TW201522201A - 應用互連金屬膜堆疊的厚金屬層的微機電系統（ｍｅｍｓ）裝置 - Google Patents

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Abstract

以與CMOS微電子裝置並容的互連金屬化，製造例如陀螺儀或加速度計等微機電系統裝置。在實施例中，保證質量具有使用與薄金屬層分開的厚金屬層之第一體區。對於增加的質量，厚金屬層具有的膜厚顯著地大於薄金屬層的膜厚。保證質量又包含第一感測結構，第一感測結構包括薄金屬層但缺少厚金屬層，用於小特徵尺寸及周圍框之增加的電容耦合，周圍框包含第二感測結構，第二感測結構包括薄金屬層但也缺少厚金屬層。在另外的實施例中，框被釋放及包含具有厚金屬層的區域以更佳地匹配保證質量之膜應力誘發的靜態偏離。

Description

應用互連金屬膜堆疊的厚金屬層的微機電系統(MEMS)裝置
本發明的實施例大致上關於微機電系統(MEMS)，特別關於利用積體電路(IC)互連金屬膜堆疊的厚金屬層之MEMS加速度計及陀螺儀。
在例如加速度計及陀螺儀等很多感測器中使用MEMS技術。很多MEMS採用釋放的保證質量，保質質量會遭受相對於基底的物理位移，或是相對於相對地更剛性耦合至基底的框架的物理位移，以回應外部激勵。此物理位移的偵測會被MEMS結構中不足的質量及/或餘留應力不利地影響，特別是受跨越金屬膜厚度的應力梯度不利地影響，在結構從基底釋放時造成結構的靜態偏離。
迄今為止，商用MEMS感測器實施是依靠「雙晶片」方式，其中，MEMS結構含於第一晶片上，而控制電路設於另一晶片上(例如，ASIC)。對於此方式，MEMS 結構典型上製於塊體矽基底層(例如SOI層)中、或是微機械化成為多晶半導體層(例如，矽或SiGe)之表面中。一般而言，對於這些技術中的任一技術，結構的半導體材料具有低本質應力之非常良好的機械特性，以及，舉例而言，相對於經由互補金屬氧化物半導體(CMOS)電路的製造而建立於基底上的薄膜具有相當大的厚度。
但是，雙晶片方式比單晶片解決之道具有更高成本及更大的形態因素之缺點。單晶片方式因為需要具有由低應力塊體半導體膜形成的MEMS結構而受阻礙。能夠取得高質量並維持容忍本質膜應力的薄膜結構將允許更大的MEMS性能以及又允許MEMS與例如CMOS等傳統的積體電路技術整合，而有利於單晶片解決方式。
100‧‧‧微機電系統
103‧‧‧基底
105‧‧‧保證質量
106‧‧‧體區
107‧‧‧薄金屬堆疊
110‧‧‧框
110A‧‧‧體區
111A‧‧‧框體區
111B‧‧‧框體區
111C‧‧‧框體區
111D‧‧‧框體區
115‧‧‧感測結構
116‧‧‧第二感測結構
117‧‧‧叉合梳
117A‧‧‧叉合梳
117B‧‧‧叉合梳
120‧‧‧彈簧
120A‧‧‧彈簧
120B‧‧‧彈簧
125‧‧‧下層開口
126‧‧‧下層開口
128‧‧‧梳延伸結構
129‧‧‧彈簧延伸結構
135‧‧‧開口
136‧‧‧開口
137‧‧‧薄金屬框區
137A‧‧‧薄金屬框區
137B‧‧‧薄金屬框區
140‧‧‧薄金屬框區
140A‧‧‧薄金屬框區
140B‧‧‧薄金屬框區
150‧‧‧厚金屬層
150B‧‧‧厚金屬側壁
180‧‧‧金屬堆疊
200‧‧‧微機電系統
230A‧‧‧錨點
230B‧‧‧錨點
302‧‧‧CMOS區
305‧‧‧保證質量
307A‧‧‧薄金屬層
309A‧‧‧介電層
310‧‧‧框
317‧‧‧叉合梳
340‧‧‧凹部
360‧‧‧電晶體
506A‧‧‧特徵
506B‧‧‧特徵
507A‧‧‧特徵
507B‧‧‧特徵
508‧‧‧介電質
509‧‧‧介電質
550‧‧‧厚金屬層
601‧‧‧陀螺儀
610‧‧‧框
617‧‧‧叉合梳
620‧‧‧彈簧
626‧‧‧開口
636‧‧‧開口
637‧‧‧薄金屬框區
640‧‧‧薄金屬框區
700‧‧‧計算裝置平台
705‧‧‧顯示螢幕
710‧‧‧微電子裝置
713‧‧‧電池
1000‧‧‧計算裝置
在所附圖式中，以舉例方式而非限定方式，例示此處所述的內容。為了例示的簡明起見，圖式中所示的元件不一定依比例繪製。舉例而言，為了清楚起見，某些元件的尺寸相對於其它元件是放大的。此外，在視為適當時，在圖式間重複代號以表示對應的或類似的元件。在圖式中：圖1A是根據實施例的在MEMS的區域中包含薄金屬層的金屬堆疊之等角視圖；圖1B是根據實施例的圖1A中在MEMS區的某些部份中包含厚金屬層的金屬堆疊之等角視圖；圖2是根據實施例的採用圖1B中所示的結構之 MEMS的等角視圖；圖3A是根據實施例的具有幾乎相等的離基底之靜態偏離的釋放MEMS保證質量及釋放框之等角視圖；圖3B是根據實施例的採用厚金屬層之MEMS保證質量之等角視圖；圖3C是根據實施例的採用厚金屬層之MEMS框之等角視圖；圖4是流程圖，顯示根據實施例之具有厚金屬層的MEMS之製造方法。
圖5A是剖面視圖，顯示根據實施例的採用金屬膜堆疊中的厚金屬層之保證質量；圖5B是剖面視圖，顯示根據實施例的採用厚金屬層之保證質量的釋放；圖6A是根據另一實施例之採用厚金屬層的MEMS裝置之平面視圖；圖6B及6C是圖6A中所示的MEMS裝置的等角視圖；圖7顯示根據實施例之包含MEMS的行動計算平台的等角及放大視圖；及圖8顯示根據本發明的一實施之計算裝置。
【發明內容及實施方式】
參考所附之圖示，說明一或更多實施例。雖然詳細地說明及探討具體配置及安排，但是，應瞭解這僅是為了說 明之用。習於此技藝者將瞭解，在不悖離說明的精神及範圍之下，其它配置及安排是可能的。習於相關技術者，清楚知道此處所述的技術及/或配置可以用於此處詳述之外的各式各樣的其它系統及應用中。
在下述詳細說明中，將參考附圖，附圖是詳細說明的一部份且例示舉例說明的實施例。此外，須瞭解，在不悖離主張之標的的範圍之下，可以利用其它實施例以及改變結構及/或邏輯。也應注意，例如上、下、左、右等方向及指稱僅用於於說明圖式中的特徵而非要限定主張之標的的應用。因此，不是以限定方式作出下述詳細說明，且主張之標的的範圍僅由後附的申請專利範圍及其均等範圍界定。
