MEMS芯片及其制作方法及電子設備與流程

本技術涉及半導體，尤其涉及一種mems芯片及其制作方法及電子設備。

背景技術：

1、微機電系統(microelectro?mechanical?systems，mems)芯片廣泛應用于光通信、消費電子等領域。mems芯片可以包括梳齒對，其工作原理為利用加載于梳齒對上的電勢差產生靜電力和力矩，驅動mems芯片上的部件運動。

2、梳齒對可以分為共面梳齒對和異面梳齒對。共面梳齒對指的是，驅動梳齒和從動梳齒同層設置。異面梳齒對指的是，驅動梳齒和從動梳齒設于不同層。鑒于共面梳齒對和異面梳齒對的結構不同，因此，通常基于不同的工藝平臺制作。由此，需要設置兩個不同的工藝平臺，分別制作采用共面梳齒結構的mems芯片和采用異面梳齒結構的mems芯片。

技術實現思路

1、為了解決上述技術問題，本技術提供一種mems芯片及其制作方法及電子設備，能夠使得采用異面梳齒對的mems芯片和采用共面梳齒對的mems芯片基于同一工藝平臺制作。

2、本技術的第一方面，提供一種mems芯片，包括：基板、支撐梁和梳齒對。支撐梁連接于基板上，且支撐梁具有懸空部。

3、梳齒對包括多個第一梳齒和多個第二梳齒。在一種可能的實施方式中，多個第一梳齒固定于基板上，多個第二梳齒對固定于懸空部上。在另一種可能的實施方式中，多個第一梳齒固定于懸空部上，多個第二梳齒固定于基板上。

4、多個第一梳齒沿與mems芯片的厚度方向垂直的方向排列，多個第二梳齒沿與厚度方向垂直的方向排列，多個第一梳齒與多個第二梳齒的排列方向相同且交替排列。第一梳齒包括沿厚度方向層疊的至少兩層導電層，第二梳齒包括至少一層導電層，第一梳齒的至少一層導電層與第二梳齒的至少一層導電層同層設置。

5、由于第一梳齒包括至少兩層導電層，在制作第一梳齒時，可以采用先沉積后刻蝕的工藝分別制作至少兩層導電層。而第二梳齒的至少一層導電層與第一梳齒的至少一層導電層同層設置，因此，可在制作第一梳齒的同時，制作第二梳齒，也就是說，第一梳齒和第二梳齒能夠在同一工藝平臺，且同一道工序中制作，由此能夠減少mems芯片的制作工藝的復雜度，而且還能夠降低制作成本。

6、此外，在mems芯片應用時，可向層疊的至少兩層導電層提供不同的電壓信號，以使同一mems芯片實現多種不同的功能，進而提高mems芯片的集成度。

7、在一些可能實現的方式中，梳齒對為共面梳齒對，則，第二梳齒包括至少兩層導電層，第一梳齒的導電層的層數與第二梳齒的導電層的層數相同，第一梳齒的至少兩層導電層與第二梳齒的至少兩層導電層分別對應地同層設置。示例性的，第一梳齒和第二梳齒中導電層的層數均為兩層、三層或更多層。這樣，在制作梳齒對時，可通過沉積的方式分別制作至少兩層多晶硅層以及位于相鄰的兩層多晶硅層之間的絕緣層，接著通過刻蝕的方式刻蝕出第一梳齒和第二梳齒。因此，第一梳齒和第二梳齒可在同一工藝平臺制作，且第一梳齒和第二梳齒可同時制作。

8、第二梳齒可以包括第三導電層和第四導電層，其中，第一導電層與第三導電層同層設置，第二導電層與第四導電層同層設置。第三導電層的厚度可以與第一導電層的厚度相同，第四導電層的厚度可以與第二導電層的厚度相同。

9、在另一些可能實現的方式中，梳齒對為異面梳齒對，第二梳齒包括一層導電層，第一梳齒的至少兩層導電層中包括第一導電層和第二導電層。第二梳齒的導電層與第一導電層同層設置，或，第二梳齒的導電層與第二導電層同層設置。這樣，在制作梳齒對時，可通過沉積的方式分別制作至少兩層多晶硅層以及位于相鄰的兩層多晶硅層之間的絕緣層，接著通過刻蝕的方式刻蝕出第一梳齒和第二梳齒。因此，第一梳齒和第二梳齒可在同一工藝平臺制作，且第一梳齒和第二梳齒可同時制作。

