CN104555889A

CN104555889A - 玻璃基板上的全硅电极电容换能器

Info

Publication number: CN104555889A
Application number: CN201410585578.8A
Authority: CN
Inventors: B.R.约翰逊; R.苏皮诺
Original assignee: Honeywell International Inc
Current assignee: Honeywell International Inc
Priority date: 2013-10-29
Filing date: 2014-10-28
Publication date: 2015-04-29
Also published as: JP2015096849A; EP2868623B1; EP2868623A1; US9837935B2; US20150115770A1

Abstract

玻璃基板上的全硅电极电容换能器。一种全硅电极电容换能器，包括：耦合到玻璃基板的可移动硅微结构，该可移动硅微结构具有可移动硅电极，玻璃基板具有顶表面和至少一个凹进，所述可移动硅电极具有平行于所述玻璃基板的所述顶表面的平面的第一平坦表面，所述可移动硅电极具有第一电子功函数；以及耦合到玻璃基板的固定硅电极，该固定硅电极位于可移动硅电极附近，所述固定硅电极配置成感测或促使所述可移动硅微结构的位移，其中所述固定硅电极具有平行于所述第一平坦表面的第二平坦表面，所述固定硅电极具有与所述第一电子功函数相等的第二电子功函数。

Description

玻璃基板上的全硅电极电容换能器

技术领域

本申请涉及一种玻璃基板上的全硅电极电容换能器。

背景技术

电容换能器广泛用于位移的静电感测并用于创建在MEMS微结构中产生位移的静电力。这些换能器由被一个或多个窄的间隙（通常1-20微米）所分离的至少两个电极组成。当电压差施加在两个电极之间时，电极位置的改变引起电极上的电荷的改变，这由外部电子装置检测到。通常，电极中的至少一个是可移动的微结构，其位移或速度指示要感测的一些物理量，诸如加速、旋转、压力，等等。

当电压差施加于电极之间时通过在电极上产生静电力，电容换能器也可以充当用于可移动微结构的致动器。

发明内容

提供了用于全硅电极电容换能器的一个实施例。所述换能器包括耦合到玻璃基板的可移动硅微结构，该可移动硅微结构具有可移动硅电极。所述玻璃基板具有顶表面和至少一个凹进。所述可移动硅电极具有平行于所述玻璃基板的所述顶表面的平面的第一平坦表面。所述可移动硅微结构和可移动硅电极具有第一电子功函数。固定硅电极被结合到所述玻璃基板。该固定硅电极被放置在可移动硅电极附近，并配置成感测或促使所述可移动硅微结构的位移。所述固定硅电极具有平行于所述第一平坦表面的第二平坦表面。所述固定硅电极具有与所述可移动硅微结构和可移动硅电极的所述第一电子功函数相等的第二电子功函数。

附图说明

应当理解，附图仅仅描绘示例性实施例并且因此不应被认为对范围进行限制，通过使用附图，将用附加的特异性和细节来描述该示例性实施例，在附图中：

图1图示出全硅电极电容换能器的一个实施例；

图2A图示出作为用于全硅电极电容换能器的示例性制造过程的一部分的玻璃基板中的凹进的一个实施例；

图2B图示出作为用于全硅电极电容换能器的示例性制造过程的一部分的玻璃基板上放置的金属引线的一个实施例；

图2C图示出作为用于全硅电极电容换能器的示例性制造过程的一部分而结合到玻璃基板的硅片的一个实施例；

图2D图示出作为用于全硅电极电容换能器的示例性制造过程的一部分而结合到玻璃基板的硅片的一个实施例；

图2E图示出作为用于全硅电极电容换能器的示例性制造过程的一部分而结合到玻璃基板的硅电极和可移动硅微结构的一个实施例；

图2F图示出作为用于全硅电极电容换能器的示例性制造过程的可选部分的全硅电极电容换能器的替换实施例；

图2G图示出水平（面内）配置中的全硅电极电容换能器的一个实施例；

图3A图示出说明用于全硅电极电容换能器的示例性制造方法的一个实施例的框图；

图3B图示出说明用于全硅电极电容换能器的制造方法中的可选步骤的框图；

图4图示出用于全硅电极电容换能器的示例性系统的一个实施例。

根据一般惯例，各种描述的特征未按比例绘制而是绘制用于突出与示例性实施例相关的具体特征。

具体实施方式

在下面的详细描述中，参考形成其一部分的附图，并且其中作为例证示出了具体的说明性实施例。然而，应当理解，可以使用其它实施例并且可以进行逻辑的、机械的和电气的改变。此外，绘制图形和说明书中提出的方法不应被解释为限制其中单个步骤可以被执行的顺序。因此，下面的详细描述不应以限制性意义进行。

