蚀剂产生影响。在正性光致抗蚀剂的情况下，光致抗蚀剂的暴露部分可以溶解在显影剂溶液中。相反，在负性光致抗蚀剂的情况下，光致抗蚀剂的未暴露部分可以溶解在显影剂溶液中。当光致抗蚀剂暴露在光下时，可以控制多个参数，包括光强、曝光时间、焦深、以及曝光步骤的数目。在光致抗蚀剂暴露在光下以后，光致抗蚀剂可以在曝光后烘焙中暴露在提高的温度下。然后，光致抗蚀剂可以暴露于显影剂以移除光致抗蚀剂层的所期望的部分。
光致抗蚀剂层的被显影剂移除的部分在第二介电层260的表面上定义了可将金属层262形成于其上的部分。曝光前和曝光后烘焙工艺、包括光强、曝光时间、焦深和曝光步骤数目在内的光参数、以及光致抗蚀剂的类型可以被调整以获得金属层的所期望的侧壁几何形状。
在金属层是镍或镍合金的一些实施方式中，通过透过光致抗蚀剂图案（如果存在的话）在第二介电层上电镀捏或镍合金来形成检验质量块。可以使用来自例如Amerimade、Semitool、NexxSystems或Novellus的晶片或衬底镀覆工具。在这些工具中，晶片或衬底可以是具有镍金属阳极的沉浸在电镀液中的阴极。用于镀覆镍层的电镀液可以包括氨基磺酸镍、硫酸镍、氯化镍、糖精和硼酸。为了镀覆镍合金金属层的目的，将合适的金属盐添加到电镀液。例如，为了电镀镍钴合金，将硫酸钴或氯化钴添加到电镀液。作为另一示例，为了电镀镍锰合金，将氯化锰添加到电镀液。
在框614形成金属层262以后，移除任何光致抗蚀剂（如果存在的话）。光致抗蚀剂是使用本领域普通技术人员公知的用在集成电路制造中的工艺移除的。例如，如果存在SU-8光致抗蚀剂，则可以利用干反应离子蚀刻工艺来移除该光致抗蚀剂。
在框616，牺牲层被移除。如果牺牲层是铜层，则可以用湿蚀刻工艺来移除，该湿蚀刻工艺使用过氧化氢和乙酸基蚀刻剂或者使用氨化过硫酸钠溶液。这两种蚀刻剂都展示出良好的铜移除率，而不蚀刻镍或镍合金。如果牺牲层是铝层，则可以用使用碱基蚀刻剂的湿蚀刻工艺来移除铝层。碱基蚀刻剂展示出良好的铝移除率，而不蚀刻镍或镍合金。碱基蚀刻剂的两个例子是氢氧化钾和氢氧化钠。如果牺牲层是钼层或非晶硅层，则这些层可以使用氟基等离子体以干反应蚀刻工艺来移除。
对本公开中描述的实现的各种改动对于本领域技术人员可能是明显的，并且本文中所定义的普适原理可应用于其他实现而不会脱离本公开的精神或范围。由此，权利要求并非旨在被限定于本文中示出的实现，而是应被授予与本公开、本文中所公开的原理和新颖性特征一致的最广义的范围。本文中专门使用词语“示例性”来表示“用作示例、实例或解说”。本文中描述为“示例性”的任何实现不必然被解释为优于或胜过其它实现。另外，本领域普通技术人员将容易领会，术语上“上/高”和“下/低”有时是为了便于描述附图而使用的，且指示与取向正确的页面上的附图取向相对应的相对位置，且可能并不反映如所实现的IMOD的正当取向。
本说明书中在分开实现的上下文中描述的某些特征也可组合地实现在单个实现中。相反，在单个实现的上下文中描述的各种特征也可分开地或以任何合适的子组合实现在多个实现中。此外，虽然诸特征在上文可能被描述为以某些组合的方式起作用且甚至最初是如此要求保护的，但来自所要求保护的组合的一个或多个特征在一些情形中可从该组合被删去，且所要求保护的组合可以针对子组合、或子组合的变体。
类似地，虽然在附图中以特定次序描绘了诸操作，但这不应当被理解为要求此类操作以所示的特定次序或按顺序次序来执行、或要执行所有所解说的操作才能达成期望的结果。此外，附图可能以流程图的形式示意性地描绘一个或多个示例过程。然而，未描绘的其他操作可被纳入示意性地解说的示例过程中。例如，可在任何所解说操作之前、之后、同时或之间执行一个或多个附加操作。在某些环境中，多任务处理和并行处理可能是有利的。此外，上文所描述的实现中的各种系统组件的分开不应被理解为在所有实现中都要求此类分开，并且应当理解，所描述的程序组件和系统一般可以一起整合在单个软件产品中或封装成多个软件产品。另外，其他实现也落在所附权利要求书的范围内。在一些情形中，权利要求中叙述的动作可按不同次序来执行并且仍达成期望的结果。
结合本文中所公开的实现来描述的各种解说性逻辑、逻辑块、模块、电路和算法步骤可实现为电子硬件、计算机软件、或这两者的组合。硬件与软件的这种可互换性已以其功能性的形式作了一般化描述，并在上文描述的各种解说性组件、框、模块、电路、和步骤中作了解说。此类功能性是以硬件还是软件来实现取决于具体应用和加诸于整体系统的设计约束。