10、針對第一導電層的厚度與第二導電層的厚度之間的關系，在一種可能的實施方式中，第一導電層的厚度與第二導電層的厚度相同。當第二梳齒包括第三導電層和第四導電層時，第三導電層的厚度也與第四導電層的厚度相同。

11、在另一種可能的實施方式中，第一導電層的厚度與第二導電層的厚度不同。當第二梳齒包括第三導電層和第四導電層時，第三導電層的厚度也與第四導電層的厚度不同。

12、mems芯片還可以包括多個信號電極。每個信號電極可以接收不同的電壓信號，部分信號電極也可以接收相同的電壓信號。

13、針對mems芯片的結構，在一種可能的實施方式中，固定部的數量與梳齒對的數量均為兩個，兩個固定部分別位于支撐梁相對的兩側，每個梳齒對分別對應地固定于每個固定部與支撐梁之間。

14、在另一種可能的實施方式中，固定部和梳齒對均為四個，四個固定部按照矩形陣列排布于支撐梁的外周，且每個固定部與支撐梁之間均連接有梳齒對。

15、當第一梳齒包括第一導電層和第二導電層，第二梳齒包括第三導電層和第四導電層時，第一導電層和第四導電層分別連接至不同的信號電極，第二導電層和第三導電層分別連接至不同的信號電極。這樣，第一導電層和第二導電層、第三導電層和第四導電層可分別通過不同的信號電極接收不同的電壓信號。例如，第一導電層可接收第一電壓，第二導電層可接收第二電壓。第三導電層可接收第三電壓，第四導電層可接收第四電壓。第一電壓與第四電壓不同，第二電壓與第三電壓不同。且當第一電壓大于第四電壓時，第一導電層與第四導電層之間可以形成電勢差。當第三電壓也大于第二電壓時，第三導電層與第二導電層之間也可以形成電勢差，由此第一梳齒與第二梳齒之間可產生靜電力，從而驅動第二梳齒轉動。由于第二梳齒固定于支撐梁的懸空部，因此，第二梳齒可帶動支撐梁轉動，由此，本技術的mems芯片能夠應用于需要轉動副的裝置中，例如，可以應用于mems振鏡。

16、mems芯片還可以包括接地電極。在一種可能的實施方式中，第一梳齒的至少兩層導電層均與接地電極連接，第二梳齒的至少兩層導電層均連接至同一信號電極，或，第二梳齒的至少兩層導電層分別連接至不同的信號電極。這樣，第一梳齒的每層導電層可與第二梳齒的每層導電層之間形成電容。示例性的，第一導電層和第三導電層之間可形成第一電容，第二導電層和第四導電層之間可形成第二電容。由于第一梳齒的數量和第二梳齒的數量均為多個，則梳齒對可形成多個第一電容和多個第二電容，多個第一電容串聯，多個第二電容串聯。mems芯片可以為mems加速度計，在使用mems加速度計對待檢測物進行檢測時，可將包括mems芯片的電子設備固定于待檢測物上。當待檢測物移動時，支撐梁的懸空部也移動，從而帶動第二梳齒移動。當待檢測物朝向不同的方向移動時，各梳齒對對應的第一電容和第二電容的變化量以及變化趨勢可能不同，因此，可通過各梳齒對對應的第一電容和第二電容的變化量以及變化趨勢，計算待檢測物的加速度大小和方向。而且，本技術能夠通過各梳齒對對應的第一電容和第二電容的變化量以及變化趨勢檢測出三個方向的加速度，由此能夠提高mems芯片的集成度。

17、在一種可能的實施方式中，每個梳齒對的第二梳齒的至少兩層導電層均與接地電極連接，即，第三導電層和第四導電層均與接地電極連接。相對設置的兩個梳齒對的第一梳齒的第一導電層分別連接至不同的信號電極，相對設置的兩個梳齒對的第一梳齒的第二導電層分別連接至不同的信號電極。