为了可移动硅微结构的精确和鲁棒地进行垂直感测和致动，并且为了电屏蔽，期望用固定硅电极代替固定金属电极以减轻固定和可移动电极之间的接触电位差（CPD）。通过用硅电极代替金属电极，硅电极的电子功函数大致与可移动硅电极的电子功函数相匹配，从而减少或消除两个电极之间的CPD。

为了实现精确的感测或致动，重要的是具有对电极上的电压的精确控制。如果电极由具有不同电子功函数的不同材料制成，则这是困难的。在那种情况下，在电极之间存在与该电极材料的功函数之间的差相等的有效内置电压差。此内置电压差称为接触电位差（CPD）。CPD引起可以在外部电子装置中产生错误的传感器信号的电极上的电荷，和/或不期望的静电致动器力。CPD的精确值根据电极表面的成分而变化，该成分可以由于温度、与电容器间隙中的气体的化学反应、表面污染物、材料结构等等的变化而随时间变化。因此，CPD可以使由电容换能器组成的传感器或致动器的精度退化。

图1图示出玻璃基板100上的示例性全硅电极垂直电容换能器。全硅电极电容换能器100包括锚定硅（anchored silicon）101、可移动硅微结构103、固定硅电极105和金属电引线107。固定硅电极105是结合到玻璃基板109中的凹进的高掺杂外延硅电极。

在一个实施例中，玻璃基板109具有两个凹进，第一凹进和比第一个更深的第二凹进。固定硅电极105结合到第一凹进。金属电引线107a和107b沿玻璃基板图案化从而使得金属电引线107a中的一个沿着第二凹进的底部直到第一凹进而放置，从而使得金属电引线107a实现到固定硅电极105的电连接。可移动硅电极104电耦合到固定硅101。金属电引线107b沿着第二凹进的底部直到玻璃基板109的顶表面而放置，从而使得金属电引线107b耦合到锚定硅101。金属电极107a和107b定位在固定硅电极105的下方从而使得可移动硅微结构103由固定硅电极105屏蔽而免受金属电引线107a、107b和包括金属电引线107c的其它金属电引线影响。

在可移动硅微结构的下方的玻璃基板上的固定电极常常是必要的，以屏蔽该可移动微结构不受由玻璃基板的表面上不需要的电荷或者由设备的其它部分中施加的电压所产生的电场影响。此类屏蔽电极和可移动微结构之间的CPD可以导致错误的传感器输出或致动器力。

与具有玻璃基板上的金属电极和硅可移动微结构的垂直电容换能器相比，使用固定硅电极105减轻（诸如减少或消除）了固定硅电极105与可移动硅微结构103之间的CPD。

固定硅电极105配置成感测或促使可移动硅微结构103的位移。在一个实施例中，固定硅电极105具有延伸超出玻璃凹进的突出部分（overhang）115，固定硅电极105结合到玻璃基板109而到该玻璃凹进。绝缘玻璃表面111上的杂散电荷的密度可以随时间漂移，如果该杂散电荷产生的电场延伸到可移动硅微结构103，则会产生错误的传感器输出信号。除了消除硅电极105与可移动硅微结构103之间的CPD之外，硅电极105还具有将可移动硅微结构103屏蔽而免受玻璃表面111影响的“突出部分”115。可移动硅微结构103包括形成于可移动硅微结构103中的可移动硅电极104。在一个实施例中，可移动硅微结构103也是可移动硅电极104。在其它实施例中，可移动硅电极104仅包括可移动硅微结构103的一部分。

锚定硅101结合到玻璃基板109。可移动硅微结构103与锚定硅101由柔性硅悬架113连接。柔性硅悬架113在机械上是顺从的，从而允许可移动硅微结构103移动。锚定硅101、可移动硅微结构103和柔性硅悬架113通过光刻并从同一片硅蚀刻而形成。在一个实施例中，硅电极105的突出结构并且还有锚定硅101提供防止来自玻璃表面111的电场线到达可移动硅微结构103的屏蔽。该屏蔽也可以防止来自玻璃上的金属电引线107的电场线达到可移动硅微结构103。金属电引线107在玻璃基板109上被图案化。电引线107耦合到固定硅电极105和锚定硅101。在一些实施例中，锚定硅101是导电的，并且经由柔性硅悬架113耦合到可移动硅微结构103和/或可移动硅电极104。金属电引线107中的一个被耦合以载送来自固定硅电极105的电信号。另一个金属电引线被耦合以载送来自锚定硅101中的电极的电信号。并且另一个被耦合以载送来自可移动硅微结构104的电信号。

