包括金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊和壓電組件的微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本公開(kāi)提供了用于機(jī)電系統(tǒng)的系統(tǒng)、裝置以及制造方法。在一個(gè)實(shí)施方式中，一種裝置包括金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊和壓電組件以作為MEMS設(shè)備的一部分。這樣的裝置對(duì)于MEMS陀螺儀設(shè)備可以是特別有用的。例如，可以具有數(shù)倍于硅的密度的金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊能夠減少M(fèi)EMS陀螺儀設(shè)備中的正交和偏移誤差，并且能夠增加MEMS陀螺儀設(shè)備的靈敏度。
【專(zhuān)利說(shuō)明】包括金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊和壓電組件的微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求于2011年3月15日提交的題為“MICROELECTROMECHANICAL SYSTEMDEVICE INCLUDING A METAL PROOF MASS AND A PIEZOELECTRIC COMPONENT (包括金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊和壓電組件的微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備)”且轉(zhuǎn)讓給本申請(qǐng)受讓人的美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)N0.13/048, 798的優(yōu)先權(quán)。該在先申請(qǐng)的公開(kāi)內(nèi)容被視為本公開(kāi)的一部分并且通過(guò)援引納入于此。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本公開(kāi)涉及機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備，并且更具體而言涉及包括金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊的微機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備。
[0004]相關(guān)技術(shù)描述
[0005]機(jī)電系統(tǒng)包括具有電氣及機(jī)械元件、致動(dòng)器、換能器、傳感器、光學(xué)組件(例如，鏡子)以及電子器件的設(shè)備。機(jī)電系統(tǒng)可以在各種尺度上制造，包括但不限于微米尺度和納米尺度。例如，微機(jī)電系統(tǒng)(MEMS)器件可包括具有范圍從大約一微米到數(shù)百微米或以上的大小的結(jié)構(gòu)。納米機(jī)電系統(tǒng)(NEMS)器件可包括具有小于一微米的大小(包括，例如小于幾百納米的大小)的結(jié)構(gòu)。機(jī)電元件可使用沉積、蝕刻、光刻和/或蝕刻掉基板和/或所沉積材料層的部分、或添加層以形成電氣及機(jī)電器件的其它微機(jī)械加工工藝來(lái)制作。
[0006]一種類(lèi)型的機(jī)電系統(tǒng)器件稱(chēng)為干涉測(cè)量(interferometric)調(diào)制器(IM0D)。如本文所使用的，術(shù)語(yǔ)干涉測(cè)量調(diào)制器或干涉測(cè)量光調(diào)制器是指使用光學(xué)干涉原理來(lái)選擇性地吸收和/或反射光的器件。在一些實(shí)現(xiàn)中，干涉測(cè)量調(diào)制器可包括一對(duì)傳導(dǎo)板，這對(duì)傳導(dǎo)板中的一者或兩者可以完全或部分地是透明的和/或反射式的，且能夠在施加恰適電信號(hào)時(shí)進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)。在一實(shí)現(xiàn)中，一塊板可包括沉積在基板上的靜止層，而另一塊板可包括與該靜止層分隔一氣隙的反射膜。一塊板相對(duì)于另一塊板的位置可改變?nèi)肷湓谠摳缮鏈y(cè)量調(diào)制器上的光的光學(xué)干涉。干涉測(cè)量調(diào)制器器件具有范圍廣泛的應(yīng)用，且預(yù)期將用于改善現(xiàn)有產(chǎn)品以及創(chuàng)造新產(chǎn)品，尤其是具有顯示能力的那些產(chǎn)品。
[0007]一些MEMS設(shè)備被配置為感測(cè)線性加速(例如加速度計(jì))或旋轉(zhuǎn)加速(例如陀螺儀)。這樣的MEMS設(shè)備依靠作為MEMS設(shè)備的一部分的檢驗(yàn)質(zhì)量塊對(duì)線性或旋轉(zhuǎn)加速的響應(yīng)。具有大質(zhì)量的檢驗(yàn)質(zhì)量塊通常將在MEMS設(shè)備中生成比具有小質(zhì)量的檢驗(yàn)質(zhì)量塊更大的響應(yīng)。
[0008]概述
[0009]本公開(kāi)的系統(tǒng)、方法和設(shè)備各自具有若干個(gè)創(chuàng)新性方面，其中并不由任何單個(gè)方面全權(quán)負(fù)責(zé)本文中所公開(kāi)的期望屬性。
[0010]本文所公開(kāi)的實(shí)施方式涉及一種裝置，其具有表示檢驗(yàn)質(zhì)量塊的金屬層和壓電層，所述壓電層被配置為響應(yīng)于電場(chǎng)或響應(yīng)機(jī)械力。在一些實(shí)施方式中，該裝置是機(jī)電設(shè)備的一部分。在一些實(shí)施方式中，該裝置是機(jī)電陀螺儀設(shè)備的一部分。
[0011]在一個(gè)實(shí)施方式中，裝置包括金屬層。第一介電層部署在所述金屬層上。第一電極層部署在所述第一介電層上。壓電層部署在所述第一電極層上。所述壓電層被配置為響應(yīng)于電場(chǎng)或響應(yīng)于機(jī)械力。第二電極層部署在所述壓電層上。所述第一電極層和所述第二電極層被配置為施加跨所述壓電層的電場(chǎng)、或者感測(cè)由于機(jī)械力而由所述壓電層生成的電場(chǎng)。第二介電層部署在所述第二電極層上。
[0012]在一個(gè)實(shí)施方式中，機(jī)電陀螺儀設(shè)備包括第一裝置，所述第一裝置被配置成機(jī)電陀螺儀設(shè)備的驅(qū)動(dòng)組件。所述第一裝置包括金屬層。第一介電層部署在所述金屬層上。第一電極層部署在所述第一介電層上。壓電層部署在所述第一電極層上。所述壓電層被配置為響應(yīng)于電場(chǎng)。所述第二電極層部署在所述壓電層上。所述第一電極層和所述第二電極層被配置為施加跨所述壓電層的電場(chǎng)。第二介電層部署在所述第二電極層上。
[0013]在一個(gè)實(shí)施方式中，用于機(jī)電設(shè)備的裝置包括金屬層。第一介電層部署在所述金屬層上。第一電極層部署在所述第一介電層上。第一壓電層部署在所述第一電極層上。所述第一壓電層被配置為響應(yīng)于機(jī)械力。第二電極層部署在所述第一壓電層上。所述第一電極層和所述第二電極層被配置為感測(cè)由所述第一壓電層響應(yīng)于機(jī)械力所生成的第一電場(chǎng)。第二壓電層部署在所述第二電極層上。第二壓電層被配置為響應(yīng)于機(jī)械力。第三電極層部署在所述第二壓電層上。所述第二電極層和所述第三電極層被配置為感測(cè)由所述第二壓電層響應(yīng)于所述機(jī)械力所生成的第二電場(chǎng)。差分信號(hào)能夠通過(guò)組合所感測(cè)的第一電場(chǎng)和所感測(cè)的第二電場(chǎng)來(lái)提供。第二介電層部署在所述第三電極層上。
[0014]在一個(gè)實(shí)施方式中，一種方法包括:在襯底上形成犧牲層；在所述犧牲層上形成第一介電層；在所述第一介電層上形成第一電極層；在所述第一電極層上形成壓電層；在所述壓電層上形成第二電極層；在所述第二電極層上形成第二壓電層；以及在所述第二壓電層上形成金屬層。
[0015]在一個(gè)實(shí)施方式中，一種裝置包括機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備。該機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備包括第一介電層。第一電極層部署在所述第一介電層上。壓電層部署在所述第一電極層上。所述壓電層被配置為響應(yīng)于電場(chǎng)或機(jī)械力中的至少一個(gè)。第二電極層部署在所述壓電層上。所述第一電極層和所述第二電極層被配置為施加跨所述壓電層的電場(chǎng)、或者感測(cè)由于機(jī)械力而由所述壓電層生成的電場(chǎng)。第二介電層部署在所述第二電極層上。金屬層部署在所述第二介電層上。
[0016]本說(shuō)明書(shū)中所描述的主題內(nèi)容的一個(gè)或多個(gè)實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié)在附圖及以下描述中闡述。其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將從該描述、附圖和權(quán)利要求書(shū)中變得明了。注意，以下附圖的相對(duì)尺寸可能并非按比例繪制。
[0017]附圖簡(jiǎn)述
[0018]所包括的附圖是處于說(shuō)明目的，并且僅用于提供機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備的所公開(kāi)的工藝、裝置和系統(tǒng)的可能結(jié)構(gòu)的示例，該機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備包括包含金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊和介電組件的機(jī)構(gòu)。
[0019]圖1A和IB不出了系統(tǒng)框圖的不例，該系統(tǒng)框圖不出了包括MEMS設(shè)備的顯不設(shè)備，該MEMS設(shè)備具有包括金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊和壓電組件的機(jī)構(gòu)。