在下述說明中，提出眾多細節，但是，習於此技藝者將清楚，沒有這些特定細節，仍可實施本發明。在某些情形中，以方塊圖形式而非詳細方式，顯示習知的方法及裝置，以免模糊本發明。在本說明書中多處述及「實施例」或「一實施例」意指配合實施例所述的特定特點、結構、功能、或特徵是包含在本發明的至少一實施例中。因此，在本說明書中多處出現的「在實施例中」或「在一實施例中」的詞句不一定都意指本發明的相同實施例。此外，特定特點、結構、功能、或特徵可以在一或更多實施例中以任何適當方式相結合。舉例而言，在與二實施例相關連之特定特點、結構、功能、或特徵未互相排斥之任意處，第一實施例可以與第二實施例相結合。
在本發明的說明及附錄的申請專利範圍中，除非內容有另外指明，否則，單數形式的「一(a及an)」及「該(the)」是要也包含複數形式。也將瞭解，此處使用的「及/或」一詞意指及涵蓋一或更多相關列出項目的任何及所有可能結合。
「連接」及「耦合」等詞以及它們的衍生詞於此用以說明組件之間的功能或結構關係。應瞭解，這些詞並非要作為彼此的同義字。相反地，在特定實施例中，「連接」用以表示二或更多元件是彼此直接實體的、光學的、或電的接觸。「耦合」用以表示二或更多元件是彼此直接或間接(在它們之間插入其他元件)實體、光學、或電接觸，及/或二或更多元件彼此協力或互動(例如，造成影響的關係)。
此處使用的「在...之上(over)」、「在...之下(under)」、「在...之間(between)」及「在...上(on)」等詞意指在實體關係值得注意的情形下，一組件或材料層相對於其它組件或層之相對位置。舉例而言，在材料層的情形中，配置於另一層之上或之下的一層與其它層直接接觸或是具有一或更多中介層。此外，配置於二層之間的一層直接接觸二層或是具有一或更多中介層。相反地，「在」第二層上的第一層是直接接觸該第二層。在組件組合的情形中，作類似區別。
如同本說明書中及申請專利範圍中使用般，以「至少之一」或是「一或更多」等詞結合的項目清單可意指列出 項目的任何組合。舉例而言，「A、B或C中至少之一」等字意指A；B；C；A及B；A及C；B及C；或是A、B及C。
如同下述更詳細說明般，以與CMOS微電子裝置並容的互連金屬化，製造例如加速度計或陀螺儀等MEMS裝置。在實施例中，保證質量具有使用與薄金屬層分開的厚金屬層之第一體區。厚金屬層具有的膜厚顯著地大於薄金屬層的膜厚，而有利地增加質量。保證質量又包含第一感測結構，第一感測結構包括薄金屬層但缺少厚金屬層，而使得小特徵尺寸及空間的界限在耦合至形成於相鄰框中的第二感測結構時能夠增加，第二感測結構也包括薄金屬層及缺少厚金屬層。在另外的實施例中，保證質量及框等二者都從基底釋放，以及，框包含具有厚金屬層的區域以更佳地匹配保證質量之膜應力誘發的靜態偏離。在某些此類實施例中，缺少厚金屬層的框的區域設置成與保證質量之薄金屬特徵相對齊且具有類似橫向尺寸。舉例而言，薄金屬框的區域使得框中的膜應力能夠更佳地匹配保證質量中的膜應力。在某些此類實施例中，與保證質量相較，在與厚金屬的區域相關連的框中之質量增加會因通過框內的薄金屬層之更大尺寸的開口而減輕。
如下述更詳細說明般，以互連金屬化薄膜製造MEMS裝置之方法包含圖型化金屬膜堆疊中的保證質量之第一體區，金屬膜堆疊包含以介電層與薄金屬層分開之厚金屬層。框的第二體區在多個金屬層中至少之一被圖型化以及 有利地也在厚金屬層被圖型化。至少保證質量、及框也是有利地接著從基底釋放。
一般而言，此處所述之MEMS結構的實施例適用於範圍廣泛的各種MEMS裝置。在舉例說明的實施例中，MEMS裝置是旋轉速度的感測器(亦即，陀螺儀)、或是線性加速度(亦即，加速度計)。對於加速度計實施例，感測x軸、y軸及z軸加速度中之一或更多(以z軸垂直於其上配置有MEMS的基底之上表面)。在實施例中，根據彼此電絕緣/隔離但電容地耦合之二導電感測結構之間可測量的電容變化，以感測加速度。也可利用例如但不限於電感的耦合結構等其它傳導機構。對於此處詳述的舉例說明的電容實施例，經由當保證質量相對於框位移(線性地或旋轉地)以回應加速度時之電容板面積的變化，而非經由電容構件之間的距離變化，取得電容變化。此處所述之由互連金屬膜賦予高質量並對本質膜應力維持良好的寬容性之結構及技術，仍然可以適應依靠電容器板間隔變化之其它MEMS結構。
在實施例中，MEMS裝置包含在釋放構件內的厚及薄金屬層。在微電子製造中採用的互連金屬化一般包括以中介層間介電質(ILD)而彼此分開的眾多金屬薄膜。金屬膜堆疊的各金屬層顯著地小於1μm且，典型上不大於0.5μm。高階的CMOS製程具有包含4-9層的此金屬層(或更多)之互連金屬堆疊，其各層厚度幾乎相同，或是下方金屬層僅稍微較厚(例如，小於二倍)。在舉例說明 的實施例中，互連金屬化又包含實質上比其它金屬層的任何層更厚的厚金屬層。舉例而言，厚金屬層是金屬堆疊的下一最厚金屬層的至少3倍厚，有利的是至少4倍厚，更有利的是至少5倍厚，可以是6-8倍厚，或更厚。舉例而言，此厚金屬層可以作為CMOS電路中的功率平面，以及，在此處的實施例中，在MEMS結構中又利用厚金屬層以有利地增加釋放的保證質量之質量。
圖1A是根據實施例的在MEMS 100的區域中包含一或更多薄金屬層的薄金屬堆疊107之等角視圖。保證質量105及框110都具有相同的薄金屬堆疊107。在堆疊107包含一層以上的薄金屬層之情形中，在與下層及上層垂直對齊時，該堆疊的各金屬層具有實質上相同的圖型化特徵。保證質量105包含體區106及連接至體區106的感測結構115。在體區106之內，下層開口125通過薄金屬堆疊107中的至少一金屬層。在舉例說明的實施例中，開口125通過薄金屬堆疊107中的所有金屬層，以曝露下方基底103。下層開口125在體區106上成陣列，以及用於體區106從基底103釋放(亦即，「釋放孔」)。開口125具有第一橫向關鍵尺寸CD0，第一橫向關鍵尺寸CD0可視製程技術節點的設計規則而變。開口125又以類似地滿足一或更多設計規則(例如，圖型化密度)之橫向距離S0相間隔，及/或確保保證質量105從基底103適當釋放。
感測結構115包含沿著寬度W以長度L1從體區106向外延伸之眾多梳指。以精密幾何形狀，有利地以構成堆 疊107之各連續薄金屬互連層的製程技術節點的設計規則所允許的最小幾何形狀，將也屬於金屬堆疊107的梳指圖型化。舉例而言，個別梳指具有小於1μm的寬度CD，而L1是數十微米。間隙G將感測結構115與第二感測結構116分開，第二感測結構116是連接至配置在基底103的第二區上之框110。間隔G為構成堆疊107之各連續薄金屬互連層的製程技術節點的設計規則所允許的最小間隔(例如，有利地小於0.5μm)。感測結構116包含其它眾多沿著寬度W而以長度L1從體區110A向外延伸的梳指。以精密幾何形狀圖型化也屬於金屬堆疊107的梳指，以與感測結構115的梳指相叉合，形成叉合梳117。在感測結構115、116之間的電容變化可以用以感測保證質量105相對於框110的位移。