用于实现结合本文中所公开的方面描述的各种解说性逻辑、逻辑块、模块和电路的硬件和数据处理装置可用通用单芯片或多芯片处理器、数字信号处理器（DSP）、专用集成电路（ASIC）、现场可编程门阵列（FPGA）或其他可编程逻辑器件、分立的门或晶体管逻辑、分立的硬件组件、或其设计成执行本文中描述的功能的任何组合来实现或执行。通用处理器可以是微处理器，或者是任何常规的处理器、控制器、微控制器、或状态机。处理器还可以被实现为计算设备的组合，例如DSP与微处理器的组合、多个微处理器、与DSP核心协作的一个或多个微处理器、或任何其他此类配置。在一些实现中，特定步骤和方法可由专门针对给定功能的电路系统来执行。

Claims (37)

1.一种装置，包括：
金属层；
部署在所述金属层上的第一介电层；
部署在所述第一介电层上的第一电极层；
部署在所述第一电极层上的压电层，所述压电层被配置为响应于电场或机械力中的至少一个，其中所述金属层的至少一部分对应于所述压电层的整个区域；
部署在所述压电层上的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层被配置为施加跨所述压电层的电场或者感测由于所述机械力而由所述压电层生成的电场；以及
部署在所述第二电极层上的第二介电层。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属层被配置成检验质量块。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：
部署在所述第二介电层上的第二金属层。
4.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属层的厚度大于5微米。
5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电层的厚度在0.5至3微米的范围内。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电极层的厚度或所述第二电极层的厚度中的至少一个在100至300纳米的范围内。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一介电层的厚度或所述第二介电层的厚度中的至少一个在为100至300纳米的范围内。
8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属层的厚度大于所述第一介电层、所述第一电极层、所述压电层、所述第二电极层和所述第二介电层的组合厚度。
9.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述金属层包括镍、镍锰合金和镍钴合金中的至少一个。
10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电层包括氮化铝。
11.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一电极层和所述第二电极层包括选自包括下列各项的组的金属：铜、铂、钼、钨、钌、金和铝。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一介电层和所述第二介电层包括氧化硅。
13.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述压电层的均方根粗糙度小于1纳米。
14.一种机电陀螺仪装置，包括：
第一设备，其被配置成所述机电陀螺仪装置的驱动组件，所述第一设备包括：
金属层；
部署在所述金属层上的第一介电层；
部署在所述第一介电层上的第一电极层；
部署在所述第一电极层上的压电层，所述压电层被配置为响应于电场，其中所述金属层的至少一部分对应于所述压电层的整个区域；
部署在所述压电层上的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层被配置为施加跨所述压电层的电场；以及
部署在所述第二电极层上的第二介电层。
15.如权利要求14所述的装置，其特征在于，还包括：
第二设备，其被配置成所述机电陀螺仪装置的感测组件，所述第二设备包括所述金属层、所述第一介电层、所述第一电极层、所述压电层、是第二电极层和所述第二介电层；
其中所述压电层还被配置为响应于机械力，并且所述第一电极层和所述第二电极层还被配置为感测由于所述机械力而由所述压电层生成的电场。
16.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述金属层被配置成检验质量块。
