CN115077508A - 一种mems器件及其形成方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种MEMS器件及其形成方法，其MEMS器件包括：衬底；第一检验质量块，弹性悬设于衬底上，沿水平方向振荡，包括相对的第一侧和第二侧，第一侧和第二侧均形成有第一移动梳；第二检验质量块，弹性悬设于衬底上，与第一检验质量块内侧面弹性连接，且沿水平或竖直方向振荡；第三检验质量块，弹性悬设于衬底上，与第二检验质量块内侧面弹性连接，其内形成有多个第二移动梳，且沿竖直方向振荡；两个固定驱动梳，与对应第一移动梳相互交叉形成叉指结构；多个固定感测梳，位于第三检验质量块内，且与对应各第二移动梳形成叉指结构。本发明技术方案能够减少在静电力作用下，检验质量块沿驱动轴的震荡引起的沿感测轴的正交干扰，有效消除误差的影响。

Description

一种MEMS器件及其形成方法

技术领域

本发明涉及微机电系统技术领域，特别是涉及一种MEMS器件及其形成方法。

背景技术

本发明涉及半导体制造和微机电系统(MEMS)领域。本发明涉及通过使用三个检验质量块来检测沿Z轴的角速率的系统。惯性传感器是一种能够感测和/或产生运动的装置。惯性传感器是一种可以包含微机电系统的装置。这种MEMS装置的示例包括能够感测旋转的陀螺仪。陀螺仪是惯性导航和制导系统的主要设备之一。与传统的机械和光学传感器相比，MEMS传感器具有成本低、体积小、功耗低、可与集成电路集成、使用与集成电路相同的制造工艺等优点。

MEMS陀螺仪广泛应用于消费电子、工业制造、医疗电子、汽车电子、航空航天和军事等领域。MEMS传感器具有巨大的发展潜力和商业价值。MEMS陀螺仪的工作原理是科里奥利效应。当物体旋转时，悬浮的微结构会受到科里奥利力的影响。陀螺仪信号的变化与旋转角速度成正比。MEMS陀螺仪按检测方式主要分为电容式、压阻式、压电式和光学式等。同时，MEMS陀螺仪中使用静电驱动和电容检测在工业上得到了广泛的应用，主要是因为其结构简单，工作模式与半导体技术兼容。MEMS芯片可以通过半导体制造工艺制造并且可以具有上述单个或多个器件。陀螺仪可以通过多种方式使用电容法进行测量。一种方法是使用由两个电容组成的差分电容，并以这样的方式排列，即当受到角速率影响时，其中一个电容值增加而另一个电容值减小。这允许增加电容值的变化并提高测量精度。

虽然MEMS陀螺仪具有诸多优势，在各个领域得到了越来越广泛的应用，但相对于高性能惯性系统的需求，MEMS陀螺仪的精度仍然很低。有两种方法可以降低MEMS陀螺仪的误差。一是改进敏感结构的设计或提高加工质量。二是采用适当的误差抑制和控制回路补偿方法对误差进行抑制和补偿，以提高陀螺仪的性能。加工缺陷和加工误差影响MEMS陀螺仪的拓扑结构和材料特性，改变陀螺的谐振频率。制造缺陷和公差是由陀螺仪微观结构的不平衡引起的，导致正交误差远大于科里奥利力下的运动。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MEMS器件，该MEMS器件能够沿Z轴测量角速率，以减少感测器件在静电驱动作用下沿敏感轴的振动影响，确保感测器件沿驱动轴和敏感轴的共振频率相等，以得到感测器件在角速率作用下的最大振动幅度，具有较好的适用性。

为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种MEMS器件，包括：

衬底；

第一检验质量块，呈框型设置，弹性悬设于所述衬底上，沿水平方向振荡，包括相对的第一侧和第二侧，所述第一侧和第二侧与竖直方向呈平行设置，所述第一侧和所述第二侧均形成有第一移动梳；