又如圖1A所示，經由跨越保證質量105與框110之間的寬度W1之彈簧120，保證質量105實體地耦合至框110。在金屬堆疊107的一或更多薄金屬層(及插入的介電質)中圖型化彈簧120。彈簧120的特定結構高度取決於所需的保證質量105與框110之間的機械及電耦合/隔離，此處的實施例不限於任何特定的彈簧架構。
框100又包含體區111A，相鄰於寬度W之保證質量105的第一邊，接合至相鄰於長度L的保證質量105之第二邊的第二體區111B。第二下層開口126通過體區111A、111B內的至少一金屬層。各開口126具有第二橫向尺寸CD1及與最近的鄰近開口以橫向距離S1相間隔。 在舉例說明的實施例中，在框110(部份地)從基底103釋放的情形中，開口126也作為釋放孔，但是，CD1及S1各都顯著地大於CD0及S0。較大尺寸的開口126有利地降低框110的質量，以及，伴隨間隔S1又進一步調諧相對於保證質量105的框110之偏離。
在舉例說明的實施例中，框又包含延伸結構。在圖1中，框110包含梳延伸結構128及彈簧延伸結構129。梳延伸結構128包含通過框體區111B的橫向寬度之指，所述指具有類似於叉合梳117的橫向尺寸之橫向尺寸(例如，L2=L1，指寬度、及間隙間隔實質上相同)。在梳延伸結構中的指不是懸臂樑，取代的是固定在與框體區相對立的端部。梳延伸結構128又與叉合梳117橫向對齊(例如，在y維度上)。類似地，彈簧延伸結構129包含通過框體區111A的橫向寬度之指，框體區111A的橫向寬度具有類似於彈簧120的橫向尺寸(例如，W2=W1)。彈簧延伸結構129又與彈簧120橫向對齊(例如，在x維度上)。注意，延伸結構128、129缺少類似於叉指梳117或彈簧120的直接耦合功能，併入這些結構有利於框110中的膜應力與保證質量105中的膜應力相匹配。如本說明書中任何它處所述般，在以使框體111B易感受至或離基底103的靜態偏離之方式而將框110從基底103釋放之情形中，這是特別有利的。延伸結構128、129增加框110與保證質量105之間的結構相似性，有助於使框110的靜態偏離匹配保證質量105的偏離。
在實施例中，厚金屬層僅配置於MEMS的某些部份中的薄金屬層之上。圖1B是配置於MEMS 100的某些區域中的薄金屬層107之上的厚金屬層150之等角視圖。一般而言，金屬堆疊107由保證質量體區106以及框體區111A、111B內的厚金屬層150遮蓋。厚金屬層150是金屬堆疊107的任何薄金屬層的至少3倍厚，有利的是至少4倍厚，更有利的是至少5倍厚，可為6-8倍厚或更厚。將厚金屬層150圖型化以致於MEMS 100的某些區域僅具有薄金屬層。如圖1B中所示，厚金屬150未存在於感測結構115、116，也未存在於彈簧120。由於較大的厚度，所以，厚金屬150被以不充份的逼真度圖型化，以取得有利的高表面積及感測結構115、116之間的小間隙間隔。類似地，厚金屬圖案逼真度不足以在彈簧120中取得所需的機械耦合。然而，體區106包含厚金屬150，將質量顯著地增加至單獨金屬堆疊107的質量之上。
在體區106之內，開口135通過厚金屬層150。在舉例說明的實施例中，大開口135散佈(例如，以二維陣列)於保證質量體區106之上。各大開口135具有關鍵橫向尺寸CD2，以及，相鄰的大開口135以橫向距離S2相隔開。在實施例中，CD2顯著地大於間隙G。在另外的實施例中，CD2也是顯著地大於橫向尺寸CD0以及有利地大於CD0+S0，以致於如圖1B中所示般，一個以上的下層開口125配置在單開口135內。在某些此類實施例中，S2也是顯著地大於間隙G，且大於距離S1。對於厚金屬層 150，舉例而言，橫向尺寸CD2及間隔S2可以設定於最小特徵間距及/或圖案密度設計規則。
大開口136類似地散佈於(例如，線性地陣列化)框體區111A、111B之上。各大開口136具有關鍵橫向尺寸CD3及相鄰的大開口136以橫向距離S3相隔開。在實施例中，如相同的設計規則所指示般，CD3幾乎等於CD2。類似地，在舉例說明的實施例中，S3等於S2。以框110中的應力為厚金屬150中的膜應力之強函數，以類似於開口135的方式尺寸化及間隔化開口136會使框110中的偏離有利地匹配保證質量105的偏離。在某些此類實施例中，下層開口126的橫向間隔S1幾乎等於S3，且開口126的橫向尺寸CD1至少幾乎等於CD3，以致於開口126與開口136幾乎相同尺寸，確保框110的質量大幅縮減。
在實施例中，框包含與存在於使框耦合至保證質量之結構中(例如，經由感測結構之電耦合以及經由彈簧結構之機械耦合)的薄金屬區橫向對齊地配置之薄金屬區。在另外的實施例中，薄金屬框區具有與其對齊之耦合結構的薄金屬區相同的橫向尺寸。在圖1B中所示的舉例說明的實施例中，薄金屬框區137與叉合梳117橫向對齊地沿著框體區111A配置，以致於厚金屬側壁150B與梳延伸結構128一致。由於厚金屬層150未出現於梳延伸結構128上，所以，薄金屬框區137具有與延伸結構128及叉合梳117幾乎相同的橫向尺寸(例如，在y維度上)(亦即，L1=L2=L3)。類似地，薄金屬框區140與彈簧120橫向地 對齊(例如，在x維度上)且具有與彈簧延伸結構129及彈簧120的跨距幾乎相同的橫向尺寸(例如，在x維度上)(亦即，W1=W2=W3)。如此藉由延伸區，薄金屬框區有利於使框110中的膜應力匹配保證質量105中的膜應力。薄金屬框區137、140不受延伸結構128、129影響，以致於薄金屬框區也無需圖型化成為延伸結構，以及，圖型化的延伸結構無需免除厚金屬層。但是，由於保證質量105的靜態偏離良好地匹配至具有圖型化成延伸結構128、129之薄金屬框區137、140的框110的靜態偏離，所以，在以允許框體111B至或離基底103靜態偏離之方式而使框110從基底103釋放的情形中，舉例說明的薄金屬延伸區特別有利。