17.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述金属层的厚度大于5微米。
18.如权利要求14所述的装置，其特征在于，所述金属层的厚度大于所述第一介电层、所述第一电极层、所述压电层、所述第二电极层和所述第二介电层的组合厚度。
19.一种用于机电设备的装置，所述装置包括：
金属层；
部署在所述金属层上的第一介电层；
部署在所述第一介电层上的第一电极层；
部署在所述第一电极层上的第一压电层，所述第一压电层被配置为响应于机械力；
部署在所述第一压电层上的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层被配置为感测由所述第一压电层响应于所述机械力所生成的第一电场；以及
部署在所述第二电极层上的第二压电层，所述第二压电层被配置为响应于所述机械力；
部署在所述第二压电层上的第三电极层，所述第二电极层和所述第三电极层被配置为感测由所述第二压电层响应于所述机械力所生成的第二电场，差分信号能够通过组合所感测的第一电场和所感测的第二电场来生成；以及
部署在所述第三电极层上的第二介电层。
20.如权利要求19所述的装置，其特征在于，还包括：
第二金属层，所述第二金属层部署在所述第二介电层上。
21.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述金属层被配置成检验质量块。
22.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述金属层的厚度大于5微米。
23.如权利要求19所述的装置，其特征在于，所述金属层的厚度大于所述第一介电层、所述第一电极层、所述压电层、所述第二电极层和所述第二介电层的组合厚度。
24.一种方法，包括：
在衬底上形成牺牲层；
在所述牺牲层上形成第一介电层；
在所述第一介电层上形成第一电极层；
在所述第一电极层上形成压电层；
在所述压电层上形成第二电极层；
在所述第二电极层上形成第二介电层；以及
在所述第二介电层上形成金属层上。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述金属层被配置为检验质量块。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述金属层是利用电镀工艺形成的。
27.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述金属层是利用喷溅工艺形成的。
28.如权利要求24所述的方法，其特征在于，所述压电层是利用喷溅工艺形成的。
29.如权利要求24所述的方法，还包括：
在所述第二介电层上提供光致抗蚀剂层；
在形成所述金属层之前图案化所述光致抗蚀剂层；以及
在形成所述金属层之后移除所述光致抗蚀剂层。
30.如权利要求24所述的方法，还包括：
在形成所述金属层之后移除所述牺牲层。
31.一种装置，包括：
一种机电系统设备，所述机电系统设备包括：
第一金属层；
部署在所述第一金属层上的第一介电层；
部署在所述第一介电层上的第一电极层；
部署在所述第一电极层上的压电层，所述压电层被配置为响应于电场或机械力中的至少一个，其中所述第一金属层的至少一部分对应于所述压电层的整个区域；
部署在所述压电层上的第二电极层，所述第一电极层和所述第二电极层被配置为施加跨所述压电层的电场或者感测由于所述机械力而由所述压电层生成的电场；
布置在所述第二电极层上的第二介电层；以及
部署在所述第二介电层上的第二金属层。
32.如权利要求31所述的装置，其特征在于，还包括：
显示器；
配置成与所述显示器通信的处理器，所述处理器被配置成处理图像数据；以及
存储器设备，其配置成与所述处理器通信。
33.如权利要求32所述的装置，其特征在于，还包括：
驱动器电路，其配置成将至少一个信号发送给所述显示器。
34.如权利要求33所述的装置，其特征在于，进一步包括：
控制器，其被配置成向所述驱动器电路发送所述图像数据的至少一部分。
35.如权利要求32所述的装置，其特征在于，进一步包括：
图像源模块，配置成将所述图像数据发送给所述处理器。
36.如权利要求35所述的装置，其特征在于，所述图像源模块包括接收机、收发机和发射机中的至少一个。
37.如权利要求32所述的装置，其特征在于，进一步包括：
输入设备，其配置成接收输入数据并将所述输入数据传达给所述处理器。
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