第二检验质量块，呈框型设置，弹性悬设于所述衬底上，与所述第一检验质量块内侧面弹性连接，且沿水平或竖直方向振荡；

第三检验质量块，弹性悬设于所述衬底上，与所述第二检验质量块内侧面弹性连接，其内形成有多个第二移动梳，且沿竖直方向振荡；

两个固定驱动梳，固定设置于所述衬底上，且与对应所述第一移动梳相互交叉形成叉指结构；

多个固定感测梳，固定设置于所述衬底上，位于所述第三检验质量块内，且与对应各所述第二移动梳相互交叉形成叉指结构。

优选地，所述固定感测梳设有六个，呈两行三列排布，所述第二移动梳设有六个，各所述固定感测梳与各所述第二移动梳一一对应相互交叉。

优选地，所述MEMS器件还包括呈竖直设置的四个第一弹性悬架、呈水平设置的四个第二弹性悬架和固定于所述衬底上的四个第一固定锚，各所述第一弹性悬架一侧与对应所述第一检验质量块的第一侧或第二侧弹性连接，另一侧与对应各所述第一固定锚弹性连接，各所述第二弹性悬架一侧与对应所述第一检验质量块沿水平方向的两内侧面弹性连接，另一侧与对应所述第二检验质量块沿水平方向的两外侧面弹性连接。

优选地，所述MEMS器件还包括呈竖直设置的四个第三弹性悬架、呈水平设置的四个第四弹性悬架以及固定于所述衬底上的四个第二固定锚，各所述第三弹性悬架一侧与对应第二检验质量块沿竖直方向的两内侧面弹性连接，另一侧与对应所述第三检验质量块沿竖直方向的两外侧面弹性连接，各所述第四弹性悬架一侧与对应所述第三检验质量块沿水平方向的两外侧面弹性连接，另一侧与对应各所述第二固定锚弹性连接，所述第二固定锚位于所述第二检验质量块和所述第三检验质量块之间。

优选地，所述第一检验质量、第二检验质量和第三检验质量块的重量相等，且所述第一弹性悬架和第三弹性悬架沿水平方向的刚度与所述第二弹性和所述第四弹性悬架沿竖直方向的刚度相同。

优选地，所述MEMS器件还包括呈水平设置的两个第二弹性悬架和呈竖直设置的两个第三弹性悬架，各所述第二弹性悬架一侧与所述第一检验质量块弹性连接，另一侧与所述第二检验质量块弹性连接，各所述第二弹性悬架位于所述第二检验质量块侧面的中部，各所述第三弹性悬架一侧与第二检验质量块弹性连接，另一侧与所述第三检验质量块弹性连接，各所述第三弹性悬架位于所述第三检验质量块侧面的中部。

优选地，所述MEMS器件还包括多个第一固定电极和多个第二固定电极，各所述第一固定电极和各所述第二固定电极均固定设置于所述衬底上，所述第三检验质量块内形成有多个槽孔，各所述槽孔内对应设置有一个所述第一固定电极和一个所述第二固定电极，且所述第一固定电极位于所述第二固定电极的上方。

优选地，所述第一检验质量块、所述第二检验质量以及所述第三检验质量分别具有通孔。

本发明技术方案还提供了一种用于形成所述MEMS器件的方法，包括如下步骤：

沉积多晶硅薄膜于衬底上，并通过光刻和蚀刻绘图后，得到具有其中部分固定驱动梳以及其中部分固定感测梳的第一结构层；

在所述第一结构层上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔，得到牺牲层；

在所述牺牲层上沉积多晶硅薄膜和磷硅玻璃层并退火，进行光刻和蚀刻绘图后，得到具有另一部分所述固定驱动梳、另一部分所述固定感测梳、第一检验质量块、第二检验质量块和第三检验质量块的第二结构层。

优选地，得到所述第一结构层之前，所述方法还包括：在所述衬底上沉积氮化硅层；得到所述第二结构层之后，所述方法还包括：去除所述牺牲层。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

上述技术方案中所提供的一种MEMS器件，通过各固定感测梳与各第二移动梳相互交叉形成叉指结构，进而能够产生差分电容，实现测量沿Z轴的角速率，第一检验质量块仅沿水平方向（X轴）振荡，第二检验质量块沿水平（X轴）和竖直方向（Y轴）振荡，第三检验质量块仅沿竖直方向（Y轴）振荡，能够减少在静电力作用下，检验质量块沿驱动轴的震荡引起的沿感测轴的正交干扰，有效消除误差的影响，提高了该MEMS器件的性能和稳定性；其次，通过内到外相互呈弹性连接的第三检验质量块、第二检验质量块和第一检验质量块，在静电力或科里奥利力的作用下，更有利于实现联动，并将第一检验质量块和第二检验质量块呈框型设置，使得整个结构更加紧凑，减小整体体积。