[0020]圖2A和2B示出了包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的截面圖的示例。
[0021]圖2C示出了合并了圖2B所示機(jī)構(gòu)的MEMS設(shè)備的俯視示意圖的示例。
[0022]圖2D示出圖2C的MEMS設(shè)備的截面圖的示例。[0023]圖3示出了用作驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壓電層和用作感測(cè)機(jī)構(gòu)的壓電層的截面圖的示例。
[0024]圖4示出了包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的截面圖的示例。
[0025]圖5示出了包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的截面圖的示例。
[0026]圖6示出了描繪用于形成包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的方法的流程圖的示例。
[0027]各個(gè)附圖中相似的附圖標(biāo)記和命名指示相似要素。
[0028]詳細(xì)描述
[0029]以下詳細(xì)描述針對(duì)旨在用于描述創(chuàng)新性方面的某些實(shí)現(xiàn)。然而，本文的教示可用眾多不同方式來(lái)應(yīng)用。所描述的實(shí)現(xiàn)可在配置成顯示圖像的任何設(shè)備中實(shí)現(xiàn)，無(wú)論該圖像是運(yùn)動(dòng)的(例如，視頻)還是靜止的(例如，靜止圖像)，且無(wú)論其是文本的、圖形的、還是畫(huà)面的。更具體而言，構(gòu)想了這些實(shí)現(xiàn)可在各種各樣的電子設(shè)備中實(shí)現(xiàn)或與各種各樣的電子設(shè)備相關(guān)聯(lián)，這些電子設(shè)備諸如但不限于:移動(dòng)電話、具有因特網(wǎng)能力的多媒體蜂窩電話、移動(dòng)電視接收機(jī)、無(wú)線設(shè)備、智能電話、藍(lán)牙設(shè)備、個(gè)人數(shù)據(jù)助理(PDA)、無(wú)線電子郵件接收機(jī)、手持式或便攜式計(jì)算機(jī)、上網(wǎng)本、筆記本、智能本、平板電腦、打印機(jī)、復(fù)印機(jī)、掃描儀、傳真設(shè)備、GPS接收機(jī)/導(dǎo)航儀、相機(jī)、MP3播放器、攝錄像機(jī)、游戲控制臺(tái)、手表、鐘表、計(jì)算器、電視監(jiān)視器、平板顯示器、電子閱讀設(shè)備(例如，電子閱讀器)、計(jì)算機(jī)監(jiān)視器、汽車(chē)顯示器(例如，里程表顯示器等)、駕駛座艙控件和/或顯示器、相機(jī)取景顯示器(例如，車(chē)輛中的后視相機(jī)的顯示器)、電子照片、電子告示牌或招牌、投影儀、建筑結(jié)構(gòu)、微波爐、冰箱、立體音響系統(tǒng)、卡式錄音機(jī)或播放器、DVD播放器、CD播放器、VCR、無(wú)線電、便攜式存儲(chǔ)器芯片、洗衣機(jī)、烘干機(jī)、洗衣/烘干機(jī)、停車(chē)計(jì)時(shí)器、封裝(例如，MEMS和非MEMS)、美學(xué)結(jié)構(gòu)(例如，關(guān)于一件珠寶的圖像的顯示)以及各種各樣的機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備。本文中的教示還可用在非顯示器應(yīng)用中，諸如但不限于:電子交換設(shè)備、射頻濾波器、傳感器、加速計(jì)、陀螺儀、運(yùn)動(dòng)感測(cè)設(shè)備、磁力計(jì)、用于消費(fèi)電子設(shè)備的慣性組件、消費(fèi)者電子產(chǎn)品的部件、可變電抗器、液晶設(shè)備、電泳設(shè)備、驅(qū)動(dòng)方案、制造工藝、電子測(cè)試裝備。因此，這些教示無(wú)意被局限于只是在附圖中描繪的實(shí)現(xiàn)，而是具有如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易明白的廣泛應(yīng)用性。
[0030]公開(kāi)了 MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)以及用于形成MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的方法。在一些實(shí)施方式中，構(gòu)成機(jī)構(gòu)的材料層包括充當(dāng)檢驗(yàn)質(zhì)量塊的金屬層、以及壓電層。壓電層可以?shī)A在兩個(gè)電極之間，并且電極可以通過(guò)介電層與除壓電層以外的層絕緣。例如，一些實(shí)施方式包括金屬層、部署在所述金屬層上的第一介電層、部署在所述第一介電層上的第一電極層、部署在所述第一電極層上的壓電層、部署在所述壓電層上的第二電極層，以及部署在所述第二電極層上的第二介電層。壓電層可以被配置為響應(yīng)于電場(chǎng)或響應(yīng)于機(jī)械力。所述第一電極層和所述第二電極層可以被配置為施加跨所述壓電層的電場(chǎng)、或者感測(cè)由于機(jī)械力而由所述壓電層生成的電場(chǎng)。這樣的機(jī)構(gòu)可以在機(jī)電陀螺儀和加速度計(jì)設(shè)備中用作例如感測(cè)和/或驅(qū)動(dòng)組件。
[0031 ] 可實(shí)現(xiàn)本公開(kāi)中描述的主題內(nèi)容的具體實(shí)現(xiàn)以達(dá)成以下潛在優(yōu)點(diǎn)中的一項(xiàng)或更多項(xiàng)。使用金屬質(zhì)量檢驗(yàn)塊取代例如硅檢驗(yàn)質(zhì)量塊可以減小誤差并且增加一些MEMS設(shè)備的靈敏度。用于檢驗(yàn)質(zhì)量塊的金屬可以具有數(shù)倍于硅的密度，從而導(dǎo)致更重的檢驗(yàn)質(zhì)量塊。如在此所述那樣，這樣的金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊可以生成更大的輸出并且由此增強(qiáng)諸如陀螺儀之類(lèi)的MEMS設(shè)備的性能。充當(dāng)MEMS設(shè)備中的致動(dòng)器或驅(qū)動(dòng)組件的壓電材料使用與其他材料/技術(shù)相比更低的驅(qū)動(dòng)電壓并且提供線性換能。壓電材料還可以展示響應(yīng)于機(jī)械力的輸出信號(hào)的寬動(dòng)態(tài)范圍。如在此所述，將壓電材料用作MEMS設(shè)備中的傳感器或感測(cè)組件可以導(dǎo)致增加的靈敏度、更低的噪聲和更低成本的MEMS設(shè)備。
[0032]如上所述，使用檢驗(yàn)質(zhì)量塊的一個(gè)MEMS設(shè)備是陀螺儀。一種類(lèi)型的MEMS陀螺儀是振動(dòng)結(jié)構(gòu)陀螺儀、亦稱(chēng)科里奧利振動(dòng)陀螺儀。振動(dòng)結(jié)構(gòu)陀螺儀按照如下物理原理操作:即使當(dāng)振動(dòng)對(duì)象的支承結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)時(shí)，振動(dòng)物體(例如檢驗(yàn)質(zhì)量塊)往往保持在同一平面內(nèi)振動(dòng)。當(dāng)檢驗(yàn)質(zhì)量塊所振蕩的平面旋轉(zhuǎn)時(shí)，該平面往往保持固定，從而導(dǎo)致檢驗(yàn)質(zhì)量塊相對(duì)于支承結(jié)構(gòu)的平面外運(yùn)動(dòng)。該平面外運(yùn)動(dòng)是由于運(yùn)動(dòng)方程中的科里奧利項(xiàng)(即科里奧利力)導(dǎo)致的。旋轉(zhuǎn)的角速度是通過(guò)利用換能器測(cè)量檢驗(yàn)質(zhì)量塊的平面外運(yùn)動(dòng)的量級(jí)來(lái)確定的?？评飱W利力與檢驗(yàn)質(zhì)量塊的質(zhì)量、并且與檢驗(yàn)質(zhì)量塊振動(dòng)的幅度和頻率成比例。
[0033]圖1A和IB不出了系統(tǒng)框圖的不例，該系統(tǒng)框圖不出了包括MEMS設(shè)備的顯不設(shè)備，該MEMS設(shè)備具有包括金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊和壓電組件的機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，該MEMS設(shè)備是MEMS陀螺儀設(shè)備。然而，顯示設(shè)備40的相同組件或其稍有變動(dòng)的變體也解說(shuō)諸如電視、電子閱讀器和便攜式媒體播放器等各種類(lèi)型的顯示設(shè)備。
[0034]顯示設(shè)備40包括外殼41、顯示器30、天線43、揚(yáng)聲器45、輸入設(shè)備48、以及話筒46。外殼41可由各種各樣的制造工藝(包括注模和真空成形)中的任何制造工藝來(lái)形成。另外，外殼41可由各種各樣的材料中的任何材料制成，包括但不限于:塑料、金屬、玻璃、橡膠、和陶瓷、或其組合。外殼41可包括可拆卸部分(未示出)，其可與具有不同顏色、或包含不同徽標(biāo)、圖片或符號(hào)的其他可拆卸部分互換。
[0035]顯示器30可以是各種各樣的顯示器中的任何顯示器，包括雙穩(wěn)態(tài)顯示器或模擬顯示器，如本文中所描述的。顯示器30也可配置成包括平板顯示器(諸如，等離子體、EL、0LED、STN IXD或TFT IXD)、或非平板顯示器(諸如，CRT或其他電子管設(shè)備)。另外，顯示器30可包括干涉測(cè)量調(diào)制器顯示器，如本文中所描述的。
[0036]在圖1B中示意性地解說(shuō)顯示設(shè)備40的組件。顯示設(shè)備40包括外殼41，并且可包括被至少部分地包封于其中的附加組件。例如，顯示設(shè)備40包括網(wǎng)絡(luò)接口 27，該網(wǎng)絡(luò)接口27包括耦合至收發(fā)機(jī)47的天線43。收發(fā)機(jī)47連接至處理器21，該處理器21連接至調(diào)理硬件52。調(diào)理硬件52可配置成調(diào)理信號(hào)(例如，對(duì)信號(hào)濾波)。調(diào)理硬件52連接到揚(yáng)聲器45和話筒46。處理器21還連接到輸入設(shè)備48和驅(qū)動(dòng)器控制器29。驅(qū)動(dòng)器控制器29耦合至幀緩沖器28并且耦合至陣列驅(qū)動(dòng)器22，該陣列驅(qū)動(dòng)器22進(jìn)而耦合至顯示陣列30。電源50可如該特定顯示設(shè)備40設(shè)計(jì)所要求地向所有組件供電。
