一种可动电感电极结构以及制备方法技术

本发明专利技术涉及一种可动电感电极结构以及制备方法，所述可动电感电极结构，包括：上下隔离设置的上极板和下极板，用于形成MEMS中可变电容的两个电极板，其中所述上极板和所述下极板均选用平面螺旋电感，以使所述上极板和所述下极板在通电情况下相互运动。本发明专利技术所述电极结构一方面，可以像普通电容一样测两极板的电容算出极板距离的，对于加速度传感器即可换算成加速度。另一方面，还可以测得由于极板靠近引起的磁感应电流，即电容极板距离变化的速度，通过换算测量出运动加速度的变化速度。

【技术实现步骤摘要】
一种可动电感电极结构以及制备方法
本专利技术涉及半导体领域，具体地，本专利技术涉及一种可动电感电极结构以及制备方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，在传感器（motionsensor）类产品的市场上，智能手机、集成CMOS和微电子机械系统（MEMS）器件日益成为最主流、最先进的技术，并且随着技术的更新，这类传动传感器产品的发展方向是规模更小的尺寸，高质量的电学性能和更低的损耗。微电子机械系统（MEMS）在体积、功耗、重量以及价格方面具有十分明显的优势，至今已经开发出多种不同的传感器，例如压力传感器、加速度传感器、惯性传感器以及其他的传感器。现有技术中在所述MEMS器件中由上极板和下极板的加速度，所述传感空间（sensingspace）感知后产生位移，从而引起所述传感器中电容的变化，为了防止干扰所述位移的测试以及电容的变化，在MEMS器件中并没有将X轴、Y轴和Z轴三个轴整合为一体，而是分别将X轴、Y轴和Z轴分别（separately）设置于同一晶圆上。如图1a所述的MEMS器件包括加速度传感器10和压力传感器11，两部分，其中所述加速度传感器10中包括可移动件101，所述压力传感器11中包括压力传感膜102，如图1b所示，所述器件工作时通过在上极板104和下极板105上施加直流电压（VDC）和交流电压（AC），所述压力传感器11中空腔103上方的压力传感膜102静电作用下振动，发射超声波。当超声波接接受超声压力，压力传感膜102发生振动，导致两个电极之间的电容发生变化，如图2所示，该图为现有技术中所述MEMS器件中可变电容电极板的结构示意图。传统的MEMS电感设计主要考虑到高品质因素（Q值），为射频可调谐微电感。射频可调谐微电感在当前发挥着重要作用，它能满足高性能紧凑型器件设计的要求。对于器件设计者来说，可调电感能调谐电感量并能保证较高或适当的品质因素(Q值)。MEMS器件大多数都可看作可变电容的设计，例如利用电容两极板距离或面积变化测量电容变化，或者利用两极板静电力使极板相互吸引。具体来说压力传感器，加速度传感器等等都用到这样的设计。但是电容极板之间往往是空隙，两极板靠近后不能靠极板的静电力使其分开，只能另外设计一种弹簧结构将电容板复位，造成结构复杂，而且集成度降低。因此，为了进一步提高器件的性能，需要对现有技术中所述MEMS的电极板进行改进。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。本专利技术为了克服目前存在问题，提供了一种MEMS可动电感电极结构，包括：上下隔离设置的上极板和下极板，用于形成MEMS中可变电容的两个电极板，其中所述上极板和所述下极板均选用平面螺旋电感，以使所述上极板和所述下极板在通电情况下相互运动。作为优选，所述平面螺旋电感选用方形螺旋电感线圈或圆形螺旋电感线圈。作为优选，所述可动电感电极结构还包括独立的电感芯，所述电感芯位于所述平面螺旋电感的中心。作为优选，所述电感芯为电感线。作为优选，所述可动电感电极结构还包括上平面板和下平面板，所述上平面板和所述下平面板为整块设置，所述上极板和所述下极板分别嵌于所述上平面板和所述下平面板中。作为优选，所述上极板和所述下极板中包含两个或两个以上的相同的平面螺旋电感。作为优选，电连接所述上极板的第一连接端和所述下极板对应的第一连接端时，用来测量所述上极板和所述下极板之间的距离。作为优选，电连接所述上极板的第一连接端、第二连接端，同时电连接所述下极板的第一连接端、第二连接端时，所述上极板和所述下极板之间发生相互运动。作为优选，所述上极板和所述下极板中电感电流相同时，所述上极板和所述下极板相互吸引；所述上极板和所述下极板中电感电流相反时，所述上极板和所述下极板相互排斥。作为优选，电连接所述下极板的第一连接端、第二连接端，来测量所述上极板的第一连接端、第二连接端中反应距离变化速度的感应电流。本专利技术还提供一种MEMS可动电感电极结构的制备方法，包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有下极板，所述下极板为平面螺旋电感；在所述下极板上形成牺牲材料层；在所述牺牲材料层上形成上极板，所述上极板为平面螺旋电感；去除所述牺牲材料层，在所述上极板和所述下极板之间形成空腔。作为优选，所述方法包括：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成有下平面板和下极板，所述下极板镶嵌于所述下平面板中；在所述下平面板和所述下极板上沉积牺牲材料层；在所述牺牲材料层上形成上平面板材料层；在所述上平面板材料层上形成上极板材料层；图案化所述上极板材料层，以形成平面螺旋电感的所述上极板；图案化所述上平面板材料层和所述上极板，以形成开口，露出所述牺牲材料层；去除所述牺牲材料层。作为优选，所述方法还包括在所述下平面板和所述下极板上沉积牺牲材料层之后，图案化所述牺牲材料层，以去除一端上的部分所述牺牲材料层，露出所述下平面板；以及图案化上平面板材料层和所述上极板，以形成开口，露出所述牺牲材料层没有蚀刻的一端。作为优选，所述方法还包括在形成所述上极板之后继续沉积所述上平面板材料层，以形成上平面板，覆盖所述上极板。作为优选，所述方法还包括在所述下平面板和所述下极板上沉积牺牲材料层之后，图案化所述牺牲材料层，以在两端形成开口，露出所述下电容基板，同时在所述牺牲材料层的中间形成凹槽；在所述凹槽内形成上平面板材料层和上极板材料层；图案化所述电容极板材料层和所述上极板材料层，以形成平面螺旋电感的上极板；继续沉积上平面板材料层，以形成上平面板，覆盖所述上极板。本专利技术为了解决现有技术中存在的问题，提供了一种新的MEMS可动电感电极结构，所述电极结构中采用新型的电容板结构，将电感引入到可动电容板设计中，在通电状态下两电感可相互运动，给两极板上的电感加上相同的电流方向，产生相同方向的磁场而两极板相互吸引。同时，也可以施加反相的电流而推开两极板。从而解决了现有技术中两极板靠近后不能靠极板的静电力使其分开的问题。本专利技术所述电极结构一方面，可以像普通电容一样测两极板的电容算出极板距离的，对于加速度传感器即可换算成加速度。另一方面，还可以测得由于极板靠近引起的磁感应电流，即电容极板距离变化的速度，通过换算测量出运动加速度的变化速度。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的装置及原理。在附图中，图1a-1b为现有技术中所述MEMS器件的结构示意图；图2为现有技术中所述MEMS器件中可变电容电极板的结构示意图；图3a-3e为现有技术中所述MEMS器件中可变电容电极板的结构示意图；图4a-4h为本专利技术一具体地实施方式中所述MEMS器件以及制备过程示意图；图5a-5e为本专利技术另一具体地实施方式中所述MEMS器件的制备过程示意图；图6a-6f为本专利技术另一具体地实施方式中所述MEMS器件及其制备过程示意图；图7为本专利技术另一具体地实施方式中所述MEMS器件制备的工艺流程图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MEMS可动电感电极结构，包括：上下隔离设置的上极板和下极板，用于形成MEMS中可变电容的两个电极板，其中所述上极板和所述下极板均选用平面螺旋电感，以使所述上极板和所述下极板在通电情况下相互运动。