附图说明

图1为本发明实施例中一种MEMS器件的拓扑结构示意图；

图2为图1所示A-A处的剖面示意图；

图3为图1所示B-B处的剖面示意图；

图4为MEMS器件在静电力作用下的驱动信号方向和科里奥利力作用下的感测信号方向的示意图；

图5为本发明其中另一实施例中MEMS器件的拓扑结构示意图；

图6为本发明其中又一实施例中MEMS器件的拓扑结构示意图；

图7为本发明其中再一实施例中MEMS器件的拓扑结构示意图；

图8为本发明实施例中第一结构层及衬底的示意图；

图9为本发明实施例中第一结构层、衬底及牺牲层的示意图；

图10为本发明实施例中第一结构层、衬底、牺牲层及第二结构层的示意图。

附图标记说明：

1、衬底；2、第一检验质量块；21、第一移动梳；3、第二检验质量块；4、第三检验质量块；41、第二移动梳；42、槽孔；5、固定驱动梳；6、固定感测梳；71、第一弹性悬架；72、第二弹性悬架；73、第三弹性悬架；74、第四弹性悬架；75、第一固定锚；76、第二固定锚；81、第一固定电极；82、第二固定电极；9、通孔；100、氮化硅层；210、第一结构层；220、牺牲层；230、第二结构层；300、锚孔。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明实施例中提供了一种MEMS器件，该MEMS器件能够沿Z轴测量角速率，以减少感测器件在静电驱动作用下沿敏感轴的振动影响，确保感测器件沿驱动轴和敏感轴的共振频率相等，以得到感测器件在角速率作用下的最大振动幅度。

请参阅图1-图4，其中一实施例中，一种MEMS器件，至少包括：

衬底1；

第一检验质量块2，呈框型设置，弹性悬设于所述衬底1上，沿水平方向振荡，包括相对的第一侧和第二侧，所述第一侧和第二侧与竖直方向呈平行设置，所述第一侧和所述第二侧均形成有第一移动梳21；

第二检验质量块3，呈框型设置，弹性悬设于所述衬底1上，与所述第一检验质量块2内侧面弹性连接，且沿所述水平或竖直方向振荡；

第三检验质量块4，弹性悬设于所述衬底1上，与所述第二检验质量块3内侧面弹性连接，其内形成有多个第二移动梳41，且沿竖直方向振荡；

两个固定驱动梳5，固定设置于所述衬底1上，且与对应所述第一移动梳21相互交叉形成叉指结构；

多个固定感测梳6，固定设置于所述衬底1上，位于所述第三检验质量块4内，且与对应各所述第二移动梳41相互交叉形成叉指结构。

需要说明的是，衬底1可以为本领域已知任何合适的衬底1材料，例如，硅的半导体材料或任何其他半导材料，或非半导体材料如玻璃、塑料、金属或陶瓷。如果需要，衬底1可以包括在其上制造的集成电路。第一检验质量块2、第二检验质量块3和第三检验质量块4、固定驱动梳5和固定感测梳6，可以为本领域已知的任何合适的材料，例如，包括多晶硅或任何其他半导体材料，并且可以具有大约几微米到100微米的相同或不同的厚度，例如大约2到10微米。

第一移动梳21和固定驱动梳5之间形成叉指的间隙，独立地选自大约几微米到十微米之间；第二移动梳41和固定感测梳6之间形成叉指的间隙，也独立地选自大约几微米到十微米之间。

本发明中一个非限制性的MEMS器件操作原理为：定义沿水平方向为X轴方向，沿竖直方向为Y轴方向，沿垂直于衬底1上表面的方向为Z轴方向。

如图4所示，X轴用作驱动轴，Y轴用作感测轴。将交流控制电压施加到固定驱动梳5上，且施加到固定驱动梳5上的控制电压具有适配的相位，固定驱动梳5和第一移动梳21之间的间隙被改变，使得第一检验质量块2被驱动沿着X轴的方向进行振荡运动，即静电力沿X轴移动第一检验质量块2。由于第二检验质量块3与第一检验质量块2内侧面弹性连接，在静电力作用下，第二检验质量块3随第一检验质量块2一起沿X轴开始振荡。第三检验质量块4仅能沿Y轴振荡，因此，在该静电力作用下，第三检验质量块4保持静止状态，也就是说，固定感测梳6和第二移动梳41之间的间隙不会改变。