[0037]網(wǎng)絡(luò)接口 27包括天線43和收發(fā)機(jī)47，從而顯示設(shè)備40可在網(wǎng)絡(luò)上與一個(gè)或更多個(gè)設(shè)備通信。網(wǎng)絡(luò)接口 27也可具有一些處理能力以減輕例如對(duì)處理器21的數(shù)據(jù)處理要求。天線43可發(fā)射和接收信號(hào)。在一些實(shí)現(xiàn)中，天線43根據(jù)IEEE16.11標(biāo)準(zhǔn)(包括IEEE16.11(a), (b)或(g))或 IEEE802.11 標(biāo)準(zhǔn)(包括 IEEE802.11a、b、g 或 η)發(fā)射和接收信號(hào)。在一些其他實(shí)現(xiàn)中，天線43根據(jù)藍(lán)牙標(biāo)準(zhǔn)來(lái)發(fā)射和接收RF信號(hào)。在蜂窩電話的情形中，天線43設(shè)計(jì)成接收碼分多址(CDMA)、頻分多址(FDMA)、時(shí)分多址(TDMA)、全球移動(dòng)通信系統(tǒng)(GSM)、GSM/通用分組無(wú)線電服務(wù)(GPRS)、增強(qiáng)型數(shù)據(jù)GSM環(huán)境(EDGE)、地面集群無(wú)線電(TETRA)、寬帶 CDMA (W-CDMA)、演進(jìn)數(shù)據(jù)優(yōu)化(EV-DO)、lxEV-D0、EV_D0 修訂版 A、EV_D0修訂版B、高速分組接入(HSPA)、高速下行鏈路分組接入(HSDPA)、高速上行鏈路分組接入(HSUPA)、演進(jìn)高速分組接入(HSPA+)、長(zhǎng)期演進(jìn)(LTE)、AMPS、或用于在無(wú)線網(wǎng)絡(luò)(諸如，利用3G或4G技術(shù)的系統(tǒng))內(nèi)通信的其他已知信號(hào)。收發(fā)機(jī)47可預(yù)處理從天線43接收的信號(hào)，以使得這些信號(hào)可由處理器21接收并進(jìn)一步操縱。收發(fā)機(jī)47也可處理從處理器21接收的信號(hào)，以使得可從顯示設(shè)備40經(jīng)由天線43發(fā)射這些信號(hào)。
[0038]在一些實(shí)現(xiàn)中，收發(fā)機(jī)47可由接收機(jī)代替。另外，網(wǎng)絡(luò)接口 27可由圖像源代替，該圖像源可存儲(chǔ)或生成要發(fā)送給處理器21的圖像數(shù)據(jù)。處理器21可控制顯示設(shè)備40的整體操作。處理器21接收數(shù)據(jù)(諸如來(lái)自網(wǎng)絡(luò)接口 27或圖像源的經(jīng)壓縮圖像數(shù)據(jù))，并將該數(shù)據(jù)處理成原始圖像數(shù)據(jù)或容易被處理成原始圖像數(shù)據(jù)的格式。處理器21可將經(jīng)處理數(shù)據(jù)發(fā)送給驅(qū)動(dòng)器控制器29或發(fā)送給幀緩沖器28以進(jìn)行存儲(chǔ)。原始數(shù)據(jù)通常是指標(biāo)識(shí)圖像內(nèi)每個(gè)位置處的圖像特性的信息。例如，此類(lèi)圖像特性可包括色彩、飽和度和灰度級(jí)。
[0039]處理器21可包括微控制器、CPU、或用于控制顯示設(shè)備40的操作的邏輯單元。調(diào)理硬件52可包括用于將信號(hào)傳送至揚(yáng)聲器45以及用于從話筒46接收信號(hào)的放大器和濾波器。調(diào)理硬件52可以是顯示設(shè)備40內(nèi)的分立組件，或者可被納入在處理器21或其他組件內(nèi)。
[0040]驅(qū)動(dòng)器控制器29可直接從處理器21或者可從幀緩沖器28取得由處理器21生成的原始圖像數(shù)據(jù)，并且可適當(dāng)?shù)刂匦赂袷交撛紙D像數(shù)據(jù)以用于向陣列驅(qū)動(dòng)器22高速傳輸。在一些實(shí)現(xiàn)中，驅(qū)動(dòng)器控制器29可將原始圖像數(shù)據(jù)重新格式化成具有類(lèi)光柵格式的數(shù)據(jù)流，以使得其具有適合跨顯示陣列30進(jìn)行掃描的時(shí)間次序。然后，驅(qū)動(dòng)器控制器29將經(jīng)格式化的信息發(fā)送至陣列驅(qū)動(dòng)器22。雖然驅(qū)動(dòng)器控制器29 (諸如，IXD控制器)往往作為自立的集成電路(IC)來(lái)與系統(tǒng)處理器21相關(guān)聯(lián)，但此類(lèi)控制器可用許多方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，控制器可作為硬件嵌入在處理器21中、作為軟件嵌入在處理器21中、或以硬件形式完全與陣列驅(qū)動(dòng)器22集成在一起。
[0041]陣列驅(qū)動(dòng)器22可從驅(qū)動(dòng)器控制器29接收經(jīng)格式化的信息并且可將視頻數(shù)據(jù)重新格式化成一組并行波形，這些波形被每秒許多次地施加至來(lái)自顯示器的χ-y像素矩陣的數(shù)百條且有時(shí)是數(shù)千條(或更多)引線。
[0042]在一些實(shí)現(xiàn)中，驅(qū)動(dòng)器控制器29、陣列驅(qū)動(dòng)器22、以及顯示陣列30適用于本文中所描述的任何類(lèi)型的顯示器。例如，驅(qū)動(dòng)器控制器29可以是常規(guī)顯示器控制器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器控制器(例如，IMOD控制器)。另外，陣列驅(qū)動(dòng)器22可以是常規(guī)驅(qū)動(dòng)器或雙穩(wěn)態(tài)顯示器驅(qū)動(dòng)器(例如，IMOD顯示器驅(qū)動(dòng)器)。此外，顯示陣列30可以是常規(guī)顯示陣列或雙穩(wěn)態(tài)顯示陣列(例如，包括IMOD陣列的顯示器)。在一些實(shí)現(xiàn)中，驅(qū)動(dòng)器控制器29可與陣列驅(qū)動(dòng)器22集成在一起。此類(lèi)實(shí)現(xiàn)在諸如蜂窩電話、手表和其它小面積顯示器等高度集成系統(tǒng)中是常見(jiàn)的。
[0043]在一些實(shí)現(xiàn)中，輸入設(shè)備48可配置成例如允許用戶(hù)控制顯示設(shè)備40的操作。輸入設(shè)備48可包括按鍵板(諸如，QWERTY鍵盤(pán)或電話按鍵板)、按鈕、開(kāi)關(guān)、搖桿、觸敏屏幕、或壓敏或熱敏膜。話筒46可配置成作為顯示設(shè)備40的輸入設(shè)備。在一些實(shí)現(xiàn)中，可使用通過(guò)話筒46的語(yǔ)音命令來(lái)控制顯示設(shè)備40的操作。
[0044]電源50可包括各種如本領(lǐng)域中所周知的能量存儲(chǔ)設(shè)備。例如，電源50可以是可再充電電池，諸如鎳鎘電池或鋰離子電池。電源50也可以是可再生能源、電容器或太陽(yáng)能電池，包括塑料太陽(yáng)能電池或太陽(yáng)能電池涂料。電源50也可配置成從墻上插座接收電力。[0045]在一些實(shí)現(xiàn)中，控制可編程性駐留在驅(qū)動(dòng)器控制器29中，驅(qū)動(dòng)器控制器29可位于電子顯示系統(tǒng)中的若干個(gè)地方。在一些其他實(shí)現(xiàn)中，控制可編程性駐留在陣列驅(qū)動(dòng)器22中。上述優(yōu)化可以用任何數(shù)目的硬件和/或軟件組件并在各種配置中實(shí)現(xiàn)。
[0046]圖2A和2B示出了包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的截面圖的示例。機(jī)構(gòu)201包括以圖2A所不順序堆疊的金屬層202、第一介電層204、第一電極層206、壓電層208、第二電極層210、以及第二介電層212。第一介電層204部署在金屬層202之上。第一電極層206部署在第一介電層204之上。壓電層208部署在第一電極層206之上。第二電極層210部署在壓電層208之上。第二介電層212部署在第二電極層210之上。在一些實(shí)施方式中，金屬層202的厚度大于第一介電層204、第一電極層206、壓電層208、第二電極層210和第二介電層212的組合厚度。在金屬層202的厚度大于其他層的組合厚度的情況下，在一些實(shí)施方式中比其他層密度更大的金屬層202提供具有相對(duì)大質(zhì)量的檢驗(yàn)質(zhì)量塊。在一些實(shí)施方式中，厚金屬層202還形成高品質(zhì)因數(shù)(即Q因數(shù))諧振器的一部分。高品質(zhì)因數(shù)諧振器以更小范圍的頻率振蕩，并且比低品質(zhì)因數(shù)諧振器更穩(wěn)定。
[0047]在一些實(shí)施方式中，金屬層覆蓋大約1.5mm乘1.5mm或更小的面積。金屬層可以是方形、矩形、多邊形或其他形狀。金屬層的作為MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)201的一部分的區(qū)域可以是金屬層202的整個(gè)區(qū)域的一部分。金屬層202的作為機(jī)構(gòu)201的一部分的區(qū)域是由制造工藝來(lái)定義的，這如下面所述。
[0048]金屬層202充當(dāng)諸如加速度計(jì)或陀螺儀之類(lèi)的MEMS設(shè)備的檢驗(yàn)質(zhì)量塊。金屬層202可以包括多種不同金屬中的一種或多種及其組合。當(dāng)MEMS設(shè)備中的組件的具有金屬層的那部分振動(dòng)或以其他方式運(yùn)動(dòng)時(shí)，金屬層202包括具有合適機(jī)械屬性的金屬(例如模量、屈服強(qiáng)度、耐疲勞性、機(jī)械粘度、以及耐蠕變性)，使得其不以干擾MEMS設(shè)備運(yùn)行的方式屈服、破裂或變形。例如，在各個(gè)實(shí)施方式中，金屬層的金屬是鎳、鎳和錳的合金、或者鎳和鈷的合金。在一些實(shí)施方式中，由于鎳合金的更好的機(jī)械屬性而使用鎳合金而不是鎳。鎳和鎳基合金具有數(shù)倍于硅密度的密度；這些合金的金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊以與相同質(zhì)量的硅檢驗(yàn)質(zhì)量塊將占據(jù)的體積相比更小的體積提供大質(zhì)量。在一些實(shí)施方式中，金屬層包括鋁或銅。其他金屬也可以用于金屬層。越高密度的金屬利用越少的金屬提供越重的檢驗(yàn)質(zhì)量塊。在一些實(shí)施方式中，金屬層具有范圍為大約5至25微米的厚度。在一些其他實(shí)施方式中，金屬層具有大于大約5微米的厚度。