圖2是根據採用圖1B的情形中所述之MEMS結構的一加速度計實施例之MEMS 200的等角視圖。如同所述，框110完全地圍繞保證質量105。厚金屬層150圖型化成在框體區111A、111B、111C、111D中設有大開口136，以匹配保證質量105中的開口135之橫向間隔及橫向尺寸。薄金屬框區140A和140B將保證質量105的第一相對立側上叉合梳117A、117B的對立端部條紋化。類似地，薄金屬框區137A和137B將保證質量105的第二相對立側上彈簧120A、120B的對立端部條紋化。二對立的框體區111B、111D在錨點230A、230B固定至基底103，而框體110的其餘部份從基底103釋放，以與保證質量105一起從錨點230A、230B懸浮。在保證質量105 與框110之間的質量差因而導因於由保證質量105及框110佔據的基底面積之差異、以及下層開口125與126的尺寸差異。
在實施例中，在保證質量及框都被釋放的情形中，框及保證質量具有幾乎相同的相對於下方基底之靜態偏離。圖3A是根據實施例之具有幾乎相等的離基底103的靜態偏離之釋放的MEMS保證質量及釋放的框之等角視圖。虛線代表從基底103釋放前保證質量305及框310的位置，實線圖顯示在從基底103釋放後保證質量305及框310的位置。如同所示，保證質量305及框310的自由端以不均勻的△z量(例如，從0.1μm至1μm)，從基底103的平面靜態地偏離。為了藉由叉合梳317而最佳感測，保證質量305及框310延著任何懸臂橫向長度應具有幾乎相同的曲率，以實質依循相同表面S。對於這些實施例，先前所述的延伸結構及薄金屬區有利地允許框與保證質量之間的應力匹配，以取得將感測結構適當地定位之幾乎相同的靜態偏離曲率。
在實施例中，MEMS陀螺儀或加速度計包含電耦合至與MEMS陀螺儀或加速度計形成在相同基底上的CMOS電路之釋放的保證質量。在舉例說明的實施例中，MEMS陀螺儀或加速度計包含釋放的保證質量及/或框，釋放的保證質量及/或框包括出現在CMOS電路中的相同薄膜金屬互連層。圖3B是根據實施例之採用厚金屬層之MEMS保證質量的剖面視圖。圖3B進一步顯示可應用至圖1A- 1B中所示的MEMS結構之一實施例。在舉例說明的實施例中，厚金屬層150是金屬堆疊180的頂部蓋層。厚金屬層150配置在構成薄金屬堆疊107之眾多薄金屬層307A-307N之上。介電層309A-309N將各薄金屬層307A-307N分開，又將厚金屬層150與最頂部的薄金屬層309N分開。圖3B顯示保證質量體區106及CMOS區302的一部份。在保證質量體區106之內，大開口135曝露眾多下層開口125。各開口125通過各薄金屬層307A-307N，以及通過中間介電層309A-309N，以曝露基底103。在實施例中，將薄金屬層與基底之間的介電層或基底中至少之一移除，以釋放保證質量。在圖3B中所示之舉例說明的實施例中，由於已蝕刻至基底103的一部份中之凹部340，結果，薄金屬堆疊107被釋放。CMOS區302相鄰於採用保證質量體區106之MEMS。包含眾多MOS電晶體360之CMOS電路與配置在CMOS區302內的薄金屬堆疊107的複數層互連。CMOS區302又包含厚金屬層105，作為例如用於CMOS電路的功率平面。
圖3C是根據實施例之採用厚金屬層150之框體區111A的剖面視圖。圖3C顯示一舉例說明的實施例，其中，厚金屬層150是在薄金屬膜堆疊107之上的蓋層，正如同圖3B中所示般用於保證質量體106。大開口136與下層開口126垂直地對齊。下層開口126延伸經過薄金屬堆疊107的所有薄金屬層，以及，曝露基底103。在有利的實施例中，CD3實質上等於CD2。
圖4是流程圖，顯示根據實施例之具有厚互連金屬層的MEMS感測器之製造方法401。方法401在操作405開始接收基底。基底可為任何半導體(例如，矽)、絕緣體上半導體(SOI)、其它傳統材料。在一舉例說明的實施例中，基底是矽且包含MOS電晶體。在操作410，保證質量的體區圖型化成金屬膜堆疊，金屬膜堆疊包含以介電質與薄金屬層分開的厚金屬層。在實施例中，與將金屬膜堆疊圖型化成用於MOS電晶體的互連以形成CMOS電路之圖型化操作，同時地執行圖型化操作410。如同CMOS技術中典型地執行般，以傳統的鑲嵌製程，進行金屬層的圖型化。舉例而言，形成通過介電層的開口，以及，在介電質開口中鍍上例如銅等填充金屬。在金屬膜堆疊包含眾多薄金屬層的情形中，圖型化操作410是對眾多薄金屬層的各層中基本上相同的特徵圖型化之反覆處理。舉例而言，如同顯示依循操作410之保證質量體區中的結構之圖5A所示般，形成於這些金屬層中的特徵在這些連續金屬層間垂直地對齊。如同所示，二薄金屬層圖型化成具有垂直對齊的特徵506A、507A，特徵506A、507A與垂直對齊的特徵506B、507B在橫向上分開而以介電質508N配置於它們之間。在完成薄金屬膜堆疊時，厚金屬層的圖型化以類似方式進行。在圖5A中，厚金屬層550圖型化成具有與介電質508垂直地對齊之介電質509。在操作420，耦合結構(例如，感測結構及彈簧、等等)圖型化成包含薄金屬層但缺少厚金屬層之金屬膜堆疊。在實施例 中，圖型化操作420與圖型化操作410同時地執行，對體區進行介電層圖型化及金屬填充，但未形成頂層開口以在耦合結構與延伸結構之上容納厚金屬。在操作430，相對於金屬層選擇性地蝕刻曝露的介電質，以在與下方薄金屬層中的開口垂直地對齊之厚金屬層中形成開口。藉由持續蝕刻製程以移除曝露在垂直對齊的薄金屬特徵之間的任何介電質，又形成下層中的開口。這些開口可以作為釋放孔，或單獨地用於特徵靜態偏離的重量釋放及/或調諧。在實施例中，在厚金屬層中的開口具有的橫向CD是薄金屬層中圖型化的下層開口的橫向CD的至少三倍。圖5B是根據實施例之跟隨在操作430之後的圖5A中所示的結構之剖面視圖。如同所示，介電質509的移除造成曝露薄金屬特徵570A、570B的開口135。在操作430的蝕刻又相對於金屬特徵507A、507B選擇性地移除介電質508，以形成垂直地通過眾多薄金屬層的下層開口125。由於金屬層由介電質分開，所以，蝕刻操作430有利地各向異性以在開口125形成期間避免下切割各別金屬層。在舉例說明的實施例中，蝕刻是能夠高型態比(HAR)蝕刻的電漿蝕刻製程。在沒有厚金屬存在的區域中，舉例而言，在耦合結構之上，在操作430之介電質蝕刻也在梳指與耦合彈簧的長度之間打開間隙G。方法401在操作440完成，以任何所需的額外蝕刻以保證質量及框從基底完全地釋放。舉例而言，執行各向同性濕蝕刻、汽相、或電漿蝕刻以選擇性地移除例如基底半導體等犠牲材料，以形成圖2B、 2C中所示的基底穴。