如果对该MEMS器件施加绕Z轴的旋转，则沿Y轴将产生科里奥利力，该科里奥利力垂直于第二检验质量块3沿X轴振荡。由于第一检验质量块2仅能沿X轴振荡，此时，第一检验质量将不会沿Y轴振荡。第二检验质量块3在科里奥利力的作用下开始沿Y轴振荡，由于第二检验质量块3和第三检验质量块4弹性连接，第三检验质量块4将随第二检验质量块3一起开始沿Y轴振荡。第三检验质量块4的振荡改变了固定感测梳6和第二移动梳41之间的间隙，例如，使其中部分数量固定感测梳6和对应第二移动梳41之间的间隙增大，另一部分数量固定感测梳6和对应第二移动梳41之间的间隙减小，进而改变了差分电容的值，差分电容值的变化与沿Z轴的角速率大小成正比。

可以理解的是，由于只有第一检验质量块2和第二检验质量块3在静电驱动的作用下沿X轴振荡，而第二检验质量块3和第三检验质量块4用于记录沿Z轴的旋转，因此，沿驱动轴的检验质量块的波动不会影响差分电容的变化，即不会影响沿Z轴角速率的测量。因此，能够减少在静电力作用下，检验质量块沿驱动轴的震荡引起的沿感测轴的正交干扰，有效消除误差的影响，提高了该MEMS器件的性能和稳定性；其次，通过内到外相互呈弹性连接的第三检验质量块4、第二检验质量块3和第一检验质量块2，在静电力或科里奥利力的作用下，更有利于实现联动，并将第一检验质量块2和第二检验质量块3呈框型设置，使得整个结构更加紧凑，减小整体体积。

具体地，如图1所示，所述固定感测梳6设有六个，呈两行三列排布，定义沿X轴方向为行，沿Y轴方向为列，所述第二移动梳41设有六个，各所述固定感测梳6与各所述第二移动梳41一一对应相互交叉。

如图1所示，为了实现将第一检验质量块2、第二检验质量块3和第三检验质量块4分别弹性悬设于衬底1上，所述MEMS器件还包括呈竖直设置的四个第一弹性悬架71、呈水平设置的四个第二弹性悬架72、固定于所述衬底1上的四个第一固定锚75、呈竖直设置的四个第三弹性悬架73、呈水平设置的四个第四弹性悬架74以及固定于所述衬底1上的四个第二固定锚76，各弹性悬架的设计和配置沿X轴和Y轴是相同的。

具体地，各所述第一弹性悬架71一侧与对应第一检验质量块2的第一侧或第二侧弹性连接，另一侧与对应各所述第一固定锚75弹性连接，各所述第二弹性悬架72一侧与对应所述第一检验质量块2沿水平方向的两内侧面弹性连接，另一侧与对应所述第二检验质量块3沿水平方向的两外侧面弹性连接。

各所述第三弹性悬架73一侧与对应第二检验质量块3沿竖直方向的两内侧面弹性连接，另一侧与对应所述第三检验质量块4沿竖直方向的两外侧面弹性连接，各所述第四弹性悬架74一侧与对应所述第三检验质量块4沿水平方向的两外侧面弹性连接，另一侧与对应各所述第二固定锚76弹性连接，所述第二固定锚76位于所述第二检验质量块3和所述第三检验质量块4之间。

需要解释的是，交流控制电压施加到固定驱动梳5上，施加到固定驱动梳5的控制电压具有相应的相位，且由于第一弹性悬架71沿X轴具有有限刚度，第一弹性悬架71弹性连接到第一锚固件上，第一弹性悬架71发生的形变，使得静电力沿X轴移动第一检验质量块2。由于第二弹性悬架72沿X轴具有无限刚度，在静电力作用下，第二检验质量块3随着第一检验质量块2一起沿X轴开始振荡。而由于第三弹性悬架73沿X轴具有有限刚度，第三检验质量块4通过第三弹性悬架73与第二检验质量块3弹性连接，第四弹性悬架74沿X轴具有无限刚度，并与第二锚固件弹性连接，使得第三检验质量块4保持静止状态。因此，在静电力作用下，固定感测梳6和第二移动梳41之间的间隙不会改变，形成的差分电容也不会改变。