[0049]金屬層202之上的第一介電層204充當(dāng)絕緣體。第二電極層210之上的第二介電層212也充當(dāng)絕緣體。介電層可以包括多種不同的材料及其組合。例如，在各個(gè)實(shí)施方式中，介電層是氧化物，包括氧化硅、低應(yīng)力氮化物、或任何其他合適材料。在一些實(shí)施方式中，第一介電層和第二介電層每個(gè)都為大約100至300納米范圍厚。
[0050]第一電極層206和第二電極層210要么用于施加跨壓電層208的電場(chǎng)、要么用于感測(cè)由壓電層208生成的電場(chǎng)，這在下面參照?qǐng)D3予以描述。當(dāng)機(jī)構(gòu)201是MEMS陀螺儀設(shè)備的壓電驅(qū)動(dòng)組件的一部分時(shí)，第一和第二電極層206和210用于施加跨壓電層208的電場(chǎng)。驅(qū)動(dòng)組件是致使檢驗(yàn)質(zhì)量塊振動(dòng)的組件。當(dāng)機(jī)構(gòu)201是MEMS陀螺儀設(shè)備的壓電感測(cè)組件的一部分時(shí)，第一和第二電極層206和210用于測(cè)量由壓電層208生成的電場(chǎng)。該感測(cè)組件是測(cè)量MEMS設(shè)備中的檢驗(yàn)質(zhì)量塊的平面外運(yùn)動(dòng)的組件。第一電極層206和第二電極層210針對(duì)施加電場(chǎng)和感測(cè)電場(chǎng)二者的配置在一些實(shí)施方式中是類(lèi)似的。[0051]在MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)201的一些實(shí)施方式中，單個(gè)金屬層具有充當(dāng)驅(qū)動(dòng)組件的兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的電極層和一個(gè)壓電層、以及充當(dāng)感測(cè)組件的另外兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的電極層和另外一個(gè)壓電層。例如，一些實(shí)施方式可以包括具有大表面積的金屬層202。在金屬層202的某些區(qū)域上，可以存在包括如圖2A所示的充當(dāng)驅(qū)動(dòng)組件的層204 - 212的機(jī)構(gòu)。在該金屬層的其他區(qū)域上,可以存在包括如圖2A所示充當(dāng)感測(cè)組件的層204 - 212的另外的機(jī)構(gòu)。例如，金屬層可以包括充當(dāng)驅(qū)動(dòng)組件的多個(gè)機(jī)構(gòu)、以及充當(dāng)感測(cè)組件的多個(gè)機(jī)構(gòu)，所述機(jī)構(gòu)部署在金屬層的同一側(cè)。作為另一示例，金屬層可以包括部署在金屬層的一側(cè)的充當(dāng)驅(qū)動(dòng)組件的多個(gè)機(jī)構(gòu)、以及部署在金屬層的另一側(cè)的充當(dāng)感測(cè)組件的多個(gè)機(jī)構(gòu)。
[0052]在MEMS設(shè)備中的機(jī)構(gòu)201的其他一些實(shí)施方式中，第一金屬層具有充當(dāng)驅(qū)動(dòng)組件的如圖2A所示的兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的電極層206和210和壓電層208。在MEMS設(shè)備還包括第二金屬層，其具有充當(dāng)感測(cè)組件的如圖2A所示的兩個(gè)相關(guān)聯(lián)的電極層206和210和一個(gè)壓電層208。第一和第二金屬層可以在MEMS設(shè)備中并排地放置在同一平面內(nèi)。在該實(shí)施方式中，在第一和第二金屬層并排地放置在同一平面內(nèi)的情況下，第一和第二金屬層可以利用機(jī)械撓曲件耦合在一起。例如，機(jī)械撓曲件可以將第一金屬層的邊緣連接到第二金屬層的邊緣。在一些實(shí)施方式中，機(jī)械撓曲件是如下材料的梁:所述材料可以彈性形變，使得MEMS設(shè)備中的兩個(gè)金屬層既能夠在第一和第二金屬層的平面內(nèi)也能夠在第一和第二金屬的平面外相對(duì)于彼此移動(dòng)。機(jī)械撓曲件可以與第一金屬層或第二金屬層厚度相同，并且可以與第一金屬層或第二金屬層為相同的金屬。
[0053]在作為感測(cè)組件的一部分的機(jī)構(gòu)的一些實(shí)施方式中，電極206和210以及壓電層208可以安放在MEMS設(shè)備的預(yù)期在壓電層中生成大應(yīng)變的區(qū)域中。這樣的區(qū)域例如可以是梁。壓電層中的大應(yīng)變將產(chǎn)生能被電極測(cè)量到的大電場(chǎng)。在一些實(shí)施方式中，壓電層具有錐形尺寸以便提供壓電層中的均勻應(yīng)力分布。
[0054]在機(jī)構(gòu)作為驅(qū)動(dòng)組件的一部分的一些實(shí)施方式中，電極206和210以及壓電層208可以安放在MEMS設(shè)備的機(jī)械懸掛內(nèi)的梁上。電極和壓電層可以被安放為使得壓電層可以產(chǎn)生致使檢驗(yàn)質(zhì)量塊振動(dòng)的大力矩臂。
[0055]在一些實(shí)施方式中，MEMS中的一個(gè)或多個(gè)檢驗(yàn)質(zhì)量塊的厚度可以變化以便增加輸出信號(hào)的幅度。例如，作為MEMS設(shè)備中的驅(qū)動(dòng)組件的一部分的機(jī)構(gòu)可以比作為感測(cè)組件的一部分的機(jī)構(gòu)具有更厚的金屬層以便增加MEMS設(shè)備對(duì)線性加速或角旋轉(zhuǎn)的響應(yīng)。
[0056]第一電極層206和第二電極層210可以包括多種不同金屬中的一種或多種及其組合。例如，在各個(gè)實(shí)施方式中，電極層是釕、鶴、鉬、鑰、招、鈦和/或金。在一些實(shí)施方式中，第一電極層206和第二電極層210每個(gè)的厚度都在大約100至300納米的范圍內(nèi)。
[0057]壓電層208可以包括多種不同壓電材料。例如，在各個(gè)實(shí)施方式中，壓電層208是氮化鋁、鋯鈦酸鉛、砷化鎵和/或氧化鋅。在一些其他實(shí)施方式中，包括石英、鈮酸鋰和/或鉭酸鋰的單晶材料被用于壓電層208。在其中壓電層208是氮化鋁的實(shí)施方式中，電極層可以是鉬、鑰、鎢或者鋁。壓電層響應(yīng)于所施加的在壓電層中產(chǎn)生應(yīng)變的機(jī)械力而生成電場(chǎng)。反過(guò)來(lái)，壓電層響應(yīng)于施加的電場(chǎng)生成機(jī)械力，也就是說(shuō)，壓電層響應(yīng)于所施加的電壓擴(kuò)張和收縮。
[0058]在一些實(shí)施方式中，壓電層的厚度在大約0.5至3微米的范圍內(nèi)。而且，在一些實(shí)施方式中，壓電晶種層為結(jié)晶取向，并且其均方根粗糙度小于大約I納米。壓電晶種層的低表面粗糙度產(chǎn)生氮化鋁層中的高等級(jí)的結(jié)晶度，這對(duì)應(yīng)于氮化鋁的良好壓電特性。在一些實(shí)施方式中，氮化鋁晶體的結(jié)晶C軸垂直于電極層。在一些其他實(shí)施方式中，氮化鋁晶體的結(jié)晶C軸平行于電極層。當(dāng)機(jī)構(gòu)為陀螺儀或加速度計(jì)MEMS設(shè)備的一部分時(shí)，壓電層的壓電系數(shù)和損耗因數(shù)是要被考慮的屬性。
[0059]在此所公開(kāi)的機(jī)構(gòu)可以通過(guò)使用不同的技術(shù)形成和/或沉積層來(lái)制造，這在下面予以描述。例如，在一些實(shí)施方式中，制造機(jī)構(gòu)201包括:形成金屬層202 ;在金屬層202上形成第一介電層204 ;在第一介電層204上形成第一電極層206 ;在第一電極層206上形成壓電層208 ;在壓電層208上形成第二電極層210 ;以及在第二電極層210上形成第二介電層 212。
[0060]圖2B不出了包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的截面圖的不例。機(jī)構(gòu)251包括第一介電層252、第一電極層254、壓電層256、第二電極層258、第二介電層260、以及金屬層262。圖2B類(lèi)似于圖2A，只是圖2B的機(jī)構(gòu)251中各層的順序與圖2A的機(jī)構(gòu)201相比被反轉(zhuǎn)，即如圖2B所不,介電層252而不是金屬層202處于底部。機(jī)構(gòu)251中的介電層、電極層、壓電層和金屬層可以與機(jī)構(gòu)201中的介電層、電極層、壓電層和金屬層類(lèi)似或相同。在此所公開(kāi)的機(jī)構(gòu)可以通過(guò)使用不同的技術(shù)形成和/或沉積層來(lái)制造，用于形成和/或沉積層的不同技術(shù)在下文中進(jìn)一步予以描述。例如，在一些實(shí)施方式中，制造機(jī)構(gòu)251包括:形成第一介電層252 ;在第一介電層252上形成第一電極層254 ;在第一電極層254上形成壓電層256 ;在壓電層256上形成第二電極層258 ;在第二電極層258上形成第二介電層260 ；以及在第二介電層260上形成金屬層262。
[0061]圖2C示出了合并了圖2B所示機(jī)構(gòu)的MEMS設(shè)備的俯視示意圖的示例。在圖2C中，MEMS設(shè)備是MEMS陀螺儀設(shè)備271。MEMS陀螺儀設(shè)備271包括金屬層262、兩個(gè)底層驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)276和277、兩個(gè)底層感測(cè)機(jī)構(gòu)274和275、以及兩個(gè)底層錨機(jī)構(gòu)278和279。金屬層262具有側(cè)壁283、285、287和289，其在下文中進(jìn)一步予以描述。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)276和277以及感測(cè)機(jī)構(gòu)274和275全部都包括機(jī)構(gòu)251。金屬層262的未通過(guò)錨機(jī)構(gòu)278和279附連到底層襯底(圖2D所示)的部分被配置為由于由兩個(gè)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)276和277的電極層生成的機(jī)械力而在圖2C的頁(yè)面平面內(nèi)振動(dòng)。例如，金屬層262的未附連到底層襯底的部分可以在頁(yè)面平面內(nèi)左右振動(dòng)、在頁(yè)面平面內(nèi)上下振動(dòng)或者繞與頁(yè)面平面垂直的軸振動(dòng)。金屬層262的未通過(guò)錨機(jī)構(gòu)278和279附連到底層襯底的部分也可以被配置為在圖2C的頁(yè)面平面外移動(dòng)，兩個(gè)感測(cè)機(jī)構(gòu)274和275的壓電層可以由于在壓電材料中因該平面外運(yùn)動(dòng)所引起的應(yīng)變而生成電壓。在一些實(shí)施方式中，金屬層262利用機(jī)械撓曲件稱(chēng)合到錨機(jī)構(gòu)278和279。在一些實(shí)施方式中，機(jī)械撓曲件是如下材料的梁:所述材料可以彈性形變使得金屬層262能夠移動(dòng)或振動(dòng)。機(jī)械撓曲件可以包括一個(gè)或多個(gè)金屬層。在一些實(shí)施方式中，來(lái)自感測(cè)組件或送至驅(qū)動(dòng)組件的電信號(hào)可以通過(guò)錨來(lái)傳遞。在一些其他實(shí)施方式中，電信號(hào)通過(guò)線接合或者通過(guò)其他布線手段來(lái)傳遞。