【技术特征摘要】
1.一种MEMS可动电感电极结构，包括：上下隔离设置的上极板和下极板，用于形成MEMS中可变电容的两个电极板，其中所述上极板和所述下极板均选用平面螺旋电感，以使所述上极板和所述下极板在通电情况下相互运动，以解决所述上极板和所述下极板靠近后不能靠极板的静电力分开的问题。2.根据权利要求1所述的可动电感电极结构，其特征在于，所述平面螺旋电感选用方形螺旋电感线圈或圆形螺旋电感线圈。3.根据权利要求1所述的可动电感电极结构，其特征在于，所述可动电感电极结构还包括独立的电感芯，所述电感芯位于所述平面螺旋电感的中心。4.根据权利要求3所述的可动电感电极结构，其特征在于，所述电感芯为电感线。5.根据权利要求1所述的可动电感电极结构，其特征在于，所述可动电感电极结构还包括上平面板和下平面板，所述上平面板和所述下平面板为整块设置，所述上极板和所述下极板分别嵌于所述上平面板和所述下平面板中。6.根据权利要求1或5所述的可动电感电极结构，其特征在于，所述上极板和所述下极板中包含两个或两个以上的相同的平面螺旋电感。7.根据权利要求1所述的可动电感电极结构，其特征在于，电连接所述上极板的第一连接端和所述下极板对应的第一连接端时，用来测量所述上极板和所述下极板之间的距离。8.根据权利要求1所述的可动电感电极结构，其特征在于，电连接所述上极板的第一连接端、第二连接端，同时电连接所述下极板的第一连接端、第二连接端时，所述上极板和所述下极板之间发生相互运动。9.根据权利要求8所述的可动电感电极结构，其特征在于，所述上极板和所述下极板中电感电流相同时，所述上极板和所述下极板相互吸引；所述上极板和所述下极板中电感电流相反时，所述上极板和所述下极板相互排斥。10.根据权利要求1所述的可动电感电极结构，其特征在于，电连接所述下极板的第一连接端、第二连接端，来测量...

【专利技术属性】
技术研发人员：叶菲，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31