如果对MEMS器件施加绕Z轴的旋转，则沿Y轴产生科里奥利力。由于第一弹性悬架71沿Y轴具有无限刚度，第一检验质量块2并不会沿Y轴振荡。在科里奥利力的作用下，由于沿Y轴具有有限刚度的第二弹性悬架72发生形变，使得第二检验质量块3开始沿Y轴振荡。第二检验质量块3沿Y轴的振动通过沿Y轴具有无限刚度的第三弹性悬架73传递到第三检验质量块4上，并且沿Y轴具有有限刚度的第四弹性悬架74发生了形变，使得第三检验质量块4开始沿Y轴振荡。

更具体地，所述第一检验质量、第二检验质量和第三检验质量块4的重量相等，即在X轴上第一检验质量块2和第二检验质量块3的重量相等，在Y轴上第二检验质量块3和第三检验质量块4的重量相等，并且所述第一弹性悬架71和第三弹性悬架73沿水平方向的刚度与所述第二弹性和所述第四弹性悬架74沿竖直方向的刚度相同。各弹性悬架的长度保持一致，就能使得各弹性悬架的刚度相同，从而就能实现沿X轴和沿Y轴（驱动轴和感测轴）的固有频率相等。

需要解释的是，因为x2=(m1+m2)/kx；y2=(m2+m3)/ky；

其中，kx–第一弹性悬架71和第三弹性悬架73的刚度；

ky–第二弹性悬架72和第四弹性悬架74的刚度；

m1–第一检验质量块2的重量；

m2–第二检验质量块3的重量；

m3–第三检验质量块4的重量；

x–沿X轴的固有频率；

y–沿Y轴的固有频率。

作为优选的实施方式，所述第一检验质量块2、所述第二检验质量以及所述第三检验质量分别具有通孔9。设置通孔9，能够减轻第一检验质量块2、第二检验质量和第三检验质量的重量，进而减小感测器件的工作频率。

如图5所示，在其中另一实施例中，主要区别在于，所述第一检验质量块2、所述第二检验质量以及所述第三检验质量不具有通孔9，此时，各检验质量块重量增加，感测器件的工作频率相应增加。

如图6所示，在其中又一实施例中，主要区别在于，所述MEMS器件还包括呈水平设置的两个第二弹性悬架72和呈竖直设置的两个第三弹性悬架73，各所述第二弹性悬架72一侧与所述第一检验质量块2弹性连接，另一侧与所述第二检验质量块3弹性连接，各所述第二弹性悬架72位于所述第二检验质量块3侧面的中部，各所述第三弹性悬架73一侧与第二检验质量块3弹性连接，另一侧与所述第三检验质量块4弹性连接，各所述第三弹性悬架73位于所述第三检验质量块4侧面的中部。只需安装两个第二弹性悬架72和两个第三弹性悬架73，减少安装弹性悬架的次数，给安装带来便利。需要说明的是，弹性连接第一检验质量块2、第二检验质量块3和第三检验质量块4的弹性悬架，沿X轴和Y轴的刚度、类型需要相同。

如图7所示，在其中再一实施例中，主要区别在于，所述MEMS器件还包括多个第一固定电极81和多个第二固定电极82，各所述第一固定电极81和各所述第二固定电极82均固定设置于所述衬底1上，所述第三检验质量块4内形成有多个槽孔42，各所述槽孔42内对应设置有一个所述第一固定电极81和一个所述第二固定电极82，且所述第一固定电极81位于所述第二固定电极82的上方。此外，在第三检验质量块4的上方设有一个第二固定电极82，其下方设有一个第一固定电极81。第一固定电极81和第二固定电极82数量相同，分别有十一个。