[0062]在一些實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)或感測(cè)機(jī)構(gòu)在一側(cè)上為大約幾百微米或更大。驅(qū)動(dòng)或感測(cè)機(jī)構(gòu)可以為多種不同形狀，包括例如矩形、多邊形或圓錐形。在一些實(shí)施方式中，驅(qū)動(dòng)或感測(cè)機(jī)構(gòu)可以順應(yīng)性符合MEMS設(shè)備中的機(jī)械懸掛的梁的尺寸并且安放在該梁上。
[0063]圖2D示出圖2C的MEMS設(shè)備的截面圖的示例。也就是說(shuō)，圖2D是MEMS陀螺儀設(shè)備271穿過(guò)圖2C的線I 一 I的側(cè)視圖。在MEMS陀螺儀設(shè)備271的該視圖中示出了金屬層262、錨機(jī)構(gòu)278和279、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)276和277和襯底281。機(jī)構(gòu)276和277中的每個(gè)都包括機(jī)構(gòu)251。關(guān)于對(duì)MEMS陀螺儀設(shè)備的進(jìn)一步討論,參見(jiàn)Cenk Acar和Andrei Shkel的“MEMS Vibratory Gyroscopes: Structural Approaches to Improve Robustness(MEMS振動(dòng)陀螺儀:改進(jìn)魯棒性的結(jié)構(gòu)方案)” (Springer出版社，第二版，2008年10月23日)。
[0064]壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)276和277可以被設(shè)計(jì)為激勵(lì)金屬層262的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，例如圖2D的頁(yè)面平面的進(jìn)和出，或者圖2D中從左到右。壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)還可以被設(shè)計(jì)為激勵(lì)金屬層262的平面外運(yùn)動(dòng)，例如圖2D中的上和下。在壓電驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)能夠激勵(lì)金屬層的平面內(nèi)和平面外運(yùn)動(dòng)的情況下，y軸和z軸MEMS陀螺儀設(shè)備二者都可以被構(gòu)造。
[0065]在一些實(shí)施方式中，金屬層262的側(cè)壁283和285具有設(shè)置的幾何形狀。例如，側(cè)壁283和285可以垂直于襯底281。在一些實(shí)施方式中，側(cè)壁283和285是對(duì)稱(chēng)的。也就是說(shuō)，側(cè)壁283和285的取向可以是彼此的鏡像，例如當(dāng)側(cè)壁283垂直于襯底281時(shí)，側(cè)壁285也可以垂直于襯底281。作為另一示例，當(dāng)側(cè)壁283具有彎曲的表面時(shí)，側(cè)壁285可以具有相同的輪廓并且是側(cè)壁283的鏡像。在一些實(shí)施方式中，金屬層262的側(cè)壁287和289可以具有與側(cè)壁283和285相似的相對(duì)取向，也就是說(shuō)，側(cè)壁287和289可以垂直于襯底281，或者側(cè)壁287和289可以是對(duì)稱(chēng)的(也就是說(shuō)，側(cè)壁287和289的取向可以是彼此的鏡像)。在一些實(shí)施方式中，金屬層262的側(cè)壁283、285、287和289的幾何形狀被指定以減小MEMS設(shè)備操作時(shí)的正交誤差。金屬層262的側(cè)壁283、285、287和289的幾何形狀可以在制造過(guò)程中被控制，這參考圖6予以描述。
[0066]圖3示出了用作驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的壓電層和用作感測(cè)機(jī)構(gòu)的壓電層的截面圖的示例。在302，當(dāng)電場(chǎng)304在z方向上施加在電極206和210之間時(shí)，在壓電層208中，在x方向上產(chǎn)生應(yīng)變306。在312，當(dāng)由于彎曲而在壓電層208中感應(yīng)應(yīng)變314時(shí)，在電極206和210之間產(chǎn)生電場(chǎng)316。應(yīng)變314表不應(yīng)變?cè)赬方向上的分量。電場(chǎng)316表不電場(chǎng)的垂直分量。318指示應(yīng)變314的隨跨壓電層208的厚度的位置而變化的量級(jí)；電極206附近的應(yīng)變小于電極210附近的應(yīng)變。電場(chǎng)分量320指示跨壓電層208的厚度的電場(chǎng)的垂直分量的幅度，電極206附近的電場(chǎng)小于接近電極210的電場(chǎng)。
[0067]圖4示出了包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的截面圖的示例。圖4中的機(jī)構(gòu)在層的厚度方向上(即水平地)對(duì)稱(chēng)。機(jī)構(gòu)401類(lèi)似于機(jī)構(gòu)201，其中添加了部署在第二電極層212上的第二金屬層402，第二金屬層402充當(dāng)?shù)诙z驗(yàn)質(zhì)量塊。第二金屬層402可以包括與金屬層202相同的金屬并且可以在幾何上以與金屬層202類(lèi)似的方式來(lái)配置。
[0068]在一些實(shí)施方式中，第二金屬層402在幾何上以與金屬層202相比不同的方式被配置為:抑制振動(dòng)的寄生模；通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)檢驗(yàn)質(zhì)量塊加厚以增加由壓電層生成的信號(hào)來(lái)提供對(duì)機(jī)械撓曲件的梁的更多順應(yīng)性；或者通過(guò)將一個(gè)或多個(gè)檢驗(yàn)質(zhì)量塊加厚來(lái)增加到檢驗(yàn)質(zhì)量塊的動(dòng)量傳遞。
[0069]在第二金屬層402與金屬層202具有相同質(zhì)量和質(zhì)量分布的實(shí)施方式中，機(jī)構(gòu)401關(guān)于沿著機(jī)構(gòu)的橫截面的由虛線406指示的中性軸基本對(duì)稱(chēng)。當(dāng)MEMS陀螺儀設(shè)備的這樣的機(jī)構(gòu)被驅(qū)動(dòng)以振動(dòng)時(shí)，由于各層的對(duì)稱(chēng)性，所得到的振動(dòng)運(yùn)動(dòng)不對(duì)將在MEMS陀螺儀設(shè)備中被感測(cè)為角旋轉(zhuǎn)的平面外運(yùn)動(dòng)作貢獻(xiàn)。
[0070]圖5不出了包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的截面圖的不例。機(jī)構(gòu)501包括充當(dāng)檢驗(yàn)質(zhì)量塊的金屬層202、第一介電層204、第一電極層206、第一壓電層208、第二電極層210、第二壓電層502、第三電極層504和第二介電層506。第一介電層204部署在金屬層202上。第一電極層206部署在第一介電層204上。第一壓電層208部署在第一電極層206上。第二電極層210部署在壓電層208上。第二壓電層502部署在第二電極層210上。第二電極層504部署在第二壓電層502上。第二介電層506部署在第三電極層504上。機(jī)構(gòu)501中的附加的層、即第二壓電層502、第三電極層504和第二介電層506可以與機(jī)構(gòu)中的其他壓電層、電極層和介電層類(lèi)似或相同。
[0071]壓電材料在受到拉力時(shí)生成一種極性的電場(chǎng)，并且在受到壓力時(shí)生成相反極性的電場(chǎng)。因此，當(dāng)機(jī)構(gòu)501是MEMS陀螺儀設(shè)備的壓電感測(cè)組件的一部分時(shí)，這兩個(gè)壓電層可以被配置為生成差分信號(hào)，從而導(dǎo)致對(duì)檢驗(yàn)質(zhì)量塊的平面外運(yùn)動(dòng)的更精確的感測(cè)。例如，在包括機(jī)構(gòu)501的陀螺儀設(shè)備的操作期間，當(dāng)?shù)谝粔弘妼?08受到拉力時(shí)，第二壓電層502可以受到壓力，從而生成差分信號(hào)。
[0072]在一些實(shí)施方式中，機(jī)構(gòu)501包括第二金屬層512以充當(dāng)?shù)诙z驗(yàn)質(zhì)量塊。第二金屬層512部署在第二介電層506上。在添加第二金屬層512的情況下,在一些實(shí)施方式中，類(lèi)似于機(jī)構(gòu)401，機(jī)構(gòu)501可以在層厚度的方向上關(guān)于由虛線510指示的中性軸對(duì)稱(chēng)。
[0073]機(jī)構(gòu)的其他實(shí)施方式也是可能的。例如，機(jī)構(gòu)可以包括金屬層，其中介電層、電極層和壓電層處于金屬層的頂部和底部。這樣的機(jī)構(gòu)可以被用作諸如MEMS設(shè)備之類(lèi)的設(shè)備的感測(cè)組件或驅(qū)動(dòng)組件。在一些實(shí)施方式中，這樣的機(jī)構(gòu)可以是對(duì)稱(chēng)的，并且該機(jī)構(gòu)在被配置成驅(qū)動(dòng)組件時(shí)可以增加所生成的力，從而導(dǎo)致金屬層的振動(dòng)的更大幅度。當(dāng)被配置成感測(cè)組件時(shí)，這樣的機(jī)構(gòu)可以生成更大的電信號(hào)。