图2A-2F图示出根据一个实施例用于全硅电极电容换能器的示例性制造过程。下面参考图2A-2F来描述该过程。图2A图示出具有两组凹进（一组第一凹进223在顶表面221下方，和一组第二凹进225比第一凹进223更深）的玻璃基板209的截面视图200A。在一个实施例中，仅一组凹进223A被蚀刻到玻璃基板209A中，并且未蚀刻的玻璃基板209A形成具有顶表面221A的台地（mesa）。

图2B图示出图2A的玻璃基板209和金属引线207的截面视图200B。金属引线207在玻璃基板209上被图案化。放置了几个金属引线207，一个金属引线207在第二凹进225内，另一个金属引线从第二凹进225到第一凹进223，并且另一金属引线207从第二凹进225到顶表面221。

图2C图示出具有金属引线207的玻璃基板209和第一硅片230的截面视图200C。凹进235被蚀刻到具有掺杂外延层233的第一硅片230中。外延硅233的未蚀刻部分被阳极结合到在玻璃基板209的中心的第一凹进223的表面。然后第一硅片230的未掺杂部分通过在蚀刻剂中的湿蚀刻工艺而被去除，该湿蚀刻工艺选择性地蚀刻未掺杂的硅而不蚀刻高掺杂的硅233。外延硅233的剩余部分形成固定硅电极205。

图2D图示出具有金属引线207的玻璃基板209、固定硅电极205和第二硅片240的截面视图200D。凹进245被刻蚀到具有掺杂外延层243的第二硅片240中以形成可移动硅微结构203。第二硅片240也形成锚定硅201。第二硅片240结合到玻璃基板209的顶表面221。第二硅片240的未掺杂部分通过在蚀刻剂中的湿蚀刻而被去除，该湿蚀刻选择性地蚀刻未掺杂的硅而不蚀刻高掺杂的硅243。

在一个实施例中，固定硅电极205为具有平行于第一凹进223的表面的平坦表面的电极板。第一凹进223的表面平行于由玻璃基板221的顶表面形成的平面，并且被定位在可移动硅电极204下方。可移动硅电极204也是具有平行于固定硅电极205的平坦表面的平坦表面的平坦的板状结构，从而使得可移动硅电极204的平坦表面和固定硅电极205彼此相向。在其它实施例中，可移动硅电极204为交指的梳子，其中梳齿附着到锚定硅201。如由本领域技术人员将意识到的，可移动硅电极204在形式上不限于前面描述的示例并可以采用可以被图案化到掺杂外延层243中的几乎任何形状的形式。

图2E图示出具有金属引线207的玻璃基板209、固定硅电极205和可移动硅微结构203的截面视图200E。在此，第二硅片240的未掺杂部分被去除，第二硅片240剩余的掺杂部分包括可移动硅微结构203、锚定硅201和柔性硅悬架213。可移动硅微结构203包括可移动硅电极204，其中锚定硅201经由柔性硅悬架213把可移动硅微结构203固定就位。固定硅电极205具有延伸超出第一凹进223的突出部分215。该突出部分215被配置成将可移动硅电极204屏蔽而免受玻璃基板209的表面上的杂散电荷、以及可移动硅电极204与金属引线207之间的CPD或AC和DC施加电压影响。

图2F图示出具有金属引线207的玻璃基板209、固定硅电极205和图2A-2E中描述的可移动硅微结构203的截面视图200F，其中在该可移动硅微结构203上方具有附加玻璃基板209F。如同玻璃基板209，附加玻璃基板209F包括两个凹进、固定硅电极205F和金属电引线。锚定硅201结合到附加玻璃基板209F的顶表面，从而使得可移动硅微结构203位于固定硅电极205与205F之间。