可以理解的是，第一固定电极81与槽孔42上壁面形成第一电容，第二固定电极82与孔下壁面形成第二电容，每对第一固定电极81和第二固定电极82与对应各槽孔42形成一个差分电容。当第三检验质量块4沿Y轴正方向移动时（向上移动），第一固定电极81与槽孔42上壁面之间的间隙改变，第二固定电极82与孔下壁面之间的间隙改变，使得第一电容与第二电容形成的差分电容值改变，差分电容值的变化与沿Z轴的角速率大小成正比。在本实施例中，各第一固定电极81与对应各槽孔42之间的间隙较实施例一中固定感测梳6和第二移动梳41之间的间隙更小，各第二固定电极82与对应各槽孔42之间的间隙同理，使得沿Y轴的阻尼力将减小。

请参阅图8-图10，本发明实施例中还提供了一种用于形成所述MEMS器件的方法，包括如下步骤：

S1：在所述衬底1上沉积氮化硅层100；具体地，为了减少其他MEMS静电器件和微电子器件产生的电场对所述衬底1的影响，可以使用掺杂技术，例如掺杂磷，如果使用的是n型硅衬底1，在标准扩散炉中使用磷硅玻璃(Phospho Silicate Glass，简称PSG)层作为掺杂源。去除PSG层后，通过低压力化学气相沉积法(Low Pressure Chemical VaporDeposition，简称LPCVD)在衬底1上沉积0.6微米的低应力氮化硅层100作为电隔离层。

S2：如图8所示，通过低压力化学气相沉积法（LPCVD）沉积多晶硅薄膜于衬底1上，并通过光刻和蚀刻绘图后，该工艺包括用光刻胶涂覆晶片，用适当的掩模曝光光刻胶，显影曝光的光刻胶以创建所需的蚀刻掩模，以便随后将图案转移到下层中，在光刻胶图案化后，在等离子体蚀刻系统中蚀刻，得到第一结构层210，其中第一结构层210包括其中部分固定锚、其中部分固定驱动梳5以及其中部分固定感测梳6的第一结构层210。

S3：如图9所示，通过低压力化学气相沉积法（LPCVD）在所述第一结构层210上沉积磷硅玻璃层并在氩气中1050°C退火1小时，应用光刻绘图后执行反应离子蚀刻（Reactiveion etching，简称RIE）锚孔300，得到牺牲层220，结构层中固定锚、固定驱动梳5、固定感测梳6等可以设置于锚孔300内。

S4：如图10所示，在所述牺牲层220上沉积多晶硅薄膜，并在多晶硅薄膜上沉积厚度为200nm的磷硅玻璃层，在1050°C温度中退火1小时，退火从PSG层的上方和下方用磷掺杂多晶硅薄膜，退火还用于显著降低多晶硅薄膜的净应力，使用设计的掩膜对多晶硅薄膜及磷硅玻璃层进行光刻图案化，得到第二结构层230，蚀刻PSG层以产生用于后续蚀刻多晶硅薄膜的硬掩模。硬掩模比光刻胶更能抵抗多晶硅蚀刻工艺，并确保图案更好地转移到多晶硅中。蚀刻多晶硅薄膜后，光刻胶被剥离，剩余的氧化物硬掩模通过RIE去除。其中，第二结构层230包括另一部分固定锚、第一弹性悬架71、第二弹性悬架72、第三弹性悬架73、第四弹性悬架74、另一部分固定驱动梳5、另一部分所述固定感测梳6、第一检验质量块2、第二检验质量块3和第三检验质量块4的第二结构层230。

S5：去除所述牺牲层220，以释放得到MEMS器件的结构层，去除所述牺牲层220的方法如下：通过将衬底1浸入25°C的49%氢氟酸(HF)浴中2分钟来实现的。然后在蒸馏水和酒精中分别放置2分钟以减少粘连，然后在110°C的烘箱中放置至少10分钟。

本发明提供的该方法制造出可以测量Z轴角速率的MEMS器件，能够减少在静电力作用下，检验质量块沿驱动轴的震荡引起的沿感测轴的正交干扰，该方法确保在一个工艺流程中制造出MEMS器件，无需额外的制造操作，从而简化并降低了制造过程的成本；并且，重复沉积结构层的操作一次或多次，用以增加检验质量块、弹性悬架、固定驱动梳5和固定感测梳6的厚度。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种MEMS器件，其特征在于，包括：