[0074]MEMS設(shè)備可以合并在此公開(kāi)的任何機(jī)構(gòu)。在一些實(shí)施方式中，該機(jī)構(gòu)既可以充當(dāng)設(shè)備的感測(cè)組件，也可以充當(dāng)設(shè)備的驅(qū)動(dòng)組件。在一個(gè)或多個(gè)機(jī)構(gòu)充當(dāng)驅(qū)動(dòng)組件的一些實(shí)施方式中，多個(gè)機(jī)構(gòu)中的一個(gè)也可以充當(dāng)感測(cè)組件。對(duì)于一些MEMS陀螺儀設(shè)備，驅(qū)動(dòng)組件用于驅(qū)動(dòng)檢驗(yàn)質(zhì)量塊使其振動(dòng)。對(duì)于一些MEMS陀螺儀設(shè)備，感測(cè)組件用于感測(cè)振動(dòng)中的檢驗(yàn)質(zhì)量塊的平面內(nèi)或平面外運(yùn)動(dòng)。例如，y軸MEMS陀螺儀設(shè)備可以具有在平面內(nèi)驅(qū)動(dòng)檢驗(yàn)質(zhì)量塊的驅(qū)動(dòng)組件、以及感測(cè)振動(dòng)中的檢驗(yàn)質(zhì)量塊的平面外運(yùn)動(dòng)的感測(cè)組件?？商娲兀瑈軸MEMS陀螺儀設(shè)備可以具有在平面外驅(qū)動(dòng)檢驗(yàn)質(zhì)量塊的驅(qū)動(dòng)組件、以及感測(cè)振動(dòng)中的檢驗(yàn)質(zhì)量塊的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的感測(cè)組件。z軸MEMS陀螺儀設(shè)備可以具有在平面內(nèi)驅(qū)動(dòng)檢驗(yàn)質(zhì)量塊的驅(qū)動(dòng)組件、以及感測(cè)振動(dòng)中的檢驗(yàn)質(zhì)量塊的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的感測(cè)組件。
[0075]在一些實(shí)施方式中，MEMS陀螺儀設(shè)備驅(qū)動(dòng)和感測(cè)頻率可以偏移幾百赫茲。在MEMS陀螺儀設(shè)備的一些實(shí)施方式中，一個(gè)或多個(gè)機(jī)構(gòu)充當(dāng)驅(qū)動(dòng)組件并且靜電電容器端子充當(dāng)感測(cè)組件。例如，在y軸MEMS陀螺儀設(shè)備的一個(gè)實(shí)施方式中，靜電電容器端子是由充當(dāng)檢驗(yàn)質(zhì)量塊的金屬層、以及在襯底上處于金屬層之下的扁平金屬電極形成的。在另一示例中，在z軸MEMS陀螺儀設(shè)備中，靜電電容器端子是由圍繞MEMS陀螺儀設(shè)備的周界的橫向交指式或閉合間隙電容器形成的。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠容易地理解這樣的橫向交指式或閉合間隙電容器。在使用靜電電容器端子作為感測(cè)組件的實(shí)施方式中，角旋轉(zhuǎn)可以通過(guò)如下方式在MEMS陀螺儀設(shè)備中被檢測(cè)到:利用處于遠(yuǎn)離驅(qū)動(dòng)頻率的頻率下的載波信號(hào)測(cè)量電極電容的改變，從而簡(jiǎn)化控制電路。例如，電極電容的改變可以利用處于兆赫數(shù)量級(jí)的頻率下的載波信號(hào)來(lái)測(cè)量。這樣的靜電換能器還可以用于有源正交校正，其中反饋回路減少了耦合到感測(cè)框架的正交校正的量。[0076]金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊可以減少本文所公開(kāi)的MEMS陀螺儀設(shè)備中的正交和偏移誤差二者。金屬檢驗(yàn)質(zhì)量塊還可以增加MEMS陀螺儀設(shè)備的靈敏度；在一些實(shí)施方式中，檢驗(yàn)質(zhì)量塊的金屬和金屬合金具有數(shù)倍于硅的密度，從而增加了給定角旋轉(zhuǎn)速率下檢驗(yàn)質(zhì)量塊的平面外運(yùn)動(dòng)。
[0077]圖6示出了描繪用于形成包括金屬層和壓電層的MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的方法的流程圖的示例。如下所述的方法601包括用于形成圖2B的機(jī)構(gòu)251的操作。注意，方法601的各個(gè)操作可以組合和/或重新安排以形成本文所公開(kāi)的任何機(jī)構(gòu)。還應(yīng)注意，可以執(zhí)行如下所述的對(duì)不同層的圖案化和蝕刻以在MEMS設(shè)備的不同區(qū)域中得到的不同圖案的各層。如上所述，在MEMS設(shè)備的一些實(shí)施方式中，金屬層的作為MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的一部分的區(qū)域可以是被金屬層覆蓋的整個(gè)區(qū)域的一部分。介電層部分地用于使電極層絕緣，而電極層部分地用于向壓電層施加電壓或者從壓電層感測(cè)電壓。在金屬層的不包括壓電層的部分中，其他層(即介電層和電極層)可以不與金屬層的這些部分相關(guān)聯(lián)；金屬層的作為MEMS設(shè)備的機(jī)構(gòu)的一部分的部分是利用圖案化和蝕刻操作來(lái)定義的。
[0078]在一些實(shí)施方式中，機(jī)構(gòu)形成在襯底上或與襯底相關(guān)聯(lián)。在一些實(shí)施方式中，襯底是硅晶片。在另外的實(shí)施方式中，襯底是平板玻璃襯底。由于方法601的各操作可以在大約室溫到400°C范圍執(zhí)行(例如方法的過(guò)程在400°C或更低執(zhí)行)，因此方法601與平板顯示器玻璃技術(shù)兼容。
[0079]在框602，在襯底上形成犧牲層。在襯底上形成犧牲層以前，可以將鉻或金的金屬敷料沉積到襯底上。當(dāng)鉻或金的金屬敷料被沉積到襯底上時(shí)，可以將氧化物沉積到鉻或金的金屬敷料上以覆蓋鉻或金的金屬敷料。在一些實(shí)施方式中，鉻或金的金屬敷料充當(dāng)一些MEMS設(shè)備中的第一和第二電極的電接觸點(diǎn)。
[0080]在一些實(shí)施方式中，將銅層用作犧牲層。銅層可以被噴濺、蒸發(fā)或電鍍到襯底上。在各個(gè)實(shí)施方式中，銅層的厚度在大約0.1至20微米的范圍內(nèi)。在一些實(shí)施方式中，將鋁層用作犧牲層。鋁層可以被噴濺或蒸發(fā)到襯底上。在各個(gè)實(shí)施方式中，鋁層的厚度在大約
0.1至10微米的范圍內(nèi)。在另外的實(shí)施方式中，將鑰層或非晶硅層用作犧牲層。鑰層或非晶硅層可以被噴濺或蒸發(fā)到襯底上。在各個(gè)實(shí)施方式中，鋁層的厚度在大約0.1至10微米的范圍內(nèi)。
[0081 ] 在一些實(shí)施方式中，犧牲層隨后被圖案化和蝕刻。犧牲層可以用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的用在集成電路制造中的光致抗蝕劑來(lái)圖案化，并隨后被蝕刻。銅可以用濕蝕刻工藝來(lái)蝕刻，該濕蝕刻工藝使用基于過(guò)氧化氫和乙酸的蝕刻劑或者使用氨化過(guò)硫酸鈉溶液。鋁可以使用堿基蝕刻劑以濕蝕刻工藝來(lái)蝕刻。堿基蝕刻劑包括例如氫氧化鉀或氫氧化鈉。鑰或非晶硅可以用使用氟基等離子體以干反應(yīng)蝕刻工藝來(lái)蝕刻。
[0082]在框604，在犧牲層上形成第一介電層252。在一些實(shí)施方式中，由氧化物、低應(yīng)力氮化物或其他合適材料構(gòu)成的第一介電層252是利用噴濺工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝、或物理氣相沉積工藝來(lái)形成的。在一些其他實(shí)施方式中，由氧化娃構(gòu)成的第一介電層是通過(guò)沉積娃層并隨后將該層氧化而形成的。在一些實(shí)施方式中，第一介電層252隨后被圖案化和蝕刻。在一些實(shí)施方式中，第一介電層可以用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的用在集成電路制造中的工藝來(lái)圖案化和蝕刻。
[0083]在框606,在第一介電層252上形成第一電極層254。在一些實(shí)施方式中，由釕、鶴、鉬、鑰、鋁、鈦、金或其他合適材料構(gòu)成的第一電極層254是利用噴濺工藝、電子束蒸發(fā)工藝或蒸發(fā)工藝形成的。在一些實(shí)施方式中，第一電極層254隨后被圖案化和蝕刻。在一些實(shí)施方式中，第一電極層254可以用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的用在集成電路制造中的工藝來(lái)圖案化和蝕刻。
[0084]在框608,在第一電極層上254形成壓電層256。在一些實(shí)施方式中，壓電層256可以包括氮化鋁、鋯鈦酸鉛、砷化鎵、氧化鋅或其他合適材料，并且利用反應(yīng)離子噴濺工藝或直流(DC)噴濺工藝來(lái)形成。當(dāng)壓電層是氮化鋁時(shí)，這兩種工藝都能夠產(chǎn)生層中的氮化鋁，其中OOlc軸取向與襯底的平面正交。在一些實(shí)施方式中，如上所述，具有該結(jié)晶取向?qū)τ谛纬删哂辛己脡弘娞匦缘牡X層是重要的。在一些實(shí)施方式中，壓電層256然后被圖案化和蝕刻。壓電層256可以用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的用在集成電路制造中的工藝來(lái)圖案化和蝕刻。
[0085]在一些實(shí)施方式中，尤其是當(dāng)?shù)X被用于壓電層256時(shí)，所期望的是上面形成有壓電體的電極具有低表面粗糙度。在方法601中，在壓電層被形成在第一電極層上的情況下，這將意味著，襯底、犧牲層、第一介電層和第一電極層全部都具有低表面粗糙度。為實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，這些層可以用產(chǎn)生很低的表面粗糙度的工藝來(lái)形成，因?yàn)榈谝浑姌O層的粗糙度將受底下各層的影響。
[0086]在框610,在壓電層256上形成第二電極層258。第二電極層258可以用與用于形成第一電極層254的工藝類(lèi)似的工藝來(lái)形成。第二電極層可以用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的用在集成電路制造中的工藝來(lái)圖案化和蝕刻。