固定硅电极205和205F结合到相应的玻璃基板209和209F。锚定硅201结合到玻璃基板209和209F中的每一个的顶表面221。可移动硅微结构203经由柔性硅悬架213耦合到锚定硅201。可移动硅微结构203包括可移动硅电极204。可移动硅电极204配置在固定硅电极205与205F之间从而使得固定硅电极205和205F电气地屏蔽可移动硅电极204免受可移动硅电极204与金属电引线207之间不需要的CPD，以及免受玻璃基板209和209F中的每一个的相应表面上的杂散电荷的影响。

在一个实施例中，可移动硅微结构203是水平换能器（移动平行于基板的表面的平面）的一部分。图2G描绘了此类面内MEMS陀螺仪200G的自上而下的视图。截面线l-l示出图2A-2F中描绘的截面的位置。在操作中，固定硅电极205和205F将被放置在可移动硅微结构203的上方和下方。在硅微结构203的任一侧上使用硅电极205和205F屏蔽了水平换能器并且可以减轻潜在的CPD，因而减轻不期望的垂直力和可以由CPD引起的感应电荷。致动电极251为交指的梳子并配置成具有产生水平力的施加电压，从而引起可移动硅微结构203水平地移动；也即，平行于基板的平面。当存在关于和与基板的平面平行的轴的旋转移动时，在可移动硅微结构203上所得到的科里奥利（Coriolis）力引起其垂直地移动。固定硅电极205和205F配置成感测该垂直运动。固定硅电极205和205F还配置成屏蔽可移动硅微结构203免受垂直力和由CPD与可移动硅电极203的垂直运动所引起的感应电荷的影响。由于这是顶视图，205和205F示出为重叠的。因此，面内MEMS陀螺仪200G具有水平和垂直换能器两者。

图3A图示出用于在玻璃基板上制造全硅电极电容换能器的方法300A的框图。在方框301处，凹进被蚀刻到玻璃基板中。在一个实施例中，只有一个凹进被蚀刻到玻璃基板中。在另一实施例中，玻璃基板通过光刻和蚀刻工艺图案化以形成第一凹进和第二凹进，第一凹进比玻璃基板的顶表面更深，并且第二凹进比第一凹进更深。通常凹进为2到10微米深。在方框303处，金属电引线被图案化到玻璃基板上。金属电引线被这样放置使得它们载送来自固定硅电极以及还有锚定硅中的硅电极的电信号。在方框305处，凹进被蚀刻到具有掺杂外延层的第一硅片中。为了形成固定硅电极，具有高掺杂外延表面层的第一硅片被图案化并蚀刻以在玻璃基板上形成比第一凹进更深的凹进。优选地，高掺杂外延层比玻璃基板中的第一凹进的深度更浅。通常，外延层的厚度将在0.5到10微米的范围中。

在方框307处，外延硅结合到玻璃基板中的第一凹进的表面。高掺杂外延层的未蚀刻部分被阳极结合到玻璃基板中的第一凹进的表面。在方框309处，第一硅片的未掺杂部分被去除。硅片的未掺杂部分通过在蚀刻剂中的湿蚀刻而被去除，该湿蚀刻选择性地蚀刻未掺杂的硅而不蚀刻高掺杂的硅。一个这样的蚀刻剂为乙二胺和邻苯二酚（EDP）的水溶液。剩余的高掺杂硅在玻璃基板中的第一凹进上形成固定硅电极。在方框311处，凹进被蚀刻在具有掺杂外延层的第二硅片中。为了形成可移动硅微结构和可移动硅电极，具有高掺杂外延表面层的第二硅片被图案化并蚀刻。第二硅片还形成锚定硅结构。在方框313处，第二硅片结合到玻璃基板的顶表面。在方框315处，第二硅片的未掺杂部分通过在蚀刻剂中的湿蚀刻而被去除，该湿蚀刻选择性地蚀刻未掺杂的硅而不蚀刻高掺杂的硅。

图3B图示出制造全硅电极电容换能器的示例性方法中的可选步骤，并且在此参照图3A来描述。在可选方框321处，凹进被蚀刻到第二玻璃基板中。如上面关于之前的玻璃基板而描述的，可以将一个或多个凹进蚀刻到第二玻璃基板中。在可选方框323处，金属电引线被图案化到第二玻璃基板上。在可选方框325处，凹进被蚀刻到具有掺杂外延层的第三硅片中。为了形成固定硅电极，具有高掺杂外延表面层的第三硅片如上面关于第一硅片而描述的被图案化并被蚀刻。在可选方框327处，如上面关于第一硅片而描述的，第三硅片随后被结合到第二玻璃基板中的凹进。在可选方框329处，如前面关于第一硅片而描述的，第三硅片的未掺杂部分被去除。在可选方框331处，第二玻璃基板被阳极结合到第二硅片的高掺杂外延硅。这创建了既在可移动硅微结构的上方又在其下方的固定硅电极。这为可移动硅微结构的感测和致动提供了更大的对称性。这样的实施例的应用包括但不限于面外MEMS陀螺仪（OPG）、面内MEMS陀螺仪（IPG）、面外MEMS加速度计（OPA）和面内MEMS加速度计（IPA）。