18、同一梳齒對的第一導電層和第二導電層連接至同一信號電極，相對設置的兩個梳齒對中的其中一個梳齒對的第一導電層和第二導電層可接收第一電壓，另一個梳齒對的第一導電層和第二導電層可接收第二電壓，第一電壓和第二電壓大小相同且方向相反。第一導電層與第三導電層之間形成電勢差，第二導電層與第四導電層之間形成電勢差從而驅動質量塊在靜電力的作用下產生諧振。因此，本技術能夠實現mems陀螺儀的驅動模式。

19、而且，相對的兩個梳齒對可形成多個第一電容、多個第二電容、多個第三電容和多個第四電容。當第二梳齒沿不同的兩個方向轉動時，多個第一電容、多個第二電容、多個第三電容和多個第四電容的容值變化量不同，由此可通過這些電容的容值變化量計算角速度的大小和方向。因此，本技術能夠檢測待檢測物在兩個不同方向上的角速度的大小，由此，能夠提高mems陀螺儀的集成度。

20、在其他實施例中，同一梳齒對的第一導電層和第二導電層連接至不同的信號電極。

21、在另一種可能的實施方式中，相對設置的兩個梳齒對的第一梳齒的第一導電層均與接地電極連接，相對設置的兩個梳齒對的第一梳齒的第二導電層連接至同一信號電極。第二導電層和第二梳齒的第三導電層分別連接至不同的信號電極，每個梳齒對的第二梳齒的第四導電層與接地電極連接。相對設置的兩個梳齒對的第一梳齒的第一導電層接地，第二梳齒的第三導電層接地。相對設置的兩個梳齒對的第二導電層用于接收第一電壓，第二梳齒的第四導電層用于接收第二電壓，第一電壓與第二電壓大小相同且方向相反。第一導電層與第三導電層之間可形成電勢差，第二導電層與第四導電層之間可形成電勢差，從而驅動第二梳齒在靜電力的作用下產生諧振。因此，本技術能夠實現mems的驅動模式。

22、而且，相對的兩個梳齒對可形成多個第一電容、多個第二電容、多個第三電容和多個第四電容。當第二梳齒沿不同的兩個方向轉動時，多個第一電容、多個第二電容、多個第三電容和多個第四電容的容值變化量不同，由此可通過這些電容的容值變化量計算角速度的大小和方向。因此，本技術能夠檢測待檢測物在三個不同方向上的角速度的大小，由此，能夠提高mems陀螺儀的集成度。

23、本技術的第三方面，還提供一種mems芯片的制作方法，該制作方法包括：提供襯底。在襯底上制作至少兩層導電層。對至少兩層導電層進行刻蝕，形成支撐梁和梳齒對，支撐梁具有懸空部；梳齒對包括多個第一梳齒和多個第二梳齒，多個第一梳齒沿與mems芯片的厚度方向垂直的方向排列，多個第二梳齒沿與厚度方向垂直的方向排列，多個第一梳齒與多個第二梳齒的排列方向相同且交替排列；第一梳齒包括沿厚度方向層疊的至少兩層導電層，第二梳齒包括至少一層導電層，第一梳齒的至少一層導電層與第二梳齒的至少一層導電層同層設置；

24、對襯底進行刻蝕，形成基板。

25、由于第一梳齒包括至少兩層導電層，在制作第一梳齒時，可以采用先沉積后刻蝕的工藝分別制作至少兩層導電層。而第二梳齒的至少一層導電層與第一梳齒的至少一層導電層同層設置，因此，可在制作第一梳齒時，制作第二梳齒，也就是說，第一梳齒和第二梳齒能夠在同一工藝平臺，且同一道工序中制作，由此能夠減少mems芯片的制作工藝的復雜度，而且還能夠降低制作成本。

26、此外，在mems芯片應用時，可向層疊的至少兩層導電層提供不同的電壓信號，以使同一mems芯片實現多種不同的功能，例如，驅動和感應，進而提高mems芯片的集成度。

27、本技術的第三方面提供了一種電子設備，包括電路板以及上述第一方面任一實現方式的mems芯片或者第二方面任一實現方式制造的mems芯片，電路板與mems芯片電連接。電子設備能夠實現mems芯片的所有效果。