圖6A-6C是根據實施例之採用厚金屬層的MEMS陀螺儀601。陀螺儀601具有一些本揭示它處中說明的與MEMS 200相關的額外設計屬性，以強調申請專利範圍中記載的架構及技術的廣度。圖6A是形成於薄金屬層(或是多個此類層的堆疊)中的特徵之部份平面視圖。如同所示，陀螺儀601再度地包含在體保證質量105上成陣列的眾多下層開口125。保證質量105經由彈簧120而機械地耦合至框110。如先前所述般，保證質量105經由包括叉合梳117之感測結構而電耦合至框110。框110具有以距離S2相隔開的多個開口126。框110經由彈簧620而機械地耦合至外框610。外框610包含具有等於開口126的橫向尺寸及間隔的多個開口626。外框610又藉由錨點230而機械地耦合至基底103，以及藉由包括叉合梳617的第二感測結構而電耦合至框110。框110及610包含圖型化的梳延伸結構128及彈簧延伸結構129、629，而增進框110及610中的膜應力及保證質量105中的膜應力之匹配。在框110和610從基底103釋放的舉例說明的實施中，這是特別有利的。又如圖6A中所示，舉例而言，彈簧620及彈簧延伸結構129被侷限於幾乎等於叉合梳617的橫向CD之橫向CD，以進一步匹配框110和610以及保證質量105中的膜應力。
圖6B及6C是MEMS裝置601的等角視圖，進一步顯示配置在薄金屬層的區域之上的厚金屬層150。如同所 示，保證質量體區在厚金屬層150中包含眾多大開口135。各大開口曝露多個下層開口125中的四個。框110及610又分別包含眾多大開口136和636。開口636具有的橫向尺寸實質上等於開口136的橫向尺寸(例如，CD3=CD4)。開口136和636分別與開口126、626垂直地對齊。舉例而言，框110和610又包含薄金屬框區137、637、140、和640，以匹配框110和610以及保證質量105中的膜應力。
圖7顯示根據本發明的實施例之計算裝置平台700的等角視圖及平台使用之微電子裝置710的概要視圖721。計算平台700可為任何配置成用於電子資料顯示、電子資料處理、及無線電子資料傳中任一者之可攜式裝置。關於舉例說明的實施例，計算平台700可為平板電腦、智慧型電話、膝上型或超薄型電腦、等等中任一者，又包含可為觸控螢幕(電容式、電感式、電阻式、等等)的顯示幕705、晶片級(SoC)或封裝級的積體微電子裝置710、及電池713。積體裝置710又顯示於展開視圖721中。在舉例說明的實施例中，裝置710包含至少一記憶體晶片及至少一處理器晶片(例如，多核心微處理器及/或圖形處理器核心730、731)。在實施例中，例如本揭示中任何它處更詳細地說明般，使用厚金屬層的集成MEMS加速度計或陀螺儀或732會整合於裝置710中(例如，圖1A、1B等)。裝置710又與功率管理積體電路(PMIC)715、包含寬頻RF(無線)發射器及/或接收器(例如，包含數位 基頻及類比前端模組，數位基頻及類比前端模組又包括在發射路徑上的功率放大器以及在接收路徑上的低雜訊放大器)的RF(無線)積體電路(RFIC)725、及其控制器711中之一或更多，耦合至板、基底、或插入器500。在功能上，PMIC 715執行電池功率調節、DC至DC轉換、等等，以及具有耦合至電池713的輸入端，以及，具有提供電流供應給包含MEMS 732等所有其它功能模組之輸出端。
又如同所示般，在舉例說明的實施例中，RFIC 725具有耦合至天線的輸出端，用以實施任何無線標準或協定，包含但不限於Wi-Fi(IEEE 802.11系列)、WiMAX(IEEE 802.16系列)、IEEE 802.20、長程演進(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍芽、相關衍生、以及任何被標示為3G、4G、5G、及之外的其它無線協定。在實施時，包含MEMS結構及CMOS電路之這些模組中的各模組可以整合於單一晶片中成為SoC、整合於耦合至封裝裝置710的封裝基底之分開的IC中、或是整合於板等級。
圖8是根據本發明的一實施例之計算裝置1000的功能方塊圖。舉例而言，在平台700內部可發現計算裝置1000，及，計算裝置1000又包含機板1002，機板1002容納例如但不限於處理器1004(例如應用處理器)及至少一通訊晶片1006等多個組件。在實施例中，至少處理 器1004與根據本說明書中任何它處中所述之根據實施例的MEMS陀螺儀及/或加速度計相整合(例如，在封裝中)。處理器1004實體地及電地耦合至機板1002。處理器1004包含封裝在處理器內的積體電路晶粒，其中，「處理器」一詞意指處理來自暫存器及/或記憶體的電子資料以將電子資料轉換成可以儲存在暫存器及/或記憶體中的其它電子資料之任何裝置或裝置的一部份。
在某些實施例中，至少一通訊晶片1006也實體地及電地耦合至機板1002。在另外的實施中，通訊晶片1006是處理器1004的一部份。取決於其應用，計算裝置1000包含可以或不可以實體地及電地耦合至機板1002之其它組件。這些其它組件包含但不限於依電性記憶體(例如DRAM)、快閃記憶體或STTM形式等等之非依電性記憶體(例如RAM或ROM)、圖形處理器、數位訊號處理器、密碼處理器、晶片組、天線、觸控螢幕顯示器、觸控螢幕控制器、電池、音頻編解碼器、視頻編解碼器、功率放大器、全球定位系統(GPS)裝置、集成慣性感測器、加速度計、揚音器、相機、及大量儲存裝置(例如硬碟機、固態驅動器(SSD)、光碟(CD)、數位多樣碟片(DVD)、等等)。通訊晶片1006中至少之一能夠無線通訊以對計算裝置1000傳輸資料。「無線」一詞及其衍生詞句可以用以說明經由使用經過非固態介質之調變的電磁輻射而傳輸資料之電路、裝置、系統、方法、技術、通訊頻道、等等。此詞並非意指任何相關連的裝置未含有任 何線，但是在某些實施例中它們可能未含有任何線。通訊晶片1006可以實施眾多無線標準或協定中的任何標準或協定，包含但不限於本文中任何它處所述之標準或協定。計算裝置1000包含眾多通訊晶片1006。舉例而言，第一通訊晶片1006可以專用於例如Wi-Fi及藍芽等較短範圍的無線通訊，第二通訊晶片1006可以專用於例如GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO、等等較長範圍的無線通訊。
應瞭解本發明不限於所述實施例，而是在不悖離後附的申請專利範圍之範圍下，可以以修改及替代來實施本發明。