衬底；

第一检验质量块，呈框型设置，弹性悬设于所述衬底上，沿水平方向振荡，包括相对的第一侧和第二侧，所述第一侧和第二侧与竖直方向呈平行设置，所述第一侧和所述第二侧均形成有第一移动梳；

第二检验质量块，呈框型设置，弹性悬设于所述衬底上，与所述第一检验质量块内侧面弹性连接，且沿水平或竖直方向振荡；

第三检验质量块，弹性悬设于所述衬底上，与所述第二检验质量块内侧面弹性连接，其内形成有多个第二移动梳，且沿竖直方向振荡；

两个固定驱动梳，固定设置于所述衬底上，且与对应所述第一移动梳相互交叉形成叉指结构；

多个固定感测梳，固定设置于所述衬底上，位于所述第三检验质量块内，且与对应各所述第二移动梳相互交叉形成叉指结构。

2.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述固定感测梳设有六个，呈两行三列排布，所述第二移动梳设有六个，各所述固定感测梳与各所述第二移动梳一一对应相互交叉。

3.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括呈竖直设置的四个第一弹性悬架、呈水平设置的四个第二弹性悬架和固定于所述衬底上的四个第一固定锚，各所述第一弹性悬架一侧与对应所述第一检验质量块的第一侧或第二侧弹性连接，另一侧与对应各所述第一固定锚弹性连接，各所述第二弹性悬架一侧与对应所述第一检验质量块沿水平方向的两内侧面弹性连接，另一侧与对应所述第二检验质量块沿水平方向的两外侧面弹性连接。

4.如权利要求3所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括呈竖直设置的四个第三弹性悬架、呈水平设置的四个第四弹性悬架以及固定于所述衬底上的四个第二固定锚，各所述第三弹性悬架一侧与对应第二检验质量块沿竖直方向的两内侧面弹性连接，另一侧与对应所述第三检验质量块沿竖直方向的两外侧面弹性连接，各所述第四弹性悬架一侧与对应所述第三检验质量块沿水平方向的两外侧面弹性连接，另一侧与对应各所述第二固定锚弹性连接，所述第二固定锚位于所述第二检验质量块和所述第三检验质量块之间。

5.如权利要求4所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一检验质量、第二检验质量和第三检验质量块的重量相等，且所述第一弹性悬架和第三弹性悬架沿水平方向的刚度与所述第二弹性和所述第四弹性悬架沿竖直方向的刚度相同。

6.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括呈水平设置的两个第二弹性悬架和呈竖直设置的两个第三弹性悬架，各所述第二弹性悬架一侧与所述第一检验质量块弹性连接，另一侧与所述第二检验质量块弹性连接，各所述第二弹性悬架位于所述第二检验质量块侧面的中部，各所述第三弹性悬架一侧与第二检验质量块弹性连接，另一侧与所述第三检验质量块弹性连接，各所述第三弹性悬架位于所述第三检验质量块侧面的中部。

7.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述MEMS器件还包括多个第一固定电极和多个第二固定电极，各所述第一固定电极和各所述第二固定电极均固定设置于所述衬底上，所述第三检验质量块内形成有多个槽孔，各所述槽孔内对应设置有一个所述第一固定电极和一个所述第二固定电极，且所述第一固定电极位于所述第二固定电极的上方。

8.如权利要求1所述的MEMS器件，其特征在于，所述第一检验质量块、所述第二检验质量以及所述第三检验质量分别具有通孔。

9.一种用于形成权利要求1所述MEMS器件的方法，其特征在于，包括如下步骤：

沉积多晶硅薄膜于衬底上，并通过光刻和蚀刻绘图后，得到具有其中部分固定驱动梳以及其中部分固定感测梳的第一结构层；

在所述第一结构层上沉积磷硅玻璃层并退火，蚀刻锚孔，得到牺牲层；

在所述牺牲层上沉积多晶硅薄膜和磷硅玻璃层并退火，进行光刻和蚀刻绘图后，得到具有另一部分所述固定驱动梳、另一部分所述固定感测梳、第一检验质量块、第二检验质量块和第三检验质量块的第二结构层。

10.如权利要求9所述的用于形成MEMS器件的方法，其特征在于，得到所述第一结构层之前，所述方法还包括：在所述衬底上沉积氮化硅层；得到所述第二结构层之后，所述方法还包括：去除所述牺牲层。

Images