应当理解，图3A和3B描绘了示例性实施例，并且不一定以其中这些方框所呈现的顺序来施行该方法。因此，图3A和3B以及前面的描述不应以限制的意义来进行。

图4是说明用于全硅电极电容换能器的示例性系统400的系统方框图。在一个实施例中，全硅电极电容换能器410耦合到测量单元420。测量单元420包括耦合到包含读出指令427的计算机可读存储器/介质425的处理器423。合适的计算机可读存储器包括可以由通用或专用计算机或处理器，或任何可编程逻辑器件访问的任何可用的介质。例如，合适的处理器可读介质可以包括存储或存储器介质，诸如但不限于常规硬盘、加密盘-只读存储器（CD-ROM）、诸如随机存取存储器（RAM）（包括但不限于同步动态随机存取存储器（SDRAM）、双数据速率（DDR）RAM、RAMBUS动态RAM（RDRAM）、静态RAM（SRAM），等等）之类的易失性或非易失性介质、只读存储器（ROM）、电可擦除可编程ROM（EEPROM）和闪速存储器，等等。

在一个实施例中，全硅电极电容换能器410可以被实施为前面图1和2A-F中描述的实施例中的一个。

如上面所述，测量单元420包括耦合到系统存储器和/或介质425的处理器423，其包括被配置成引起处理器423从全硅电极电容换能器410读取指示该全硅电极电容换能器的移动和/或姿态的信号的读出指令427。处理器423耦合到接口设备430。处理器被配置成引起接口设备430在视觉上、听觉上或以其它方式指示表示诸如加速、旋转、压力，等等之类的换能器信号的结果。在一个实施例中，接口设备430为能够显示图形内容的显示器。合适的示例性显示器包括但不限于与飞行器惯性导航系统相关联的显示器。用于实施显示器的合适技术包括但不限于阴极射线管（CRT）显示器、有源矩阵液晶显示器（LCD）、无源矩阵LCD、发光二极管显示器（LED），或等离子体显示器单元。在其它实施例中，接口设备430为能够在听觉上指示换能器410的信号的扬声器。

尽管已经在此图示并描述了具体实施例，但是本领域普通技术人员将意识到，可以实现相同目的的任何布置可以替代所示的具体实施例。因此，显然意图仅由权利要求及其等同物来限制本发明。

示例实施例

示例1是一种全硅电极电容换能器，包括：耦合到玻璃基板的可移动硅微结构，该可移动硅微结构具有可移动硅电极，所述玻璃基板具有顶表面和至少一个凹进，所述可移动硅电极具有平行于所述玻璃基板的所述顶表面的平面的第一平坦表面，所述可移动硅电极具有第一电子功函数；以及耦合到玻璃基板的固定硅电极，该固定硅电极与所述可移动硅电极相邻，所述固定硅电极被配置成感测或促使所述可移动硅微结构的位移，其中所述固定硅电极具有平行于所述第一平坦表面的第二平坦表面，所述固定硅电极具有与所述第一电子功函数相等的第二电子功函数。

示例2包括示例2的电容换能器，其中所述可移动硅微结构通过硅锚耦合到所述玻璃基板，其中所述硅锚结合到所述玻璃基板的所述顶表面，其中所述可移动硅微结构通过柔性硅悬架耦合到所述硅锚。

示例3包括示例1或2中任一项所述的电容换能器，其中所述玻璃基板具有第一凹进和第二凹进，所述第一凹进位于所述玻璃基板的顶表面下方，所述第二凹进比第一个更深，其中所述固定硅电极耦合到所述第一凹进，其中所述可移动硅微结构耦合到所述玻璃基板的所述顶表面。