在舉例說明的實施例中，微機電系統(MEMS)包括基底、配置於基底的第一區之上及具有第一體區之釋放的保證質量。第一體區又包括在薄金屬層上的厚金屬層、及第一感測結構，厚金屬層具有的膜厚是薄金屬層的膜厚之至少五倍，第一感測結構包括薄金屬層但缺少厚金屬層。MEMS又包含配置在基底的第二區之上的框，框具有包括多個金屬層中至少之一的第二體區、及包含薄金屬層但也缺少厚金屬層的第二感測結構，第二感測結構與第一感測結構以間隙分開以標示隨著保證質量相對於框之位移的電容變化。
在另外的實施例中，第二體區包括薄金屬層及厚金屬層。框至少部份地從基底釋放，以及，第一和第二體區都靜態地偏離基底的表面。
在另外的實施例中，第二體區包括薄金屬層及厚金屬層。第一體區又包括散佈於第一體區上之第一眾多大開口，第一眾多大開口中的各大開口延伸經過厚金屬層、具有大於間隙的第一橫向尺寸、以及以第一間隔相隔開。第二體區又包括散佈於基底的第二區上之第二眾多大開口，眾多第二大開口中的各大開口延伸經過厚金屬層、以及以第一間隔相隔開。
在另外的實施例中，第二體區包括金屬膜堆疊，金屬膜堆疊包含厚金屬層。第一體區又包括延著基底的第一維度散佈的第一眾多大開口，第一眾多大開口中的各大開口延伸經過厚金屬層、具有大於間隙的第一橫向尺寸、以及以第一間隔相隔開。第二體區又包括延著第一維度散佈的第二眾多大開口，第二眾多大開口中的各大開口延伸經過厚金屬層、以及以第一間隔相隔開。第一眾多大開口中至少之一使第一下層開口曝露，第一下層開口延伸經過至少薄金屬層及使基底曝露。第一下層開口具有小於第一橫向尺寸的第二橫向尺寸。第二眾多大開口中至少之一使第二下層開口曝露，第二下層開口延伸經過至少薄金屬層及使基底曝露。第一下層開口具有大於第二橫向尺寸的第三橫向尺寸。
在另外的實施例中，第二體區包括金屬膜堆疊，金屬膜堆疊包含厚金屬層。第一體區又包括散佈於第一基底區上之第一眾多大開口，第一眾多大開口中的各大開口延伸經過厚金屬層、具有第一橫向尺寸、以及以大於間隙的第 一間隔相隔開。第一眾多大開口中至少之一使眾多第一下層開口曝露，眾多第一下層開口延伸經過堆疊中的眾多下層薄金屬層及使基底曝露。第二體區又包括遍佈於第二基底區上之第二眾多大開口，第二眾多大開口中的各大開口延伸經過厚金屬層、以及以第一間隔相隔開。第二眾多大開口中之一僅使單一第二下層開口曝露，單一第二下層開口延伸經過堆疊中的眾多下層薄金屬層及使基底曝露。
在另外的實施例中，框具有相鄰於保證質量的長度之第一框邊、及相鄰於保證質量的寬度且與第一框邊正交之第二框邊。第一感測結構包括第一眾多梳指，第一眾多梳指從第一體區延伸朝向第一框邊及延著長度散佈。第二感測結構包括延著第一邊的第二眾多梳指，第二眾多梳指從第二體區朝向保證質量延伸，以及與第一眾多指叉合。框包括複數厚金屬框區及複數薄金屬框區，厚金屬框區包含厚金屬層，薄金屬框區缺少厚金屬層。複數薄金屬框區中的第一薄金屬框區延著第二框邊而與第一及第二指相對齊地配置、以及具有與第一及第二梳指的橫向尺寸指幾乎相等的橫向尺寸及厚度。
在另外的實施例中，框具有相鄰於保證質量的長度之第一框邊、及相鄰於保證質量的寬度之第二框邊。保證質量經由跨越保證質量至第一框邊之間的距離之彈簧而實體地耦合至框。彈簧包括至少薄金屬層但缺少厚金屬層。框包括複數厚金屬框區及複數薄金屬框區，厚金屬框區包含厚金屬層，薄金屬框區缺少厚金屬層。複數薄金屬框區中 的第一薄金屬框區延著第一框邊而與彈簧相對齊地配置，以及第一薄金屬框區具有幾乎等於彈簧跨距的橫向尺寸及厚度。
在另外的實施例中，框具有相鄰於保證質量的長度之第一框邊、及具有相鄰於保證質量的寬度之第二框邊。第一感測結構包括第一眾多梳指，第一眾多梳指從第一體區朝向第一框邊延伸及延著長度散佈。第二感測結構包括延著第一邊的第二眾多梳指，第二眾多梳指從第二體區朝向保證質量延伸，以及與第一眾多指叉合。保證質量經由跨越保證質量至第一框邊之間的距離之彈簧而實體地耦合至框。彈簧包括至少薄金屬層但缺少厚金屬層。框包括複數厚金屬框區及複數薄金屬框區，厚金屬框區包含厚金屬層，薄金屬框區缺少厚金屬層。複數薄金屬框區中的第一薄金屬框區延著第二框邊而與第一及第二梳指相對齊地配置，以及具有幾乎等於第一及第二梳指的尺寸之尺寸。複數薄金屬框區中的第二薄金屬框區延著第一框邊而與彈簧相對齊地配置。第二薄金屬框區具有幾乎等於彈簧跨距的橫向尺寸及厚度。
在實施例中，整合的加速度計包含上述任何舉例說明的實施例中所述的MEMS，以及電耦合至MEMS及包括積體電路之放大器或加速度計算器中至少之一，所述積體電路包含配置在基底內的電晶體。
在實施例中，一種微機電系統(MEMS)陀螺儀或加速度計包括基底、釋放的保證質量、及框，基底包含 CMOS電路。釋放的保證質量電耦合至CMOS電路及形成於在CMOS電路之上的薄膜金屬互連層中，以及包含從基底懸浮的眾多第一耦合指。保證質量包含第一體區，第一體區包含與薄金屬層分開的厚金屬層。厚金屬層具有的膜厚是薄金屬層的膜厚的至少五倍。第一耦合指包括薄金屬層但缺少厚金屬層。框圍繞保證質量的至少二邊以及電耦合至CMOS電路並形成薄膜金屬互連層。框包含眾多與第一耦合指相叉合的第二耦合指，以標示回應實體地連接保證質量至框之一或更多彈簧的偏離之電容改變。一或更多彈簧包括至少薄金屬層，但缺少厚金屬層。
在另外的實施例中，保證質量又包括散佈於基底的第一區上之第一眾多大開口，第一眾多大開口中的各大開口延伸經過厚金屬層、具有第一橫向尺寸、以及以大於第一與第二電容指之間的間隙之第一間隔相隔開。框又包括散佈於基底的第二區上之第二眾多大開口，眾多第二大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、以及以第一間隔相隔開。
在另外的實施例中，保證質量及框具有幾乎相等的離基底之靜態偏離，以使第一耦合指在保證質量的長度上維持相鄰於第二耦合指。
在實施例中，行動計算平台包括上述舉例說明的任何實施例中之MEMS陀螺儀或加速度計、用以顯示取決於加速度計標示的加速度之輸出的顯示螢幕、及轉發取決於陀螺儀或加速度計標示的條件之資訊的無線收發器。
在實施例中，一種微機電系統(MEMS)的形成方法，包括：接收基底、圖型化保證質量及周圍框的體區、圖型化感測結構及將保證質量從基底釋放。保證質量及周圍框的體區圖型化至金屬膜堆疊中，金屬膜堆疊包含以介電質而與薄金屬層分開的厚金屬層，厚金屬層具有的膜厚是薄金屬層的膜厚的至少5倍。保證質量及框的感測結構圖型化成包含薄金屬層但缺少厚金屬層之金屬膜堆疊。
在另外的實施例中，釋放保證質量又包括釋放框以允許框以幾乎等於保證質量受到的偏離之量而從基底偏離，以回應金屬膜堆疊中的靜態應力。