[0087]在框612，在第二電極層258上形成第二介電層260。第二介電層260可以用與用于形成第一介電層的工藝類(lèi)似的工藝來(lái)形成。第二介電層可以用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的用在集成電路制造中的工藝來(lái)圖案化和蝕刻。
[0088]在框614，在第二介電層260上形成金屬層262。金屬層262可以被配置成例如機(jī)電陀螺儀設(shè)備中的檢驗(yàn)質(zhì)量塊。金屬層262可以包括鎳、鎳錳合金、鎳鈷合金，或者其他合適材料，并且用電鍍工藝或噴濺工藝來(lái)形成。在一些實(shí)施方式中，金屬層262和犧牲層具有能夠使得移除犧牲層而不會(huì)也移除金屬層262的屬性，如下所述。例如，當(dāng)銅被用于犧牲層時(shí)，不能再將銅用于金屬層262，因?yàn)橛糜谝瞥隣奚鼘拥墓に囈部赡芤瞥饘賹拥娜炕蛞徊糠帧Ｔ诮饘賹?62是利用電鍍工藝形成的一些實(shí)施方式中，需要晶種層。晶種層可以形成在第二介電層上。在一些實(shí)施方式中，晶種層是在電鍍工藝之前利用噴濺工藝、電子束蒸發(fā)工藝或蒸發(fā)工藝形成的。
[0089]在一些實(shí)施方式中，使用光致抗蝕劑層來(lái)在第二介電層260上定義金屬層262將形成于其上的區(qū)域?？梢允褂糜糜谖㈦娮又圃熘械碾婂兊墓庵驴刮g劑。例如，KMPR高縱橫比光致抗蝕劑(Micro Chem公司，馬薩諸塞州，牛頓市)可以用于金屬電鍍。KMPR光致抗蝕劑可以用于形成厚度高達(dá)大約100微米的具有大致筆直的側(cè)壁的光致抗蝕劑層。該KMPR光致抗蝕劑與各種電鍍化學(xué)兼容。作為另一示例，SU — 8厚光致抗蝕劑(Micro Chem公司，牛頓市，馬薩諸塞州)可以用于金屬電鍍。SU - 8光致抗蝕劑可以用于形成厚度高達(dá)大約100微米的具有大致筆直的側(cè)壁的光致抗蝕劑層。該SU — 8光致抗蝕劑也與各種電鍍化學(xué)兼容。作為另一示例，WBR2050薄膜型光致抗蝕劑(Du Pont?，威明頓，特拉華州)可以用于金屬電鍍。WBR2050光致抗蝕劑可以層壓在晶片或襯底上以形成厚度在大約25至50微米的范圍內(nèi)的具有大致筆直的側(cè)壁的光致抗蝕劑層。
[0090]在一些實(shí)施方式中，光致抗蝕劑可以形成在第二介電層260的表面上。在第二介電層260的表面上形成光致抗蝕劑層以后，可以在曝光前烘焙中將光致抗蝕劑暴露于提高的溫度下以從光致抗蝕劑中移除過(guò)量的光致抗蝕溶劑。然后，光致抗蝕劑層的各部分可以暴露于適度強(qiáng)的光下。光根據(jù)光致抗蝕劑是正性光致抗蝕劑還是負(fù)性光致抗蝕劑對(duì)該光致抗蝕劑產(chǎn)生影響。在正性光致抗蝕劑的情況下，光致抗蝕劑的暴露部分可以溶解在顯影劑溶液中。相反，在負(fù)性光致抗蝕劑的情況下，光致抗蝕劑的未暴露部分可以溶解在顯影劑溶液中。當(dāng)光致抗蝕劑暴露在光下時(shí)，可以控制多個(gè)參數(shù)，包括光強(qiáng)、曝光時(shí)間、焦深、以及曝光步驟的數(shù)目。在光致抗蝕劑暴露在光下以后，光致抗蝕劑可以在曝光后烘焙中暴露在提高的溫度下。然后，光致抗蝕劑可以暴露于顯影劑以移除光致抗蝕劑層的所期望的部分。
[0091]光致抗蝕劑層的被顯影劑移除的部分在第二介電層260的表面上定義了可將金屬層262形成于其上的部分。曝光前和曝光后烘焙工藝、包括光強(qiáng)、曝光時(shí)間、焦深和曝光步驟數(shù)目在內(nèi)的光參數(shù)、以及光致抗蝕劑的類(lèi)型可以被調(diào)整以獲得金屬層的所期望的側(cè)壁幾何形狀。
[0092]在金屬層是鎳或鎳合金的一些實(shí)施方式中，通過(guò)透過(guò)光致抗蝕劑圖案(如果存在的話)在第二介電層上電鍍捏或鎳合金來(lái)形成檢驗(yàn)質(zhì)量塊?？梢允褂脕?lái)自例如Amerimade、Semitool>Nexx Systems或Novellus的晶片或襯底鍍覆工具。在這些工具中，晶片或襯底可以是具有鎳金屬陽(yáng)極的沉浸在電鍍液中的陰極。用于鍍覆鎳層的電鍍液可以包括氨基磺酸鎳、硫酸鎳、氯化鎳、糖精和硼酸。為了鍍覆鎳合金金屬層的目的，將合適的金屬鹽添加到電鍍液。例如，為了電鍍鎳鈷合金，將硫酸鈷或氯化鈷添加到電鍍液。作為另一示例，為了電鍍鎳錳合金，將氯化錳添加到電鍍液。
[0093]在框614形成金屬層262以后，移除任何光致抗蝕劑(如果存在的話)。光致抗蝕劑是使用本領(lǐng)域普通技術(shù)人員公知的用在集成電路制造中的工藝移除的。例如，如果存在SU-8光致抗蝕劑，則可以利用干反應(yīng)離子蝕刻工藝來(lái)移除該光致抗蝕劑。
[0094]在框616，犧牲層被移除。如果犧牲層是銅層，則可以用濕蝕刻工藝來(lái)移除，該濕蝕刻工藝使用過(guò)氧化氫和乙酸基蝕刻劑或者使用氨化過(guò)硫酸鈉溶液。這兩種蝕刻劑都展示出良好的銅移除率，而不蝕刻鎳或鎳合金。如果犧牲層是鋁層，則可以用使用堿基蝕刻劑的濕蝕刻工藝來(lái)移除鋁層。堿基蝕刻劑展示出良好的鋁移除率，而不蝕刻鎳或鎳合金。堿基蝕刻劑的兩個(gè)例子是氫氧化鉀和氫氧化鈉。如果犧牲層是鑰層或非晶硅層，則這些層可以使用氟基等離子體以干反應(yīng)蝕刻工藝來(lái)移除。
[0095]對(duì)本公開(kāi)中描述的實(shí)現(xiàn)的各種改動(dòng)對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員可能是明顯的，并且本文中所定義的普適原理可應(yīng)用于其他實(shí)現(xiàn)而不會(huì)脫離本公開(kāi)的精神或范圍。由此，權(quán)利要求并非旨在被限定于本文中示出的實(shí)現(xiàn)，而是應(yīng)被授予與本公開(kāi)、本文中所公開(kāi)的原理和新穎性特征一致的最廣義的范圍。本文中專(zhuān)門(mén)使用詞語(yǔ)“示例性”來(lái)表示“用作示例、實(shí)例或解說(shuō)”。本文中描述為“示例性”的任何實(shí)現(xiàn)不必然被解釋為優(yōu)于或勝過(guò)其它實(shí)現(xiàn)。另外，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員將容易領(lǐng)會(huì)，術(shù)語(yǔ)上“上/高”和“下/低”有時(shí)是為了便于描述附圖而使用的，且指示與取向正確的頁(yè)面上的附圖取向相對(duì)應(yīng)的相對(duì)位置，且可能并不反映如所實(shí)現(xiàn)的MOD的正當(dāng)取向。
[0096]本說(shuō)明書(shū)中在分開(kāi)實(shí)現(xiàn)的上下文中描述的某些特征也可組合地實(shí)現(xiàn)在單個(gè)實(shí)現(xiàn)中。相反，在單個(gè)實(shí)現(xiàn)的上下文中描述的各種特征也可分開(kāi)地或以任何合適的子組合實(shí)現(xiàn)在多個(gè)實(shí)現(xiàn)中。此外，雖然諸特征在上文可能被描述為以某些組合的方式起作用且甚至最初是如此要求保護(hù)的，但來(lái)自所要求保護(hù)的組合的一個(gè)或多個(gè)特征在一些情形中可從該組合被刪去，且所要求保護(hù)的組合可以針對(duì)子組合、或子組合的變體。
[0097]類(lèi)似地，雖然在附圖中以特定次序描繪了諸操作，但這不應(yīng)當(dāng)被理解為要求此類(lèi)操作以所示的特定次序或按順序次序來(lái)執(zhí)行、或要執(zhí)行所有所解說(shuō)的操作才能達(dá)成期望的結(jié)果。此外，附圖可能以流程圖的形式示意性地描繪一個(gè)或多個(gè)示例過(guò)程。然而，未描繪的其他操作可被納入示意性地解說(shuō)的示例過(guò)程中。例如，可在任何所解說(shuō)操作之前、之后、同時(shí)或之間執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)附加操作。在某些環(huán)境中，多任務(wù)處理和并行處理可能是有利的。此外，上文所描述的實(shí)現(xiàn)中的各種系統(tǒng)組件的分開(kāi)不應(yīng)被理解為在所有實(shí)現(xiàn)中都要求此類(lèi)分開(kāi)，并且應(yīng)當(dāng)理解，所描述的程序組件和系統(tǒng)一般可以一起整合在單個(gè)軟件產(chǎn)品中或封裝成多個(gè)軟件產(chǎn)品。另外，其他實(shí)現(xiàn)也落在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)。在一些情形中，權(quán)利要求中敘述的動(dòng)作可按不同次序來(lái)執(zhí)行并且仍達(dá)成期望的結(jié)果。
[0098]結(jié)合本文中所公開(kāi)的實(shí)現(xiàn)來(lái)描述的各種解說(shuō)性邏輯、邏輯塊、模塊、電路和算法步驟可實(shí)現(xiàn)為電子硬件、計(jì)算機(jī)軟件、或這兩者的組合。硬件與軟件的這種可互換性已以其功能性的形式作了一般化描述，并在上文描述的各種解說(shuō)性組件、框、模塊、電路、和步驟中作了解說(shuō)。此類(lèi)功能性是以硬件還是軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)取決于具體應(yīng)用和加諸于整體系統(tǒng)的設(shè)計(jì)約束。
[0099]用于實(shí)現(xiàn)結(jié)合本文中所公開(kāi)的方面描述的各種解說(shuō)性邏輯、邏輯塊、模塊和電路的硬件和數(shù)據(jù)處理裝置可用通用單芯片或多芯片處理器、數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)、專(zhuān)用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場(chǎng)可編程門(mén)陣列(FPGA)或其他可編程邏輯器件、分立的門(mén)或晶體管邏輯、分立的硬件組件、或其設(shè)計(jì)成執(zhí)行本文中描述的功能的任何組合來(lái)實(shí)現(xiàn)或執(zhí)行。通用處理器可以是微處理器，或者是任何常規(guī)的處理器、控制器、微控制器、或狀態(tài)機(jī)。處理器還可以被實(shí)現(xiàn)為計(jì)算設(shè)備的組合，例如DSP與微處理器的組合、多個(gè)微處理器、與DSP核心協(xié)作的一個(gè)或多個(gè)微處理器、或任何其他此類(lèi)配置。在一些實(shí)現(xiàn)中，特定步驟和方法可由專(zhuān)門(mén)針對(duì)給定功能的電路系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 金屬層； 部署在所述金屬層上的第一介電層； 部署在所述第一介電層上的第一電極層； 部署在所述第一電極層上的壓電層，所述壓電層被配置為響應(yīng)于電場(chǎng)或機(jī)械力中的至少一個(gè)； 部署在所述壓電層上的第二電極層，所述第一電極層和所述第二電極層被配置為施加跨所述壓電層的電場(chǎng)或者感測(cè)由于所述機(jī)械力而由所述壓電層生成的電場(chǎng)；以及 部署在所述第二電極層上的第二介電層。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述金屬層被配置成檢驗(yàn)質(zhì)量塊。