示例4包括示例1-3中任一项所述的电容换能器，其中所述固定硅电极具有突出部分，其中所述突出部分是延伸超出所述第一凹进的表面的所述固定硅电极的一部分，其中所述突出部分在所述第二凹进上面延伸从而使得所述突出部分屏蔽所述可移动硅微结构免受来自所述第二凹进的表面的电场线的影响。

示例5包括示例1-4中任一项所述的电容换能器，其中所述固定硅电极和可移动硅电极是高掺杂外延硅电极，其中所述固定硅电极与可移动硅电极的所述电功函数相匹配以减轻所述固定硅电极与可移动硅电极之间的接触电位差。

示例6包括示例1-5中任一项所述的电容换能器，其中所述电容换能器是配置成感测或促使所述可移动硅电极的水平运动的水平电容换能器，其中所述固定硅电极被配置成电气地屏蔽所述可移动硅电极，防止水平换能器中的垂直力，并且防止由所述可移动硅电极的垂直运动引起的感应电荷。

示例7包括示例1-5中任一项所述的电容换能器，其中所述电容换能器是配置成感测或促使所述可移动硅电极的垂直运动的垂直电容换能器，其中所述固定硅电极还被配置成电气屏蔽所述可移动硅电极。

示例8包括示例1-7中任一项所述的电容换能器，具有附着到所述可移动硅微结构上方和下方的玻璃基板的多于一个固定硅电极，所述多于一个固定硅电极被配置成将所述可移动硅电极电气屏蔽分别地免受上方和下方所述可移动硅微结构的影响。

示例9是一种制造全硅电极电容换能器的方法，包括：将至少一个凹进蚀刻到玻璃基板中；将金属电引线图案化到所述玻璃基板上；将凹进蚀刻到具有掺杂外延层的第一硅片中；将所述第一硅片的外延硅结合到所述玻璃基板的所述至少一个凹进中的第一凹进；去除所述第一硅片的未掺杂部分，其中所述第一硅片的剩余部分包括固定硅电极；在具有掺杂外延层的第二硅片中的蚀刻凹进；将所述第二硅片的外延硅结合到所述玻璃基板的顶表面；去除所述第二硅片的未掺杂部分，其中所述第二硅片的剩余部分包括可移动硅微结构，所述可移动硅微结构具有可移动硅电极。

示例10包括示例9所述的方法，其中第一凹进和第二凹进被蚀刻到所述玻璃基板中，所述第一凹进位于所述玻璃基板的顶表面下方，所述第二凹进比所述第一凹进更深，其中所述固定硅电极耦合到所述第一凹进。

示例11包括示例9-10中任一项所述的方法，其中所述固定硅电极具有突出部分，其中所述突出部分是延伸超出所述第一凹进的表面的所述固定硅电极的一部分，其中所述突出部分在所述第二凹进上面延伸从而使得所述突出部分屏蔽所述可移动硅微结构免受所述第二凹进的表面上的电荷影响。

示例12包括示例9-11中任一项所述的方法，包括：将至少一个凹进蚀刻到第二玻璃基板中；将金属电引线图案化到所述第二玻璃基板上；将凹进蚀刻到具有掺杂外延层的第三硅片中；将所述第三硅片的外延硅结合到所述第二玻璃基板的所述至少一个凹进中的第三凹进；去除所述第三硅片的未掺杂部分，其中所述第三硅片的剩余部分包括第二固定硅电极；将所述第二硅片的外延硅结合到第二玻璃基板的顶表面。

示例13包括示例12所述的方法，其中第一凹进和第二凹进被蚀刻到所述玻璃基板中，所述第一凹进位于所述玻璃基板的顶表面下方，所述第二凹进比所述第一凹进更深，其中所述固定硅电极耦合到所述第一凹进，其中第三凹进和第四凹进被蚀刻到所述第二玻璃基板中，所述第三凹进位于所述第二玻璃基板的顶表面下方，所述第四凹进比所述第三凹进更深，其中所述第二固定硅电极耦合到所述第三凹进。

示例14包括示例12所述的方法，其中：所述固定硅电极具有突出部分，其中所述突出部分是延伸超出所述第一凹进的表面的所述固定硅电极的一部分，其中所述突出部分在所述第二凹进上面延伸从而使得所述突出部分屏蔽所述可移动硅微结构免受所述第二凹进的表面上的电荷影响；所述第二固定硅电极具有突出部分，其中所述突出部分是延伸超出所述第三凹进的表面的所述第二固定硅电极的一部分，其中所述突出部分在所述第四凹进上面延伸从而使得所述突出部分屏蔽所述可移动硅微结构免受所述第四凹进的表面上的电荷影响。