在另外的實施例中，方法又包括將保證質量與框之間耦合的彈簧圖型化至包含薄金屬層但缺少厚金屬層的金屬膜堆疊中。釋放保證質量又包括釋放框以允許框以幾乎等於保證質量受到的偏離之量而從基底偏離，以回應金屬膜堆疊中的靜態應力。
在另外的實施例中，厚金屬層是配置在薄金屬層之上的頂層金屬。薄金屬層是在金屬膜堆疊之內的眾多薄金屬層中之一。
在另外的實施例中，方法包含相對於金屬層而選擇性地各向異性蝕刻框的體區內曝露的介電質，以形成穿過厚金屬層和穿過薄金屬層之具有第一關鍵尺寸(CD)的大開口。在這些另外的實施例中，方法也包含各向異性蝕刻保證質量的體區內曝露的介電質，以形成與穿過薄金屬層之具有小於第一CD的第二CD之小開口垂直地對齊的穿 過厚金屬層的大開口。
在另外的實施例中，方法又包含相對於金屬層而選擇性地各向異性蝕刻保證質量的體區內曝露的介電質，以形成與穿過薄金屬層之具有小於第一CD的第二CD之眾多小開口垂直地對齊的穿過厚金屬層的具有第一關鍵尺寸(CD)的大開口。在這些另外的實施例中，方法也包含相對於金屬層而選擇性地各向異性蝕刻框的體區內曝露的介電質，以形成與穿過薄金屬層之小開口垂直地對齊的穿過厚金屬層之具有第一CD的大開口。
在另外的實施例中，圖型化保證質量及框的感測結構又包括形成連接至保證質量的體區之第一梳指以及連接至框的體區及與第一梳指叉合的第二梳指。在這些另外的實施例中，方法又包括各向異性地蝕刻第一與第二梳指之間曝露的介電質，以在它們之間形成間隙。
但是，上述實施例不侷限於言些，在各式各樣的實施中，上述實施例可以包含僅實施這些特徵的子集合、實施這些特徵的不同次序、實施這些特徵的不同組合、及/或實施明確列出的特徵以外的其它特徵。因此，應參考後附的申請專利範圍、以及這些請求項涵蓋的全均等範圍，以決定本發明的範圍。
100‧‧‧微機電系統
103‧‧‧基底
105‧‧‧保證質量
106‧‧‧體區
107‧‧‧薄金屬堆疊
110‧‧‧框
110A‧‧‧體區
111A‧‧‧框體區
111B‧‧‧框體區
115‧‧‧感測結構
116‧‧‧第二感測結構
117‧‧‧叉合梳
120‧‧‧彈簧
125‧‧‧下層開口
126‧‧‧下層開口
128‧‧‧梳延伸結構
129‧‧‧彈簧延伸結構

Claims (20)

  1. 一種微機電系統(MEMS)，包括基底；釋放的保證質量，配置於該基底的第一區之上及具有：第一體區，包括在薄金屬層上的厚金屬層，該厚金屬層具有的膜厚是該薄金屬層的膜厚之至少五倍；及第一感測結構，包括該薄金屬層但缺少該厚金屬層；框，配置在該基底的第二區之上，該框具有：第二體區，包括該複數金屬層中至少之一；及第二感測結構，包括該薄金屬層但也缺少該厚金屬層，以及與該第一感測結構以間隙分開以標示隨著該保證質量相對於該框之位移的電容變化。
  2. 如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中：該第二體區包括該薄金屬層及該厚金屬層；該框至少部份地從該基底釋放；以及，該第一和第二體區都靜態地偏離該基底的表面。
  3. 如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中：該第二體區包括該薄金屬層及厚金屬層；該第一體區又包括散佈於該第一體區上之第一眾多大開口，該第一眾多大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、具有大於該間隙的第一橫向尺寸、以及以第一間隔相隔開；以及， 第二體區又包括散佈於該基底的該第二區上之第二眾多大開口，該第二眾多大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、以及以第一間隔相隔開。
  4. 如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中：該第二體區包括該金屬膜堆疊，該金屬膜堆疊包含該厚金屬層；該第一體區又包括沿著該基底的第一維度散佈的第一眾多大開口，該第一眾多大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、具有大於該間隙的第一橫向尺寸、以及以第一間隔相隔開；以及該第二體區又包括沿著該第一維度散佈的第二眾多大開口，該第二眾多大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、以及以該第一間隔相隔開，其中：該第一眾多大開口中至少之一使第一下層開口曝露，該第一下層開口延伸經過至少該薄金屬層及使該基底曝露，該第一下層開口具有小於該第一橫向尺寸的第二橫向尺寸；以及該第二眾多大開口中至少之一使第二下層開口曝露，該第二下層開口延伸經過至少該薄金屬層及使該基底曝露，該第一下層開口具有大於該第二橫向尺寸的第三橫向尺寸。
  5. 如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中：該第二體區包括金屬膜堆疊，該金屬膜堆疊包含該厚金屬層； 該第一體區又包括散佈於該第一基底區上之第一眾多大開口，該第一眾多大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、具有第一橫向尺寸、以及以大於該間隙的第一間隔相隔開，其中，該第一眾多大開口中至少之一曝露眾多第一下層開口，該眾多第一下層開口延伸經過該堆疊中的眾多下層薄金屬層及使該基底曝露；以及該第二體區又包括遍佈於該第二基底區上之第二眾多大開口，該第二眾多大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、以及以該第一間隔相隔開，其中，該第二眾多大開口中之一僅使單一第二下層開口曝露，該單一第二下層開口延伸經過該堆疊中的眾多下層薄金屬層及使該基底曝露。
  6. 如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中：該框具有相鄰於該保證質量的長度之第一框邊、及具有相鄰於該保證質量的寬度且與該第一框邊正交之第二框邊；該第一感測結構包括第一眾多梳指，該第一眾多梳指從該第一體區朝向該第一框邊延伸及沿著該長度散佈；該第二感測結構包括沿著該第一邊的第二眾多梳指，該第二眾多梳指從該第二體區朝向該保證質量延伸，以及與該第一眾多指叉合；以及該框包括：複數厚金屬框區，包含該厚金屬層；及複數薄金屬框區，缺少該厚金屬層，其中，該複 數薄金屬框區中的第一薄金屬框區沿著該第二框邊而與該第一及第二指相對齊地配置、以及具有與該第一及第二梳指的橫向尺寸幾乎相等的橫向尺寸及厚度。