3.如權(quán)利要求1或2所述的裝置，其特征在于，還包括: 部署在所述第二介電層上的第二金屬層。
4.如權(quán)利要求1一 3中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述金屬層的厚度大于大約5微米。
5.如權(quán)利要求1一 4中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述壓電層的厚度在大約0.5至3微米的范圍內(nèi)。
6.如權(quán)利要求1 一 5中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一電極層的厚度或所述第二電極層的厚度中的至少一個(gè)在大約100至300納米的范圍內(nèi)。
7.如權(quán)利要求1一 6中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一介電層的厚度或所述第二介電層的厚度中的至少一個(gè)在為大約100至300納米的范圍內(nèi)。
8.如權(quán)利要求1一 7中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述金屬層的厚度大于所述第一介電層、所述第一電極層、所述壓電層、所述第二電極層和所述第二介電層的組合厚度。
9.如權(quán)利要求1一 8中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述金屬層包括鎳、鎳錳合金和鎳鈷合金中的至少一個(gè)。
10.如權(quán)利要求1一 9中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述壓電層包括氮化鋁。
11.如權(quán)利要求1一 10中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一電極層和所述第二電極層包括選自包括下列各項(xiàng)的組的金屬:銅、鉬、鑰、鎢、釕、金和鋁。
12.如權(quán)利要求1一 11中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述第一介電層和所述第二介電層包括氧化硅。
13.如權(quán)利要求1一 12中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述壓電層的均方根粗糙度小于大約I納米。
14.一種機(jī)電陀螺儀裝置，包括: 第一設(shè)備，其被配置成所述機(jī)電陀螺儀裝置的驅(qū)動(dòng)組件，所述第一設(shè)備包括: 金屬層； 部署在所述金屬層上的第一介電層； 部署在所述第一介電層上的第一電極層； 部署在所述第一電極層上的壓電層，所述壓電層被配置為響應(yīng)于電場(chǎng)； 部署在所述壓電層上的第二電極層，所述第一電極層和所述第二電極層被配置為施加跨所述壓電層的電場(chǎng)；以及 部署在所述第二電極層上的第二介電層。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，還包括: 第二設(shè)備，其被配置成所述機(jī)電陀螺儀裝置的感測(cè)組件，所述第二設(shè)備包括所述金屬層、所述第一介電層、所述第一電極層、所述壓電層、是第二電極層和所述第二介電層； 其中所述壓電層還被配置為響應(yīng)于機(jī)械力，并且所述第一電極層和所述第二電極層還被配置為感測(cè)由于所述機(jī)械力而由所述壓電層生成的電場(chǎng)。
16.如權(quán)利要求14或15所述的裝置，其特征在于，所述金屬層被配置成檢驗(yàn)質(zhì)量塊。
17.如權(quán)利要求14- 16中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述金屬層的厚度大于大約5微米。
18.如權(quán)利要求14- 17中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述金屬層的厚度大于所述第一介電層、所述第一電極層、所述壓電層、所述第二電極層和所述第二介電層的組合厚度。
19.一種用于機(jī)電設(shè)備的裝置，所述裝置包括: 金屬層； 部署在所述金屬層上的第一介電層； 部署在所述第一介電層上的第 一電極層； 部署在所述第一電極層上的第一壓電層，所述第一壓電層被配置為響應(yīng)于機(jī)械力；部署在所述第一壓電層上的第二電極層，所述第一電極層和所述第二電極層被配置為感測(cè)由所述第一壓電層響應(yīng)于所述機(jī)械力所生成的第一電場(chǎng)；以及 部署在所述第二電極層上的第二壓電層，所述第二壓電層被配置為響應(yīng)于所述機(jī)械力； 部署在所述第二壓電層上的第三電極層，所述第二電極層和所述第三電極層被配置為感測(cè)由所述第二壓電層響應(yīng)于所述機(jī)械力所生成的第二電場(chǎng)，差分信號(hào)能夠通過(guò)組合所感測(cè)的第一電場(chǎng)和所感測(cè)的第二電場(chǎng)來(lái)生成；以及部署在所述第三電極層上的第二介電層。
20.如權(quán)利要求19所述的裝置，其特征在于，還包括: 第二金屬層，所述第二金屬層部署在所述第二介電層上。
21.如權(quán)利要求19或20所述的裝置，其特征在于，所述金屬層被配置成檢驗(yàn)質(zhì)量塊。
22.如權(quán)利要求19- 21中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述金屬層的厚度大于大約5微米。
23.如權(quán)利要求19- 17中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述金屬層的厚度大于所述第一介電層、所述第一電極層、所述壓電層、所述第二電極層和所述第二介電層的組合厚度。
24.一種方法，包括: 在襯底上形成犧牲層； 在所述犧牲層上形成第一介電層； 在所述第一介電層上形成第一電極層； 在所述第一電極層上形成壓電層；在所述壓電層上形成第二電極層； 在所述第二電極層上形成第二介電層；以及 在所述第二介電層上形成金屬層上。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其特征在于，所述金屬層被配置為檢驗(yàn)質(zhì)量塊。
26.如權(quán)利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述金屬層是利用電鍍工藝形成的。
27.如權(quán)利要求24或25所述的方法，其特征在于，所述金屬層是利用噴濺工藝形成的。
28.如權(quán)利要求24-27中的任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述壓電層是利用噴濺工藝形成的。
29.如權(quán)利要求24-28中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 在所述第二介電層上提供光致抗蝕劑層； 在形成所述金屬層之前圖案化所述光致抗蝕劑層；以及 在形成所述金屬層之后移除所述光致抗蝕劑層。
30.如權(quán)利要求24-29中的任一項(xiàng)所述的方法，還包括: 在形成所述金屬層之后移除所述犧牲層。
31.一種裝置，包括: 一種機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備，所述機(jī)電系統(tǒng)設(shè)備包括: 第一介電層； 部署在所述第一介電層上的第一電極層； 部署在所述第一電極層上的壓電層，所述壓電層被配置為響應(yīng)于電場(chǎng)或機(jī)械力中的至少一個(gè)； 部署在所述壓電層上的第二電極層，所述第一電極層和所述第二電極層被配置為施加跨所述壓電層的電場(chǎng)或者感測(cè)由于所述機(jī)械力而由所述壓電層生成的電場(chǎng)； 布置在所述第二電極層上的第二介電層；以及 部署在所述第二介電層上的金屬層。
32.如權(quán)利要求31所述的裝置，其特征在于，還包括: 顯示器； 配置成與所述顯示器通信的處理器，所述處理器被配置成處理圖像數(shù)據(jù)；以及 存儲(chǔ)器設(shè)備，其配置成與所述處理器通信。
33.如權(quán)利要求31或32所述的裝置，其特征在于，還包括: 驅(qū)動(dòng)器電路，其配置成將至少一個(gè)信號(hào)發(fā)送給所述顯示器。
34.如權(quán)利要求31-33中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括: 控制器，其被配置成向所述驅(qū)動(dòng)器電路發(fā)送所述圖像數(shù)據(jù)的至少一部分。
35.如權(quán)利要求31-34中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括: 圖像源模塊，配置成將所述圖像數(shù)據(jù)發(fā)送給所述處理器。
36.如權(quán)利要求35所述的裝置，其特征在于，所述圖像源模塊包括接收機(jī)、收發(fā)機(jī)和發(fā)射機(jī)中的至少一個(gè)。
37.如權(quán)利要求31-36中的任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括: 輸入設(shè)備，其配置成接收輸入數(shù)據(jù)并將所述輸入數(shù)據(jù)傳達(dá)給所述處理器。
【文檔編號(hào)】B81B7/02GK103430340SQ201280013178
【公開(kāi)日】2013年12月4日 申請(qǐng)日期:2012年3月9日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月15日
【發(fā)明者】J·P·布萊克, S·K·加納帕斯, P·J·史蒂芬諾, K·E·彼得森, C·阿卡, R·V·夏諾伊, N·I·布坎南 申請(qǐng)人:高通Mems科技公司