示例15是一种用于全硅电极电容换能器的系统，包括：全硅电极电容换能器，包括：耦合到玻璃基板的可移动硅微结构，该可移动硅微结构具有可移动硅电极，所述玻璃基板具有顶表面和至少一个凹进，所述可移动硅电极具有平行于所述玻璃基板的所述顶表面的平面的第一平坦表面，所述可移动硅电极具有第一电子功函数；耦合到玻璃基板的固定硅电极，该固定硅电极与所述可移动硅电极相邻，所述固定硅电极配置成感测或促使所述可移动硅微结构的位移，其中所述固定硅电极具有平行于所述第一平坦表面的第二平坦表面，所述固定硅电极具有与所述第一电子功函数相等的第二电子功函数；耦合到所述全硅电极电容换能器的测量单元，所述测量单元配置成读取来自所述全硅电极电容换能器的信号；以及耦合到测量单元的接口设备，配置成指示表示来自所述全硅电极电容换能器的所述信号的结果。

示例16包括示例15的系统，其中所述玻璃基板具有第一凹进和第二凹进，所述第一凹进位于所述玻璃基板的顶表面下方，所述第二凹进比所述第一个更深，其中所述固定硅电极耦合到所述第一凹进，其中所述可移动硅微结构耦合到所述玻璃基板的所述顶表面。

示例17包括示例15-16中任一项所述的系统，其中所述固定硅电极具有突出部分，其中所述突出部分是延伸超出所述第一凹进的所述表面的所述固定硅电极的一部分，其中所述突出部分在所述第二凹进上面延伸从而使得所述突出部分屏蔽所述可移动硅微结构免受来自所述第二凹进的表面的电场线的影响。

示例18包括示例15-17中任一项所述的系统，其中所述固定硅电极和可移动硅电极是高掺杂外延硅电极，其中所述固定硅电极与可移动硅电极的所述电功函数相匹配以减轻所述固定硅电极与可移动硅电极之间的接触电位差。

示例19包括示例15-18中任一项所述的系统，其中所述全硅电极电容换能器具有附着到所述可移动硅微结构上方和下方的玻璃基板的多于一个固定硅电极，所述多于一个固定硅电极配置成将所述可移动硅电极电气屏蔽免受上方和下方的影响。

示例20包括示例19的系统，其中多于一个固定硅电极具有相应的突出部分，其中每个突出部分是延伸超出所述固定硅电极所附着的相应的玻璃基板的表面的相应的固定硅电极的一部分，其中所述突出部分在相应的玻璃基板中的凹进上面延伸从而使得所述突出部分屏蔽所述可移动硅微结构免受每个基板的所述凹进的相应的表面上的电荷影响。

Claims

1.一种全硅电极电容换能器（100），包括：

耦合到玻璃基板（109）的可移动硅微结构（103），该可移动硅微结构具有可移动硅电极（104），所述玻璃基板具有顶表面和至少一个凹进，所述可移动硅电极具有平行于所述玻璃基板的所述顶表面的平面的第一平坦表面，所述可移动硅电极具有第一电子功函数；以及

耦合到玻璃基板（109）的固定硅电极（105），该固定硅电极与所述可移动硅电极相邻，所述固定硅电极配置成感测或促使所述可移动硅微结构的位移，其中所述固定硅电极具有平行于所述第一平坦表面的第二平坦表面，所述固定硅电极具有与所述第一电子功函数相等的第二电子功函数，其中所述玻璃基板具有第一凹进，其中所述固定硅电极结合到所述第一凹进。

2.权利要求1所述的电容换能器（100），其中所述玻璃基板（109）具有第一凹进和第二凹进，所述第一凹进位于所述玻璃基板的顶表面下方，所述第二凹进比第一个更深，其中所述固定硅电极耦合到所述第一凹进，其中所述可移动硅微结构耦合到所述玻璃基板的所述顶表面。

3.权利要求2所述的电容换能器（100），其中所述固定硅电极（105）具有突出部分，其中所述突出部分是延伸超出所述第一凹进的所述表面的所述固定硅电极的一部分，其中所述突出部分在所述第二凹进上面延伸从而使得所述突出部分屏蔽所述可移动硅微结构免受来自所述第二凹进的表面的电场线的影响。