  7. 如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中：該框具有相鄰於該保證質量的長度之第一框邊、及具有相鄰於該保證質量的寬度之第二框邊；該保證質量經由跨越該保證質量至該第一框邊之間的距離之彈簧而實體地耦合至該框，該彈簧包括至少該薄金屬層但缺少該厚金屬層；以及該框包括：複數厚金屬框區，包含該厚金屬層；及複數薄金屬框區，缺少該厚金屬層，其中，該複數薄金屬框區中的第一薄金屬框區沿著該第一框邊而與該彈簧相對齊地配置，以及，其中，該第一薄金屬框區具有幾乎等於該彈簧的跨距的橫向尺寸及厚度。
  8. 如申請專利範圍第1項之微機電系統，其中：該框具有相鄰於該保證質量的長度之第一框邊、及具有相鄰於該保證質量的寬度之第二框邊；該第一感測結構包括第一眾多梳指，該第一眾多梳指從該第一體區朝向該第一框邊延伸及沿著該長度散佈；該第二感測結構包括沿著該第一邊的第二眾多梳指，該第二眾多梳指從該第二體區朝向該保證質量延伸，以及與該第一眾多指叉合； 該保證質量經由跨越該保證質量至該第一框邊之間的距離之彈簧而實體地耦合至該框，該彈簧包括至少該薄金屬層但缺少該厚金屬層；以及，該框包括：複數厚金屬框區，包含該厚金屬層；及複數薄金屬框區，缺少該厚金屬層，其中：該複數薄金屬框區中的第一薄金屬框區沿著第二框邊而與該第一及第二梳指相對齊地配置，以及具有幾乎等於該第一及第二梳指的尺寸之尺寸；以及，該複數薄金屬框區中的第二薄金屬框區沿著該第一框邊而與該彈簧相對齊地配置，以及，其中，該第二薄金屬框區具有幾乎等於該彈簧的跨距的橫向尺寸及厚度。
  9. 一種整合的加速度計，包括：如申請專利範圍第1項之微機電系統；以及放大器或加速度計算器中至少之一，電耦合至該微機電系統以及包括積體電路，該積體電路包含配置在該基底上的電晶體。
  10. 一種微機電系統(MEMS)陀螺儀或加速度計，包括：基底，包含CMOS電路；釋放的保證質量，電耦合至該CMOS電路及形成於在該CMOS電路之上的薄膜金屬互連層中，以及包含從該基底懸浮的眾多第一耦合指，其中，該保證質量包含第一體區，該第一體區包含與薄金屬層分開的厚金屬層，該厚金 屬層具有的膜厚是該薄金屬層的膜厚的至少五倍，以及，其中，該第一耦合指包括該薄金屬層但缺少該厚金屬層；以及框，圍繞該保證質量的至少二邊以及電耦合至該CMOS電路並形成該薄膜金屬互連層，其中，該框包含眾多與該第一耦合指相叉合的第二耦合指，以標示回應實體地連接保證質量至該框之一或更多彈簧的偏離之電容改變，該一或更多彈簧包括至少該薄金屬層，但缺少該厚金屬層。
  11. 如申請專利範圍第10項之陀螺儀或加速度計，其中：該保證質量又包括散佈於該基底的第一區上之第一眾多大開口，該第一眾多大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、具有第一橫向尺寸、以及以大於該第一與該第二電容指之間的間隙之第一間隔相隔開；以及該框又包括散佈於該基底的第二區上之第二眾多大開口，該眾多第二大開口中的各大開口延伸經過該厚金屬層、以及以該第一間隔相隔開。
  12. 如申請專利範圍第10項之陀螺儀或加速度計，其中，該保證質量及框具有幾乎相同的離基底之靜態偏離，以使該第一耦合指在該保證質量的長度上維持相鄰於該第二耦合指。
  13. 一種行動計算平台，包括：根據申請專利範圍第10項的微機電系統陀螺儀或加 速度計；顯示螢幕，用以顯示取決於加速度計標示的加速度之輸出；以及，無線收發器，轉發取決於該陀螺儀或加速度計標示的條件之資訊。
  14. 一種微機電系統(MEMS)的形成方法，該方法包括：接收基底；圖型化金屬膜堆疊中的保證質量及周圍框的體區，該金屬膜堆疊包含以介電質而與薄金屬層分開的厚金屬層，該厚金屬層具有的膜厚是該薄金屬層的膜厚的至少5倍；以及，將該保證質量及框的感測結構圖型化至包含該薄金屬層但缺少該厚金屬層的金屬膜堆疊中；以及，將該保證質量從該基底釋放。
  15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，釋放該保證質量又包括釋放該框以允許該框以幾乎等於該保證質量受到的偏離之量而從該基底偏離，以回應該金屬膜堆疊中的靜態應力。
  16. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，該方法又包括將耦合於該保證質量與該框之間的彈簧圖型化至包含該薄金屬層但缺少該厚金屬層的金屬膜堆疊中；以及其中，釋放該保證質量又包括釋放該框以允許該框以幾乎等於該保證質量受到的偏離之量而從該基底偏離，以 回應該金屬膜堆疊中的靜態應力。
  17. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，該厚金屬層是配置在該薄金屬層之上的頂層金屬，以及，其中，該薄金屬層是在該金屬膜堆疊之內的眾多薄金屬層中之一。
  18. 如申請專利範圍第14項之方法，又包括：相對於該複數金屬層而選擇性地各向異性蝕刻該框的體區內曝露的介電質，以形成穿過該厚金屬層和穿過該薄金屬層之具有第一關鍵尺寸(CD)的大開口；以及，各向異性蝕刻該保證質量的體區內曝露的介電質，以形成與穿過該薄金屬層之具有小於該第一關鍵尺寸(CD)的第二關鍵尺寸(CD)之小開口垂直地對齊的穿過該厚金屬層的大開口。
  19. 如申請專利範圍第14項之方法，又包括：相對於該複數金屬層而選擇性地各向異性蝕刻該保證質量的體區內曝露的介電質，以形成與穿過該薄金屬層之具有第二關鍵尺寸(CD)之眾多小開口垂直地對齊的穿過該厚金屬層的具有第一關鍵尺寸(CD)的大開口，該第二關鍵尺寸(CD)小於該第一關鍵尺寸(CD)；相對於該複數金屬層而選擇性地各向異性蝕刻該框的體區內曝露的介電質，以形成與穿過該薄金屬層之單一小開口垂直地對齊的穿過該厚金屬層之具有第一關鍵尺寸(CD)的大開口。
  20. 如申請專利範圍第14項之方法，其中，圖型化該保證質量及框的感測結構又包括形成連接至該保證質量的 體區之第一梳指以及連接至該框的體區及與該第一梳指叉合的第二梳指；以及，其中，該方法又包括各向異性地蝕刻該第一與該第二梳指之間曝露的介電質，以在其間形成間隙。
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